Eksperimentaalne uurimus. (0)

Sissejuhatus
Sõna „eksperiment“ tekitab inimestes tavaliselt seose teadusega , kuigi see ei ole kindlasti ainuke kasutatav uurimusmeetod. Teaduses on eksperimentaalsetele uuringutele kindlasti oma koht. Laialt leiab see praktikasse rakendamist spordi-, liikumis- ja arstiteaduses . Seega viiakse maailmas iga aasta läbi palju erinevaid ja sarnaseid eksperimentaalseid uuringuid . Selleks, et eksperimentaalset uuringut läbi viia, peab kõigepealt tutvuma teooriaga, mis seda käsitleb.
Iga teadustöö aluseks on teada tuntud reegleid, milledest peab kinni pidama selleks, et tehtud tööl oleks väärtus. Samas ei pea alati kõiki reegleid rakendama ning nende hulgast saab välja valida just sellised, mida on vaja kindla uurimuse tarbeks. Selle teostamiseks peab endale selgeks tegema, mida soovitakse uurida. Vastavalt sellele saab üldjuhul kindlaks määrata uurimuse vormi. Täpselt sedasi võib leida tee eksperimentaalse uurimuse raamistikuni.
Eksperimentaalsete uuringute näol on tegu uurimusmeetodiga, mille teostamiseks on vaja läbi viia eksperiment. Sellest lähtuvalt on olemas mitmeid erinevaid katsedisaine selle teostamiseks. Kuna uurimuse läbi viimine annab tavaliselt mingi hulga andmeid, siis peab leidma viise kuidas neid korrastada ja analüüsida. Selleks on olemas erisuguseid viise, millede hulgast peaks valima sobivamad. Kindlasti ei ole nö õige variandi valimine alati kõige lihtsam ning vale variandivalimisega kaasnevad probleemid kogu uuringule. Vale andmeanalüüsi vahendi valimine ei ole kindlasti ainus viga, mis võib eksperimentaalses uuringus ette tulla. Seega sisaldab eksperimentaalne uuring endas mitmeid tahke, millede mõistmine on hädavajalik selle kasutamiseks.
1. Ülevaade seitsmest eksperimentaalmeetodist
Eksperimentaalmeetodeid kasutatakse eksperimentaalsetes uuringutes. Viimane termin on samaväärne interventsiooni uuringuga. Seda sorti uuringut iseloomustab plaanitud interventsiooni või eksperimendi teostus grupi katsealuste seas, eesmärgiga hinnata interventsiooni või eksperimendi mõju (Haag 2004).

Eel- ja järeltestimise e. one- within katsedisain
Klassikaline uuringu ülesehitus eksperimentaalses või intervetsiooni uuringus on eel- ja järeltestimise kavand, mis on samuti tuntud kui one-within katsedisain. Selle kavandi kohaselt mõõdetakse gruppi katsealuseid kindla tunnuse alusel enne interventsiooni või eksperimendi teostamist (eeltestimine). Pärast interventsiooni sooritatakse teine mõõtmine e. järeltestimine. Selleks, et hinnata interventsiooni mõju hinnatakse eel- ja järeltestimisel saadud mõõtmiste erinevust. Termin one-within tähendab, et interventsiooni mõju hinnatakse aja jooksul toimunud muutusest katsealuse piires. Näiteks soovitakse teada saada uue treeningprogrammi mõju VO2max-le. Vajalik on mõõta VO2max enne ja pärast treeningprogrammi. Alg- ja lõppväärtuste vahet võib kasutada indikaatorina treeningprogrammi mõjust (Haag 2004).
1.2 Eel- ja järeltestimine koos lisa järeltestimisega katsedisain
Paljudel juhtudel on palju huvitavam hinnata interventsiooni mõju pikema perioodi vältel. Seda saab läbi viia lisades eksperimendile teise järeltestimise, mis teostatakse mingi kindla perioodi pärast interventsiooni lõppu. Erinevusega teise järeltestimise ja mõõtmise algväärtuse vahel saab kasutada hindamaks interventsiooni pikaajalist toimet. Pikaajalisel toimel võib olla suur tähtsus, sest see näitab interventsiooni mõju stabiilsust (Haag 2004).
1.3 One-within koos one- between katsedisain
Üks probleemidest, mis ilmneb eksperimentaalsetes uuringutes one-within katsedisainiga on asjaolu, et erinevused eel- ja järeltestimise vahel võivad olla esile kutsutud loomuliku arengu tõttu. Näiteks areneb noorukitel sedasi VO2max. Selleks, et olla kindel interventsiooni mõjus võib läbi viia one-within + one-between katsedisaini. Antud katsedisainis tähendab one-within erinevusi ühes grupis ja one-between tähendab võrdlust gruppide vahel (Haag 2004).
One-within + one-between katsedisain näeb ette katsealuste jagamise katse alguses kahte gruppi. Üht gruppi mõjutatakse interventsiooniga ja teist mitte. Viimast nimetatakse kontrollgruppiks. Mõlema grupi puhul sooritatakse eel- ja järeltestimine. Interventsiooni tegelikust mõjust saab aru kui võrrelda järeltestimise tulemusi interventsiooni grupi ja kontrollgrupi vahel. Pikaajalise mõju hindamiseks võib lisada katsedisaini lisaks veel ühe järeltestimise pärast kindlat ajaperioodi interventsiooni lõppemisest (Haag 2004).
Antud katsedisainiga ilmneb mitmeid kitsaskohti. Esiteks jagatakse uuritavad kahte gruppi, seega saavad interventsiooni ainult pooled katsealused. Sellest tulenevalt langeb effektiivsus hinnata interventsiooni mõju, kuna seda saab vähem katsealuseid. Teiseks on tähtis, et gruppid moodustataks võimalikult juhuslikult. Tagada tuleb valiku erapoolikus (Haag 2004).
1.4 Solomoni nelja grupiga katsedisain
One-between katsediasini puhul ilmneb veel üks probleem, mida nimetatakse õppimise või testi efektiks . See faktor võib rolli mängida näiteks juhul kui hinnatakse mingit motoorse võimekuse oskust. Eeltestimisel ära määratav algtase võib ise omada mõju hilisematele mõõtmistele (läbi selle, et harjutatakse või kohanetakse testiga). Selle mõju võib olla positiivne või negatiivne ehk tulemus võib sellest tulenevalt paraneda või halveneda. Samas valides nõuetele vastava katsedisaini saab vähendada eeltestimise mõju interventsiooni efektile (Haag 2004).
Õppimise või testi efekti mõju on võimalik hinnata kasutades Solomoni nelja grupiga katsedisaini. Selle kohaselt jagatakse katsealused juhuslikult nelja gruppi: kahes grupis viiakse läbi eeltestimine ja kahes mitte; interventsiooniga mõjutatakse ühes eeltestimisega ja ühes eeltestimiseta grupis; kõikides gruppides sooritatakse järeltestimine (Haag 2004).
Solomoni nelja grupiga katsedisain on küll teoreetiliselt väga kena, kuid leiab spordi- ja liikumisteaduses vähe praktilist rakendamist. Põhjuseid selleks on kaks: esiteks nelja grupi loomiseks läheb vaja palju uuritavaid; teiseks ei ole uurijad põhimõtteliselt huvitatud õppimise või testi efekti hindamisest (Haag 2004).
1.5 One-within koos one-between katsedisain rohkem kui kahe grupiga
Ühe uuringu raames on võimalik hinnata rohkem kui ühe interventsiooni mõju. Põhimõtteliselt on tegu täpselt sama katsedisaingiga nagu seda on one within + one-between. Erinevus seisneb ainult selles, et hinnatakse mitme erineva interventsiooni mõju samaageselt. Sellest tulenevalt on suurem interventsiooni saavate gruppide arv (Haag 2004). Sellise eksperimendi meetodi plussiks on asjaolu, et paralleelselt saab hinnata mitut interventsiooni korraga. Miinuseks on aga gruppide moodustamiseks vaja minev suurem arv katseisikuid.
1.6 Faktoriaalne katsediasin
Faktroiaalse katsedisaini all peetakse silmas seda, et ühe eksperimendi raames võidakse hinnata mitut interventsiooni samaagselt koos nende kombineeritud uurimisega. Katsedisain sisaldab ka kontrollgruppi. Selle eksperimendi meetodi eeliseks ongi asjaolu, et saab hinnata interventsioonide mõju eraldi, kuid ka nende kombineeritud mõju. Kombineeritult on vajalik hinnata interventsioone selleks, et leida kas on seoseid kahe interventsiooni vahel (Haag 2004).
1.7 Cross -over katsediasin
Situatsioonides , kus eeldatakse, et interventsioonil on lühiajaline mõju, võidakse rakendada cross-over katsedisaini. Selle eksperimendi meetodi kohaselt on interventsioonigrupp ühtlasi kontrollgrupp ja vastupidi. See tähendab, et interventsiooni perioode on kaks ning pärast esimest perioodi vahetatakse grupid omavahel – interventsiooni grupist saab kontrollgrupp ja vastupidi. Mõõtmised teostatakse enne ja pärast esimest perioodi ning pärast teist perioodi. Cross-over katsediasin on väga effektiivne tuvastamaks interventsiooni mõju, kuna interventsiooni saavad kõik katsealused (Haag 2004).
Probleem on ainult selles, et selline katsedisain sobib ainult interventsioonide puhul, millel on lühiajaline mõju. Vastasel juhul interventsiooni mõju segab kontrollsituatsiooni mõju üks periood hiljem (Haag 2004).
2. Väljundeid eksperimentaalsete uuringute analüüsiks
Ilmselge on, et moodus , millega eksperimentaalse uurimuse andmeid analüüsitakse sõltub uurimust huvitavadest küsimusdest. Lisaks on tähtis tulemuse muutuja jaotamine või omadused. Enamustes situatsioonides on võimalik vahet teha pideva tulemuse muutuja ja dihhotoomse tulmuse muutuja vahel (jah/ei muutuja) (Haag 2004).
2.1 Regressionanalüüs
Regressioon on enim kasutatud andmete analüüsi tehnika, mis on olemas, et tuvastada tegureid, mis on seotud opitmaalse sportliku sooritusega. Konkreetset tüüpi regressioonanalüüsi kasutus uuritavast sportlikust sooritusest oleneb sõltuvast muutujast. Kui sõltuv muutuja on pidev, piiritlemata ja mõõdetav intervalli või suhte skaalal, siis sobivad tavaline lineaarne või mitmekordse lineaarse regressiooni meetodid. Teisalt kui sõltuv muutuja on kategooriline , siis sobivamateks meetoditeks on logistiline regressioon või diskriminantfunktsiooni analüüs ( Atkinson ; Nevill 2001).
2.2 Dispersioonanalüüs ( ANOVA )
Dispersioonanalüüsi eesmärk on kontrollida gruppidevaheliste erinevuste statistilist olulisust. Võimaldab võrrelda enam kui kahte gruppi nende keskväärtuste põhjal, võimalus analüüsida nominaal- ja ordinaalskaalal olevate tunnuste toimet, hüpoteeside kontrollimise meetod. Dispersioonanalüüsi kõige lihtsam mudel (ühefaktoriline dispersioonanalüüs) eeldab kahte tunnust: üht kategoriaalset tunnust, mis kirjeldab võrreldavaid gruppe ning üht arvtunnust, mille osas gruppe võrrelda tahetakse. Dispersioonanalüüsi keerulisemate mudelite puhul võib lisanduda nii grupeerivaid kui ka uuritavaid tunnuseid. Kui aga korraga soovitakse vaadelda mitut sõltuvat tunnust, siis räägitakse mitmemõõtmelisest dispersioonanalüüsist (Atkinson; Nevill 2001).
2.3 Usaldusintervallid
Hinnatava parameetri usaldusintervall (vahemikhinnang) kujutab enesest sellist piirkonda parameetri punkthinnangu ümber, mis katab parameetri õige väärtuse küllalt suure etteantud tõenäosusega. Täpsuse huvides räägitakse vahel ka alumisest ja ülemisest usalduspiirist (du Prel et. al 2009).
2.4 Student t-test
Üheks rakendatavamaks testiks aritmeetiliste keskmiste võrdlemisel on t-test, nimetatakse ka selle väljamõtleja varjunime Student järgi Studenti t-testiks. Erinevad testid: võrdsete dispersioonidega üldkogumid; erineva dispersiooniga üldkogumid; paarikaupa andmed/mõõtmised (Livingston 2004).
2.5 Korreltasioonanalüüs
Korrelatsioon tähendab nähtuste vastastikust sõltuvust ehk suhet, mille tõttu muutused ühes nähtuses kutsuvad esile ka muutused teises nähtuses. Korrelatiivse seose olemasolu ei tähenda, et suurused on omavahel põhjuslikult seotud. Korrelatsioon saab olla positiivne või negatiivne. Ühe suuruse kasvades teine suurus samuti kasvab – positiivne korrelatsioon. Ühe suuruse kasvades teine suurus kahaneb – negatiivne korrelatsioon (Rodgers; Nicewander 1988).
3. Eksperimentaalsetes uuringutes ilmnevad probleemid
­­­
3.1 Väljalangejad
Üheks kõige suuremaks probleemiks eksperimentaalsetes uuringutes on väljalangejad. See probleem ilmneb juhul kui kõik, keda mõõdeti eeltestimisel ei läbi interventsiooni järgset järeltestimist. Igas eksperimentaaluuringus leidub väljalangejaid. Mõnedes olukordades tekitavad väljalangejad andmete tõlgendamises suuri probleeme, kuid teistel juhtudel mitte nii väga. Samas kui väljalangejaid esineb võrdses suhtes nii kontrollgrupis kui interventsioonigrupis, siis võib lugeda interventsiooni efekti valiidseks. Üldiselt aga on väljalangejate arv ebavõrne kontroll- ja interventsioonigrupis. Peab meeles pidama, et väljalangejate esinemine võib olla nii suur, et interventsiooni mõju hindamist ei ole võimalik läbi viia õigesti (Haag 2004).
3.2 Ravikavatsuse ja ravikohane analüüs
Interventsiooni hindamiseks on põhimõtteliselt kaks moodust: ravikohane ja ravikavatsuse kohane analüüs. Viimane nimetatutest on üsna lihtne, st. interventsiooni grupi võrdlemine kontrollgrupiga sõltumata sellest, kas interventsiooni grupi katsealused läbisid eksperimendi või mitte. Need katsealused ei ole selle definitsiooni alusel väljalangejad, sest interventsiooni mitteläbimine ei tähenda veel, et nad ei läbinud järeltestimist. Ravikavatsuse kohases anlüüsis kuuluvad sellised katsealused interventsioonigruppi ja analüüsitakse selle kohaselt. Ravi kohases anlüüsis interventsiooni mitte läbinud katsealuseid ei arvestata või lisatakse nad kontrollgruppi. Sellest tulenevalt võivad nende kahe analüüsi tulemused üksteisest totaalselt erineda (Haag 2004).
3.3 Eksperimendi „pimedus“
Eksperimentaalseid uuringuid puudutavas kirjanduses viidatakse tihti, et need peavad olema topeltpimedad. See tähendab, et uuringus osalejad ega uurijad ei tea, kas katsealused kuuluvad inetrevnetsiooni- või kontrollgruppi. See väldib olukorda, kus uurijad kallutavad tulemusi soovitud suunas ning uuritavate motivatsioon uuringus ei muutu (Haag 2004). Ühesõnaga on topeltpimedaid uuringuid teostada vaja selleks, et nii uuritavad kui uurijad oleksid võimalikult neutraalselt häälestatud uuringu suhtes.
Teostatakse ka üksikpimedaid uuringuid. See tähendab, et kas uuritav või uurija ei tea, kas katsealune kuulub interventsiooni- või kontrollgruppi. Kuna topeltpimeda katseskeemi rakendamine on spordi- ja liikumisteaduses problemaatiline või vahel isegi võimatu, siis kasutataksegi üksikpimedat uuringut (Haag 2004).
Kasutatud kirjandus:
1. Atkinson, G; Nevill, A.M (2001). Selected issues in the design and analysis of sport
performance research. Journal of Sports Sciences , Vol. 19: 811-827
2. Haag, H (2004). Research methodology for sport and exercise science Chapter 5. Karl Hofmann
3. Livingston, E.H (2004). Who was student and why do we care so much about his t-test? Journal of Surgical Research, Vol. 118(1): 58-65
4. Prel du, J-B; Hommel, G; Röhrig, B; Blettner, M (2009). Confidence Interval or P-Value? Part 4 of a Series on Evaluation of Scientific Publications. Deutsches Ärzteblatt International, Vol. 106(19): 335-339
5. Rodgers, J.L; Nicewander, W.A (1988). Thirteen ways to look at the correlation coefficient. The American Statistician, Vol. 42(1):59-66