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Blocktermin 2

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Methodisch fit für die<br />

Abschlussarbeit<br />

<strong>Blocktermin</strong> 2 – 09.12.2011<br />

Fabian Hölzenbein<br />

hoelzenbein@psychologie.uni-freiburg.de


Übersicht – <strong>Blocktermin</strong> 2<br />

• Teil 1: Offene Fragen, Auswahl geeigneter<br />

Testverfahren<br />

• Teil 2: Explorative Datenanalyse<br />

• Teil 3: Varianzanalyse<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 2


Übersicht – <strong>Blocktermin</strong> 3<br />

• Samstag, 10.12. 12<br />

- Teil 1: Offene Fragen, Regression<br />

- Teil 2: Faktorenanalyse, AMOS<br />

- Teil 3: Spezielle Fragen / Methoden<br />

- Teil 4: Zusammenfassung Stolpersteine,<br />

t Lehrevaluation<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 3


Übersicht – <strong>Blocktermin</strong> 2<br />

• Teil 1: Offene Fragen, Auswahl geeigneter<br />

Testverfahren<br />

• Teil 2: Explorative Datenanalyse<br />

• Teil 3: Varianzanalyse<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 4


Offene Fragen vom letzten Termin?<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 5


Auswahl geeigneter Testverfahren<br />

• Fragestellungen<br />

• Kennwerte<br />

• Stichproben und Zeitpunkte<br />

• uVs und aVs<br />

• Skalenniveau<br />

• Zusammenfassung und Beispiele<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 6


Auswahl geeigneter Testverfahren<br />

• Verbreitete Fehlannahmen:<br />

- Die Wahl des statistischen Analyseverfahrens<br />

erfolgt nach der Datenerhebung<br />

„Wenn die Daten erhoben sind, kann man mit entsprechenden<br />

statistischen Verfahren alle möglichen Fragestellungen beantworten“<br />

- Die Wahl des statistischen Analyseverfahrens wird<br />

primär durch die Eigenschaften der Daten<br />

bestimmt<br />

„Vor der Datenerhebung kann ich noch nicht wissen, wie meine<br />

Daten verteilt sind, also brauche ich mir vorher keine Gedanken über<br />

die statistischen Analyseverfahren machen“<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 7


Entscheidungskriterien<br />

1. Atd Art der Fragestellung/Hypothese<br />

th<br />

2. Untersuchter Kennwert<br />

3. Anzahl der Stichproben/Zeitpunkte<br />

4. Anzahl der unabhängigen Variablen<br />

5. Anzahl der abhängigen Variablen<br />

6. Skalenniveau<br />

7. Spezielle Voraussetzungen<br />

8. Verteilungsform der Daten<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 8


Statistik – vereinfachtes Prinzip<br />

• (1) Deskriptive Statistik:<br />

Berechnen von Kennwerten, die die Stichprobe(n)<br />

beschreiben (z.B. Mittelwertsdifferenzen, Varianzen,<br />

Korrelationskoeffizienten…)<br />

• (2) Inferenzstatistik („klassisch“)<br />

Überprüfen, ob die in (1) berechneten Kennwerte sich<br />

signifikant von bestimmten Referenzwerten<br />

unterscheiden (z.B. Korrelation“0“)<br />

Bestimmung des p-Wertes<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 9


Fragestellungen/Hypothesenformen<br />

• Unterschiedshypothesen<br />

- Unterscheiden sich IG und KG in Stärke des Rückenschmerzes?<br />

z.B. Tests auf Mittelwertsunterschiede/ Häufigkeitsunterschiede<br />

• Zusammenhangshypothesen<br />

- Hängt die Stärke des Rückenschmerzes mit dem Alter zusammen?<br />

z.B. Korrelationsanalysen/Regressionsanalysen<br />

• Verlaufs-/Veränderungshypothesen<br />

- Verändert sich die Stimmung der Patienten während einer Therapie?<br />

z.B. Varianzanalysen mit Messwiederholung/Zeitreihenanalysen<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 10


Kennwerte<br />

• Arithmetisches Mittel:<br />

- Definition:<br />

• Summe aller Messwerte geteilt durch deren Anzahl<br />

(”Durchschnitt”)<br />

- Bemerkungen:<br />

• Erwartungstreuer, konsistenter und effizienter Schätzer<br />

• Setzt Intervalldaten voraus<br />

• Problematisch bei sehr schiefen Verteilungen und Ausreissern<br />

- Beispielfrage:<br />

• Unterscheidet sich die Häufigkeit des Sport Treibens zwischen<br />

den Patienten der KG und der EG?<br />

- Testverfahren:<br />

• t-Test, t Varianzanalyse<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 11


Kennwerte<br />

• Median<br />

- Definition:<br />

• Wert, der die geordnete Reihe der Messwerte in obere und<br />

untere 50% aufteilt<br />

- Bemerkungen:<br />

• Nur Ordinalskalenniveau vorausgesetzt<br />

• Bei Ausreißern und schiefen Verteilungen dennoch<br />

interpretierbar<br />

• Bei intervallskalierten Daten: Informationsverlust<br />

- Testverfahren:<br />

• Mann-Whitney, Kruskal-Wallis, Wilcoxon, Friedmann<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 12


Kennwerte<br />

• Häufigkeiten<br />

- Definition:<br />

• Klassifikation in Kategorien(system)<br />

- Bemerkungen:<br />

• Setzt nur Nominalskalenniveau voraus („qualitative (q Variablen“)<br />

• Ordinal- und Intervalldaten können nachträglich in Kategorien<br />

klassifiziert werden (Aber: eventuell massiver<br />

Informationsverlust)<br />

- Beispiele:<br />

• Geschlecht, Altersklassen, Interventionsbedingung<br />

- Testverfahren:<br />

• Chi²-Test, Binomialtest, McNemar-Test, Cochrans Q<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 13


Stichproben und Zeitpunkte<br />

• 1 Stichprobe, 1 Zeitpunkt<br />

- Zusammenhangsanalysen (z.B. Korrelationsanalyse)<br />

• 1 Stichprobe, mehrere Zeitpunkte („abhängige<br />

Stichproben“)<br />

- Verlaufs-/Veränderungsanalysen (z.B. Varianzanalyse mit<br />

Messwiederholung)<br />

• Mehrere Stichproben, 1 Zeitpunkt („unabhängige<br />

Stichproben“)<br />

- Unterschiedshypothesen (z.B. t-Test, Varianzanalyse)<br />

• Mehrere Stichproben, mehrere Zeitpunkte<br />

- Differenzielle Veränderungshypothesen (z.B.<br />

Kovarianzanalyse)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 14


Anzahl der unabhängigen Variablen<br />

• 1UV<br />

- Unterschiedshypothesen: T-Test, einfaktorielle<br />

Varianzanalyse<br />

- Zusammenhangshypothesen: Korrelationsanalysen<br />

- Veränderungshypothesen: Einfaktorielle Varianzanalyse mit<br />

Messwiederholung<br />

• Mehrere UV<br />

- Unterschiedshypothesen: Mehrfaktorielle Varianzanalyse<br />

- Zusammenhangshypothesen: Multiple<br />

Regressionsanalyse/Faktorenanalyse<br />

- Veränderungshypothesen: Mehrfaktorielle Varianzanalyse mit<br />

Messwiederholung<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 15


Anzahl der abhängigen Variablen<br />

• Unterschiedshypothesen<br />

- Mehrere univariate Analysen oder<br />

- Multivariate Varianzanalyse<br />

• Zusammenhangshypothesen<br />

- Pfadanalysen/Strukturgleichungsmodelle<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 16


Skalenniveau<br />

• Bivariate Verfahren<br />

- Intervallskala: parametrische Verfahren (z.B. t-Test,<br />

Varianzanalysen)<br />

- Ordinalskala: nichtparametrische Verfahren (z.B. Mann-<br />

Whitney)<br />

- Nominalskala: Chi²-Techniken<br />

• Multivariate Verfahren<br />

- Z.T. Spezielle Verfahren für nominal- oder ordinalskalierte<br />

abhänge Variablen (z.B. logistische Regression für binäre<br />

AV)<br />

- Durch Dummykodierung u.ä. oder spezielle<br />

Schätzverfahren/Korrekturformeln sind nominal- oder<br />

ordinalskalierte (un-) abhängige Variablen in bestimmten<br />

multivariaten Verfahren einsetzbar<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 17


Dummycodierung<br />

Idee: Skalenniveau „erhöhen“<br />

• Hypothetisches Beispiel:<br />

- Parteipräferenz hängt mit Intelligenz zusammen<br />

- Regression von Intelligenz auf Parteipräferenz<br />

(=Nominalskala) l nicht so einfach möglich<br />

- Lösung: Dummykodierung von Parteipräferenz:<br />

• CDU-Wähler: ja/nein (1/0)<br />

• SPD-Wähler: ja/nein (1/0)<br />

• Grüne-Wähler: ja/nein (1/0)<br />

• …<br />

- Dichotome Variablen sind „pseudo-intervallskaliert“<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 18


Dummycodierung<br />

• Dummycodierung wird manchmal auch bei<br />

Intervallskalenniveau verwendet:<br />

• Alter in Jahren Über 50 Jahre ja/nein (1/0)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 19


Zusammenfassung<br />

• Das zur Forschungsfrage und zum Forschungsdesign<br />

am besten passende statistische Verfahren ist schon<br />

vor der Datenerhebung bekannt<br />

Überprüfen der speziellen Voraussetzungen für das<br />

Verfahren und eventuell Anpassen der<br />

Forschungsfrage bzw. der Datenerhebung<br />

Bsp.:<br />

- Anzahl der Prädiktoren für eine multiple Regressionsanalyse<br />

- Anzahl der Merkmale (Variablen) für eine Clusteranalyse<br />

- Anzahl benötigter Probanden (Poweranalyse)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 20


Stolperstein<br />

5. Die Hypothesen sind unklar formuliert<br />

Erschwert die Auswahl geeigneter Tests und die<br />

anschließende Auswertung<br />

Nicht:<br />

Depressionstherapie X wirkt besser als<br />

Depressionstherapie Y<br />

Besser:<br />

Patienten mit einer leichten Depressiven Episode (F32.0),<br />

die mit Therapie X behandelt wurden, weisen nach der<br />

Behandlung im Durchschnitt geringere Werte im BDI auf,<br />

als Patienten te mit einer e leichten Depressiven ess e Episode, die<br />

mit Therapie Y behandelt wurden.<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 21


Beispiel: Entscheidungskriterien festlegen<br />

„Patienten mit einer leichten Depressiven Episode (F32.0), die mit<br />

Therapie X behandelt wurden, weisen nach der Behandlung im<br />

Durchschnitt geringere Werte im BDI auf, als Patienten mit einer leichten<br />

Depressiven Episode (F32.0), die mit Therapie Y behandelt wurden.“<br />

Veränderungshypothese<br />

Untersuchter Kennwert ist Mittelwert<br />

t<br />

2 Stichproben, 2 Zeitpunkte<br />

1UV(B (Behandlungsgruppe)<br />

1 AV (BDI)<br />

Metrisches Skalenniveau<br />

Kovarianzanalyse (oder Varianzanalyse mit<br />

Messwiederholung)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 22


Übung: Entscheidungskriterien festlegen<br />

• Bestimmen Sie ein statistisches Verfahren,<br />

das für die Untersuchung einer Fragestellung<br />

Ihres Exposés angemessen ist.<br />

• Kriterien durchgehen:<br />

- Hypothese (Unterschied, Zusammenhang,<br />

Veränderung)?<br />

- Stichproben, Zeitpunkte?<br />

- Wie viele UVs?<br />

- Wie viele AVs?<br />

- Skalenniveau?<br />

Testverfahren<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 23


Voraussetzungsprüfung<br />

• Endgültige Entscheidung für ein Verfahren<br />

erst nach Voraussetzungsprüfung:<br />

- Verteilungsannahmen gegeben?<br />

- Skalenniveau wirklich gegeben (z.B. Likert-Skala<br />

ausgenutzt?)<br />

- Vergleichbare Gruppengrößen?<br />

• Bsp. Varianzanalsye: Nmax / Nmin 20<br />

• Faktorenanalyse: N > 5* Anzahl der Variablen<br />

• Strukturgleichungsmodelle: N > 100 bzw. N > 5 *<br />

Anzahl der Elemente<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 24


Voraussetzungsprüfung<br />

• Explorative Datenanalyse:<br />

- Korrekte Eingabe?<br />

- Ausreißer?<br />

- Fehlende Werte?<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 25


Kurze Pause<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 26


Übersicht – <strong>Blocktermin</strong> 2<br />

• Teil 1: Offene Fragen, Auswahl geeigneter<br />

Testverfahren<br />

• Teil 2: Explorative Datenanalyse<br />

• Teil 3: Varianzanalyse<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 1


Explorative Datenanalyse<br />

• Aktueller Stand:<br />

- Tolle Messinstrumente<br />

- Für die Fragestellung angemessene<br />

Stichprobengröße<br />

- Tolles Versuchsdesign<br />

- Datenerhebung abgeschlossen<br />

• Was nun?<br />

- Dateneingabe<br />

- Plausibilitäts-Check<br />

- Ausreißer<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 2


Dateneingabe<br />

• Daten von Hand eingeben<br />

- z.B. Paper-and-Pencil Test, Beobachtungsdaten<br />

• Daten via Internet<br />

t<br />

- Online-Fragebogen<br />

• Daten liegen als .txt, .dat o.ä. vor und können<br />

in SPSS importiert werden<br />

- z.B. Reaktionszeitdaten<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 3


Dateneingabe: Tipps<br />

• SPSS: Arbeitet mit der Syntax!<br />

- Genaue Dokumentation<br />

- Reproduzierbarkeit und Nachvollziehbarkeit (auch<br />

für Betreuer)<br />

- Spart Zeit<br />

• Viel Zeit für Explorative Datenanalyse<br />

einplanen<br />

- Vermeidet Fehler<br />

- Macht mit den Daten vertraut<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 4


(sehr kurzer) SPSS-Exkurs<br />

• Fenster in SPSS<br />

- Daten<br />

- Ausgabe<br />

- Syntax<br />

• Umgang mit Syntax<br />

- „Einfügen“ statt „OK“<br />

- Kommentare über * alles hinter dem Stern wird<br />

bei der Ausführung ignoriert<br />

- STRG+R R führt den Befehl, an dem der Cursor<br />

steht, aus (oder über Button „play“ in der Leiste)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 5


Explorative Analysen<br />

• Vor der Datenanalyse Daten kontrollieren auf:<br />

- Korrektheit<br />

- Plausibilität<br />

- Fehleingaben<br />

Idealerweise: Mehrfacheingabe eines Teils<br />

der Daten (mindestens 10%)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 6


Plausibilitätsprüfung<br />

• „Spielen Spielen“ mit den Daten:<br />

- Wie groß sind Veränderungen prä-post? (z.B.<br />

negative Werte)<br />

- Sind eingegebene Werte realistisch? (z.B. 120<br />

Zigaretten am Tag)<br />

- Bleibt das Geschlecht konstant?<br />

- Sind die Daten überhaupt möglich?<br />

• Alter 555 Jahre<br />

• 7 auf einer 5-stufigen Skala<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 7


Plausibilitätsprüfung<br />

• Explorative Datenanalyse: Min/Max prüfen:<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 8


Grafische Darstellung<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 9


Ausreißer<br />

• In kleinen Stichproben (N


Ausreißer<br />

• Grafische Darstellung:<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 11


Ausreißer<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 12


Ausreißer<br />

• Grafische Darstellung:<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 13


Ausreißer<br />

• Ein Fall ist kritisch zu sehen, sobald er (alleine) die<br />

vollständige deskriptive und inferenzstatistische<br />

Auswertung verändern kann<br />

• Abwägen zwischen möglichst großer und möglichst<br />

konstanter Stichprobe<br />

• Ausreißer bei mehreren Variablen:<br />

- Indexvariable erstellen<br />

- Immer der gleiche Ausreißer?<br />

- Untergruppe?<br />

- Ausschließen oder Gruppenfaktor aufnehmen<br />

- Was unterscheidet die Ausreißergruppe vom „Rest Rest“?<br />

• In jedem Fall:<br />

- Transparenter Umgang g mit dem Problem<br />

- Klare Darstellung<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 14


Stolperstein<br />

6. „Wildes Wildes“ Ausschließen kann zu nicht<br />

reproduzierbaren Ergebnissen führen<br />

Transparente und genaue Darstellung der<br />

Ausreißeranalysen<br />

Wie immer: Rücksprache mit dem Betreuer!<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 15


Übung: Explorative Datenanalyse<br />

• Lesen Sie die Daten auswert.dat ein<br />

(Reaktionszeitexperiment mit zwei<br />

Antwortmöglichkeiten).<br />

- Die Variablenliste finden Sie in der Datei<br />

Variablenliste.txt.<br />

• Führen Sie eine explorative Datenanalyse durch<br />

(Plausibilitäts-Check, Vollständigkeit der Daten).<br />

• Suchen Sie nach Ausreißern in den<br />

Reaktionszeiten und Fehlern (dazu müssen Sie<br />

die Daten über die Versuchspersonen<br />

aggregieren).<br />

g 09.12.2011 Methodisch Fit 16


Übersicht – <strong>Blocktermin</strong> 2<br />

• Teil 1: Offene Fragen, Auswahl geeigneter<br />

Testverfahren<br />

• Teil 2: Explorative Datenanalyse<br />

• Teil 3: Varianzanalyse<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 1


Varianzanalyse<br />

• Allgemeines zu Varianzanalysen<br />

• Mehrfaktorielle Varianzanalysen<br />

- Übung<br />

• Varianzanalyse mit Messwiederholung<br />

- Übung<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 2


Das allgemeine Lineare Modell (ALM)<br />

• Das ALM ist ein verallgemeinertes statistisches<br />

Modell, welches die wichtigsten Verfahren der<br />

Elementarstatistik (zum Beispiel t-Tests),<br />

varianzanalytische Verfahren, sowie die Korrelationsund<br />

Regressionsrechnung integriert<br />

• Der beobachtete individuelle Wert einer<br />

Versuchsperson i in der abhängigen gg Variablen y i ist<br />

zusammengesetzt aus einer gewichteten Summe von<br />

Werten anderer Variablen x j und einem individuellen<br />

Fehler e i .<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 3


Varianz- und Regressionsanalysen<br />

• Regressionsanalyse<br />

- Wird verwendet, wenn eine abhängige Variable<br />

über verschiedene (metrische) unabhängige<br />

Variablen vorhergesagt werden soll<br />

• Varianzanalyse<br />

- Wird verwendet, wenn geschaut werden soll, ob<br />

eine UV einen bedeutsamen Einfluss auf die<br />

Ausprägung in einer AV hat<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 4


Varianzanalyse<br />

• Die Varianzanalyse ist die Erweiterung des t-<br />

Tests für unabhängige Gruppen auf mehr als<br />

zwei Gruppen<br />

- Mittels Varianzanalyse wird eine α-Fehler-Inflation<br />

vermieden:<br />

• P(Fehler) = 1-(1-α) m mit m = ( ) und p = Anzahl der<br />

Gruppen<br />

• Je mehr Gruppenvergleiche, desto höher die<br />

Wahrscheinlichkeit für mindestens einen α-Fehler<br />

• Alternative zur Varianzanalyse: Bonferroni-Korrektur<br />

( )<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 5


Varianzanalyse<br />

• Mit der Varianzanalyse wird die Varianz der<br />

Messwerte innerhalb der einzelnen Gruppen<br />

mit der Varianz der Gruppenmittelwerte<br />

verglichen<br />

- Je größer die Varianz der Gruppenmittelwerte im<br />

Vergleich zur Varianz innerhalb der Gruppen, desto<br />

größer die Effekte der UV<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 6


Varianzanalyse<br />

• Voraussetzungen:<br />

- Mindestens Intervallskalenniveau und<br />

Normalverteilung innerhalb der Stichproben bei der<br />

abhängigen Variablen.<br />

- Mindestens 20 Elemente pro Stichprobe (Gruppe,<br />

Zelle).<br />

- Ähnlich stark besetzte Gruppen (Zellen).<br />

- Varianzhomogenität der abhängigen Variablen<br />

zwischen den einzelnen Stichproben (empfohlen:<br />

Levene-Test)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 7


Varianzanalyse<br />

• Varianzanalyse in SPSS<br />

- unianova: ein- und mehrfaktorielle Varianzanalyse<br />

- glm: multivariate (mehrere abhängige Variablen)<br />

und Messwiederholung<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 8


UNIANOVA in SPSS<br />

• Gegeben sei ein Datensatz mit den folgenden<br />

Variablen:<br />

- lfdnr: Nummer der Vp (insgesamt 48)<br />

- gruppe: Faktor A in 4 Stufen<br />

- lehrer: Faktor B in 2 Stufen<br />

- stufe: Faktor C in 3 Stufen<br />

- testwert: t t AV<br />

- intellig: Kovariate<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 9


UNIANOVA in SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 10


UNIANOVA in SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 11


UNIANOVA in SPSS<br />

Tests der Zwischensubjekteffekte<br />

Abhängige Variable:testwert<br />

Quelle<br />

Quadratsumme<br />

vom Typ III df<br />

Mittel der<br />

Quadrate F Sig.<br />

Korrigiertes Modell 788,229 a 3 262,743 16,957 ,000<br />

Konstanter Term 125563,021 1 125563,021 8103,811 ,000<br />

gruppe 788,229 3 262,743 16,957 ,000<br />

Fehler 681,750 44 15,494<br />

Gesamt 127033,000 48<br />

Korrigierte Gesamtvariation 1469,979 47<br />

a. R-Quadrat = ,536 (korrigiertes R-Quadrat = ,505)<br />

Je höher durch den jeweiligen Faktor erklärten Varianzanteil, desto<br />

stärker der Einfluss des Faktors auf die abhängige Variable.<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 12


Zufallsfaktoren vs. Feste Faktoren<br />

• Zufallsfaktoren<br />

- Weist ein Faktor theoretisch unendlich viele Abstufungen auf<br />

und ist die Realisation einzelner Abstufungen nicht von<br />

Interesse, dann können einige Abstufungen des Faktors<br />

zufällig ausgewählt werden, die in eine Varianzanalyse mit<br />

zufälligen Effekten eingehen<br />

- Die Ergebnisse der inferenzstatistischen Prüfung sind auf<br />

sämtliche mögliche Stufen dieses Faktors generalisierbar<br />

- Beispiel: Ausprägungen auf Persönlichkeitsdimensionen,<br />

Medikamentendosis<br />

- Vorteil: Trotz vorher nicht bekannten Werten können Gruppen<br />

gebildet werden<br />

- Nachteil: Intervallskalierte Information wird auf Nominalskala<br />

heruntergebrochen<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 13


Zufallsfaktoren vs. Feste Faktoren<br />

• Feste Faktoren<br />

- Weist ein Faktor theoretisch distinkte Abstufungen auf und ist<br />

die Realisation einzelner Abstufungen von Interesse, spricht<br />

man von festen Effekten.<br />

- Beispiel: Therapieform, Geschlecht, Abschluss<br />

- Vorteil: Klare Strukturierung der Untersuchung, klares<br />

Treatment<br />

- Nachteil: Nur auf die bestimmten Bedingungen<br />

generalisierbar<br />

• Feste Faktoren sind üblicher als Zufallsfaktoren und<br />

sollten verwendet werden, sofern die UV vor der<br />

Datenerhebung e ebu eindeutig operationalisiert o a e t wurde<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 14


Mehrfaktorielle Varianzanalysen<br />

• Durch die Hinzunahme eines zweiten (dritten,<br />

vierten, ...) Faktors kann möglicherweise der<br />

Anteil der erklärten Varianz erhöht und die<br />

Fehlervarianz reduziert werden<br />

- Durch Reduktion der Fehlervarianz höherer<br />

Prüfwert des jeweiligen F-Tests<br />

- Prüfung möglicher Interaktionseffekte zwischen<br />

den Faktoren<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 15


Mehrfaktorielle Varianzanalysen<br />

• Beispiel:<br />

• Zwei jeweils einfaktorielle i Varianzanalysen: Keine<br />

signifikanten Effekte<br />

• Zweifaktorielle Varianzanalyse: signifikante Interaktion der<br />

beiden Faktoren<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 16


Zweifaktorielle Varianzanalysen mit SPSS<br />

• Beispiel:<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 17


Zweifaktorielle Varianzanalysen mit SPSS<br />

• Beispiel:<br />

Abhängige gg Variable:testwert<br />

Tests der Zwischensubjekteffekte<br />

Quelle<br />

Quadratsumme<br />

vom Typ III df<br />

Mittel der<br />

Quadrate F Sig.<br />

Korrigiertes Modell 982,729 a 11 89,339 6,601 ,000<br />

Konstanter Term 125563,021 1 125563,021 9277,104 ,000<br />

gruppe 788,229 3 262,743 19,413 ,000<br />

stufe 26,292 2 13,146 ,971 ,388<br />

gruppe * stufe 168,208 6 28,035 2,071 ,081<br />

Fehler 487,250 36 13,535<br />

Gesamt 127033,000 48<br />

Korrigierte Gesamtvariation 1469,979 47<br />

a. R-Quadrat = ,669 (korrigiertes R-Quadrat = ,567)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 18


Zweifaktorielle Varianzanalysen mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 19


Zweifaktorielle Varianzanalysen mit SPSS<br />

Abhängige Variable:testwert<br />

Tests der Zwischensubjekteffekte<br />

Quelle<br />

Quadratsumme<br />

vom Typ III df<br />

Mittel der<br />

Quadrate F Sig.<br />

Partielles Eta-<br />

Quadrat<br />

Korrigiertes Modell 982,729 a 11 89,339 6,601 ,000 ,669<br />

Konstanter Term 125563,021 1 125563,021 9277,104 ,000 ,996<br />

gruppe 788,229 3 262,743 19,413 ,000 ,618<br />

stufe 26,292292 2 13,146146 ,971 ,388 ,051<br />

gruppe * stufe 168,208 6 28,035 2,071 ,081 ,257<br />

Fehler 487,250 36 13,535<br />

Gesamt 127033,000000 48<br />

Korrigierte Gesamtvariation 1469,979 47<br />

a. R-Quadrat = ,669 (korrigiertes R-Quadrat = ,567)<br />

Richtwerte: 0.01 = kleiner, 0.06 = mittlerer, 0.14 = großer Effekt<br />

(Umrechnung von η 2 in f mit G*Power möglich)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 20


Dreifaktorielle Varianzanalysen<br />

• Die Anzahl der Faktoren kann beliebig erhöht<br />

werden<br />

• Allerdings ergeben sich hierdurch h mehr (und<br />

höherstufige) Interaktionseffekte.<br />

• Drei Faktoren haben schon vier<br />

Interaktionseffekte.<br />

• Bei zu vielen Faktoren sind die<br />

Interaktionseffekte nur schwer interpretierbar.<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 21


Kontraste und Post-hoc-Tests<br />

• Anhand eines signifikanten F-Werts kann<br />

geschlussfolgert werden, dass es einen<br />

signifikanten Mittelwertsunterschied,<br />

beziehungsweise einen signifikanten Einfluss<br />

des Treatments gibt<br />

• Worin genau die Mittelwertsunterschiede<br />

liegen kann mit Hilfe von Kontrasten t oder<br />

post-hoc-Tests festgestellt werden<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 22


Kontraste und Post-hoc-Tests<br />

• Kontraste<br />

- a priori formuliert<br />

- Strukturiertes, hypothesengeleitetes Vorgehen<br />

- Teststark, da keine α-Adjustierung wegen der<br />

Unabhängigkeit der Kontraste notwendig<br />

- Begrenzte Anzahl von Mittelwertsvergleichen<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 23


Kontraste und Post-hoc-Tests<br />

• Kontraste<br />

- Ein Kontrast ist die gewichtete Summe von p<br />

Stichprobenmittelwerten, in denen mindestens ein<br />

Gewicht ungleich 0 ist<br />

- Die Summe aller Gewichte ist Null<br />

- Bei p Gruppen lassen sich generell nur p-1<br />

voneinander unabhängige gg Kontraste finden. Diese<br />

Einschränkung ist begründet durch die<br />

Voraussetzung der linearen Unabhängigkeit<br />

(Orthogonalität) der Kontraste<br />

t<br />

- Die Überprüfung der Unabhängigkeit muss bei<br />

SPSS „von Hand“ erfolgen<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 24


Kontraste berechnen mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 25


Kontraste berechnen mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 26


Kontraste berechnen mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 27


Kontraste berechnen mit SPSS<br />

Kontrastergebnisse (K-Matrix)<br />

Abhängige<br />

Variable<br />

Unterrichtsformen Spezieller Kontrast<br />

testwert<br />

L1 Kontrastschätzer 3,750<br />

Hypothesenwert 0<br />

Differenz (Schätzung - Hypothesen) 3,750<br />

Standardfehler 2,124<br />

Sig. ,086<br />

95% Konfidenzintervall für Untergrenze -,558<br />

die Differenz<br />

Obergrenze 8,058<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 28


Kontraste und Post-hoc-Tests<br />

• post-hoc-Tests<br />

- post-hoc formuliert<br />

- Exploratives Vorgehen zum Generieren neuer<br />

Hypothesen<br />

- Uneingeschränkte Anzahl von<br />

Mittelwertsvergleichen<br />

- Weniger teststark, da α-Adjustierung wegen der<br />

abhängigen post-hoc-Tests notwendig<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 29


Post-hoc-Tests berechnen mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 30


Diagramme mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 31


Diagramme mit SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 32


Übung<br />

• Öffnet die Datei var.sav<br />

- Rechnet eine UNIANOVA mit Kontrasten<br />

• Verwendet dazu die Syntax<br />

• AVs: einmal eval (Rating), einmal rt (Reaktionszeit)<br />

• Uvs:<br />

- cond_group (Versuchsbedingungen: 0 = KG, 1 =<br />

EG1, 2 = EG2)<br />

- age<br />

- Sex (1 = weiblich, 2 = männlich)<br />

+ Diagramme, (korrekte) kt Darstellung der Ergebnisse<br />

ca. 30 Min<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 33


Varianzanalyse mit Messwiederholung<br />

• Die Varianzanalyse ohne Messwiederholung<br />

ist eine Erweiterung des t-Tests für<br />

unabhängige Stichproben<br />

• Bei der Varianzanalyse mit Messwiederholung<br />

handelt es sich hingegen um die Erweiterung<br />

des t-Test für abhängige Stichproben<br />

- Hierbei wird eine Person, eine Objekt zu mehreren<br />

Messzeitpunkten untersucht<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 34


Varianzanalyse mit Messwiederholung<br />

• Vorteil:<br />

- Teststärkeres Verfahren (ähnlich wie beim t-Test für<br />

abhängige Stichproben), da Mittelwertsunterschiede auf das<br />

Treatment bezogen werden können.<br />

- Einsparung an Versuchspersonen<br />

• Nachteil:<br />

- Sphärizitätsannahme: Korrelationen zwischen den<br />

Messzeitpunkten müssen ähnlich sein (sonst Korrektur nach<br />

Greenhouse- Geisser)<br />

- Sequenzeffekte (Reihenfolge der Testung kann Einfluss<br />

haben)<br />

- Fehlen Daten an einem Messzeitpunkt, wird Person komplett<br />

ausgeschlossen<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 35


Varianzanalyse mit Messwiederholung in SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 36


Varianzanalyse mit Messwiederholung in SPSS<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 37


Varianzanalyse mit Messwiederholung in SPSS<br />

Multivariate Tests b<br />

Hypothese<br />

Effekt Wert F<br />

df Fehler df Sig.<br />

Faktor1 Pillai-Spur ,943 812,511 a 2,000 98,000 ,000<br />

a. Exakte Statistik<br />

b. Design: Konstanter Term<br />

Innersubjektdesign: Faktor1<br />

Wilks-Lambda ,057 812,511 a 2,000 98,000 ,000<br />

Hotelling-Spur 16,582 812,511 a 2,000 98,000 ,000<br />

Größte<br />

charakteristische<br />

Wurzel nach Roy<br />

16,582 812,511 a 2,000 98,000 ,000<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 38


Varianzanalyse mit Messwiederholung in SPSS<br />

Maß:MASS_1<br />

Innersubjekteffekt<br />

Mauchly-W<br />

Mauchly-Test auf Sphärizität b<br />

Approximiertes<br />

Chi-Quadrat df Sig.<br />

Epsilon a<br />

Greenhouse-<br />

Geisser Huynh-Feldt Untergrenze<br />

Faktor1 ,437 81,075 2 ,000 ,640 ,645 ,500<br />

Prüft die Nullhypothese, daß sich die Fehlerkovarianz-Matrix der orthonormalisierten transformierten abhängigen Variablen<br />

proportional zur Einheitsmatrix verhält.<br />

a. Kann zum Korrigieren der Freiheitsgrade für die gemittelten Signifikanztests verwendet werden. In der Tabelle mit den Tests<br />

der Effekte innerhalb der Subjekte werden korrigierte Tests angezeigt.<br />

b. Design: Konstanter Term<br />

Innersubjektdesign: Faktor1<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 39


Varianzanalyse mit Messwiederholung in SPSS<br />

Tests der Innersubjekteffekte<br />

Maß:MASS_1<br />

Quadratsumm<br />

Mittel der<br />

Quelle<br />

e vom Typ III df Quadrate F Sig.<br />

Faktor1 Sphärizität angenommen 18705,201 2 9352,601 450,136 ,000<br />

Greenhouse-Geisser 18705,201 1,280 14615,979 450,136 ,000<br />

Huynh-Feldt 18705,201 1,289 14509,518 450,136 ,000<br />

Untergrenze 18705,201 1,000 18705,201 450,136 ,000<br />

Fehler(Faktor1) Sphärizität angenommen 4113,896 198 20,777<br />

Greenhouse-Geisser 4113,896 126,698 32,470<br />

Huynh-Feldt 4113,896 127,628 32,234<br />

Untergrenze 4113,896 99,000 41,555<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 40


Varianzanalyse mit Messwiederholung in SPSS<br />

Maß:MASS_1<br />

Tests der Innersubjektkontraste<br />

Quelle<br />

Faktor1<br />

Quadratsumme<br />

vom Typ III df<br />

Mittel der<br />

Quadrate F Sig.<br />

Faktor1 Linear 18146,617617 1 18146,617617 607,998 ,000<br />

Quadratisch 558,584 1 558,584 47,710 ,000<br />

Fehler(Faktor1) Linear 2954,803 99 29,846<br />

Quadratisch 1159,093 99 11,708<br />

Maß:MASS_1<br />

Transformierte Variable:Mittel<br />

Tests der Zwischensubjekteffekte<br />

Quadratsumme<br />

Mittel der<br />

Quelle<br />

vom Typ III df Quadrate F Sig.<br />

Konstanter Term 2911250,596 1 2911250,596 13201,184 ,000<br />

Fehler 21832,421 99 220,530<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 41


MANOVA<br />

• Wird verwendet, falls:<br />

- die aV hoch miteinander korrelieren (Bsp:<br />

nonverbale und verbale Gedächtnisleistung).<br />

- Falls die Voraussetzungen (Varianzhomogenität)<br />

der „normalen“ Varianzanalyse nicht gegeben sind<br />

• Wichtig: Andere Kennwerte beim F-Test (z. B.<br />

Hotellings T)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 42


MANOVA<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 43


MANOVA<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 44


MANOVA<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 45


MANOVA<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 46


MANOVA<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 47


MANOVA mit Messwiederholung<br />

• Die multivariate Varianzanalyse ist auch auf<br />

ein Messwiederholungsdesign „ausbaubar“<br />

• Vorteile:<br />

- Kein Problem mit der Alpha-Fehler-Inflationierung.<br />

- Weniger Probleme mit<br />

Voraussetzungsverletzungen<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 48


Übung: Varianzanalyse mit Messwiederholung<br />

• Öffnet die Datei var_messwdh.sav<br />

sav<br />

- Rechnet eine Varianzanalyse mit<br />

Messwiederholung (für die Fehler und<br />

Reaktionszeiten getrennt)<br />

- Prüft, ob sich die Effekte in Abhängigkeit der<br />

Gruppenzuweisung unterscheiden<br />

- Erstellt Diagramm(e), um mögliche<br />

Interaktionseffekte zu veranschaulichen<br />

- Interpretiert die Ausgabe und schreibt die<br />

Ergebnisse im Rahmen eines fiktiven Ergebnisteils<br />

nieder<br />

ca. 30 Min<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 49


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit und bis<br />

morgen! !(10Uh)<br />

Uhr)<br />

09.12.2011 Methodisch Fit 50

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