Forskningsmetodik: Design och urval

Transkript

1 Forskningsmetodik: Design och urval Lotta Strömsten Postdoktor Institutionen för Folkhälsa och Klinisk Medicin, Umeå Universitet

2 Vetenskapsteori

3 Vad är vetenskap? Vetenskap är konsten att ställa rätt fråga och utreda den på ett passande sätt Teoribaserad Empirisk Testbar och replikerbar (intersubjektivitet) Logisk och rationell Systematisk och noggrann Transparent och generaliserbar Kritiskt förhållningssätt (analytiskt/reflexivt) Självkorrigerande och progressiv Preliminär och sanningssökande

4 Kritiskt förhållningssätt/granskning En förutsättning för god vetenskapsproduktion är noggrann granskning och ett kritiskt förhållningssätt Kritiskt-analytiskt: Innehåller studien svag argumentation, ogrundade påståenden, felaktiga slutsatser, etc.? Kritiskt-reflektivt: Har forskaren reflekterat över sitt/sin/a förhållningssätt, förförståelse, arbetssätt, resultat? Skepticismsom metod Förhållningssätt till möjligheter att nå kunskap Förhållningssätt till slutsatsdragande Peer-review

5 Varför behöver vi kunna förstå och kritiskt granska vetenskap? Att andra människors åsikter flyter omkring i våra hjärnor ökar inte vårt vetande det minsta, även om dessa åsikter är sanna. Det som för dem var vetenskap är för oss bara åsikter; vi ger bara vårt erkännande åt de stora namnen och använder inte som dem vårt eget förnuft för att förstå de sanningar som gav dem deras rykte. Aristoteles var förvisso en kunnig person, men inte därför att han blint omfattade och beskäftigt gav luft åt andras åsikter [ ]. I vetenskapen besitter man bara det man verkligen vet och begriper, det man bara tror och litar på är enbart trasor, som oavsett hur väl de passar in i helheten, inte nämnvärt utökar kunskapsmängden hos den som samlar på dem. Sådan lånad rikedom är likt trollguld, vilket är guld i händerna på de som skänker ut det men blott vissna löv och stoft när det skall användas. John Locke lotta.stromsten@umu.se 5

6 Varför behöver vi kunna förstå och kritiskt granska vetenskap? För att kunna Läsa/förstå/bedöma rapporter och artiklar Avgöra studiers korrekthet och värde Förstå syften/avsikter för olika studier Avgöra fördelar/nackdelar för olika forskningsmetoder För att kunna förmedla kunskap vidare till andra För att kunna planera och genomföra egna studier vilket tillåter oss att utöka våra kunskaper inom ämnet

7 KUNSKAPSTEORI: Två metoder för slutledning Induktion: Slutsatser dras utifrån specifika observationer till generella lagar (generalisering). Deduktion: Slutsatser dras utifrån generella lagar till specifika förutsägelser/förklaringar (logisk konsekvens: Om premisserna antas vara sanna antas slutsatsen vara sann) Exempel: Induktion: Solen gick upp i morse, i går morse, i förrgår morse, : solen går upp varje morgon. Deduktion: Solen går upp varje morgon, snart är det morgon: snart kommer solen att gå upp lotta.stromsten@umu.se 7

8 KUNSKAPSTEORI: Induktionsproblemet (David Hume) Induktionsprincipen : Om ett stort antal A observerats under en lång rad olika förhållanden, och om alla dessa A utan undantag haft egenskapen B, så har samtliga A egenskapen B. Induktionsprincipen antar att en generalisering utifrån alla observerade fall är giltig för alla fall (universell slutsats). Induktionsprincipen kan inte själv bevisas eftersom iakttagelser är begränsade (en mängd olika enskilda subjektiva observationer kan inte användas för att tillförlitligt kunna uttala sig om alla fall) lotta.stromsten@umu.se 8

9 VETENSKAPSTEORI Det vetenskapliga studiet av vetenskap och forskning. Vetenskap skiljer sig från kunskap (skepticism) Teorier om vad vetenskap är ligger till grund för tillvägagångssätt för att producera ny kunskap. Exempel på vetenskapsteoretiska frågeställningar: Vad är vetenskaplig kunskap? Hur är en vetenskaplig teori uppbyggd? Vad innebär en vetenskaplig förklaring? Vad är en vetenskaplig metod? Hur hänger vetenskap och samhällsutveckling ihop? Hur fungerar detta i forskningsvärlden? lotta.stromsten@umu.se 9

10 VETENSKAPSTEORI: Falsifikationism (Karl Popper) Vetenskapliga teorier innehåller ofta universella påståenden: Alla svanar är vita. Verifiering kräver ett oändligt antal observationer: Svan 1 är vit, Svan 2 är vit Falsifiering kräver bara ett motexempel: Svan 37 är svart. Ett vetenskapligt antagande ska vara falsifierbart lotta.stromsten@umu.se 10

11 VETENSKAPSTEORI: Hypotetisk-deduktiv metod (Karl Popper) Hypotetisk-deduktiv metod handlar om att pröva våra antaganden (hypoteser) mot vår erfarenhet. Med hjälp av denna metod kan testa om våra teorier stämmer. En eller flera hypoteser kan härledas från en teori i syfte att pröva teorins giltighet. Dessa hypoteser kan ställas både för att försöka styrka teorin samt för att försöka motbevisa den lotta.stromsten@umu.se 11

12 VETENSKAPSTEORI: Hypotetisk-deduktiv metod (Karl Popper) Givet en hypotes H med konsekvens K: Om K inte stämmer med gjorda observationer, så förkastas H (falsifikation). Om K stämmer med gjorda observationer, så accepteras H provisoriskt (korroboration). Problem: H testas alltid tillsammans med bakgrundsteori. Varje ändlig mängd observationer är förenlig med ett oändligt antal hypoteser lotta.stromsten@umu.se 12

13 Relationen mellan induktion och deduktion Lagbundenheter och teorier Fakta inhämtade genom observation Prediktioner och förklaringar Bottom-up approach Top-down approach

14 Relationen mellan induktion och deduktion EMPIRI Deduktion Induktion TEORI

15 METODTEORI: Kvantitativ metod Utgår främst från ett Positivistiskt vetenskapsideal Intresse för att förstå regelbundenheter Intresse mot orsak-verkan samband men även beskrivningar Empirisk inställning (observation i naturliga situationer idealt) Nomotetiskt intresse Hypotetisk-deduktiv metodologi (empirisk prövning av hypoteser) Det som observeras ska noga definieras och göras mätbart (operationalisering) Reliabilitet/validitet betonas samt generaliserbarhet Metoder är formaliserade/standardiserade Postpositivism: en mer pragmatisk form av positivism som utvecklats de senaste decennierna. Forskare med positivistisk inriktning ser vissa förhållningssätt som ideal att sträva efter, snarare än krav som måste vara uppfyllda lotta.stromsten@umu.se 15

16 METODTEORI: Problemformulering Referensram Formulering Undersökningstyp Lösa föreställningar Tematisk Upptäckande - explorativ Har vissa begrepp Frågeställningar Modeller Beskrivande - deskriptiv Klara föreställningar Hypoteser Förklarande - explanativ lotta.stromsten@umu.se 16

17 METODTEORI: Begreppsdefiniering För att en teori ska betraktas som vetenskaplig måste begreppen vara korrekt definierade, med riktigt omfång, samt vara precisa (jfr. vaga). Syftet med begreppsdefinition är att bestämma termens omfång samt att minska dess vaghet/mångtydighet. Realdefinitioner: fångar/avspeglar ett fenomen. Det kan endast finnas en sann definition. Nominaldefinitioner: anger egenskaper utan några absoluta sanningsanspråk. Utgångspunkt för vidare forskning

18 METODTEORI: Operationalisering Operationell definition innebär att ett begrepps innebörd anges med hänvisning till de metoder som kommer till användning för kvantifiering av det som begreppet avser. Operationalisering: relation mellan begrepp och mätprocedur (möjliggör empiriskt studium av företeelsen/ fenomenet begreppet avser). Manifesta variabler Latenta variabler

19 METODTEORI: Frågeställningar Deskriptiva (beskrivande): Undersöker vad som pågår eller finns. Relationella: Undersöker relationer mellan två eller fler variabler Kausala: Undersöker orsakssamband, dvs., huruvida en eller flera variabler orsakar en eller flera andra variabler

20 METODTEORI: Modeller och Hypoteser Modeller: En modell är mer preliminär/tentativ och outvecklad än en teori, men omfattar antaganden eller en förenklad bild av en företeelse/ett fenomen/en domän. Hypoteser: Antaganden i form av existenssatser och relationssatser under prövning (t. ex.: Om så ) lotta.stromsten@umu.se 20

21 METODTEORI: typer av hypoteser Orsakshypoteser uttrycker orsakssamband (kausalitet). Korrelationshypoteser uttrycker att det finns en samvariation, en samtidighet i variationen. Orsakshypoteser kräver starkare argument och specifik forskningsdesign (s.k. äkta experiment) lotta.stromsten@umu.se 21

22 x y x påverkar y x y x är associerad med y lotta.stromsten@umu.se 22

23 METODTEORI: Hypotesers innehåll Det finns krav på hypotesers formulering och för tillvägagångssätt för att komma fram till intressanta och relevanta hypoteser 1. Hypotesen erbjuder en lösning på de/det problem som formulerats. 2. Hypotesen ska vara testbar (finns principiella, praktiska, etiska hinder?). 3. Hypotesen ska inte strida mot etablerade resultat, såvida inte goda skäl finns till att ifrågasätta dem. 4. Hypotesen ska från början ha något sorts stöd (finns någon teoretisk/forskningsbaserad grund? jfr hypotes kontra gissning)

24 METODTEORI: Förklaringstyper 1. Orsaksförklaringar är den viktigaste typen av förklaringar inom vetenskapen och förklarar ett fenomen genom angivande av dess orsak. En händelse A är orsak till en annan händelse B om A föregår B i tiden och händelser av typ A alltid följs av händelser av typ B givet vissa bestämda yttre betingelser C. 2. Funktionalistiska förklaringar förklarar fenomen genom deras faktiska verkan. Vi säger ofta att biologiska eller sociala fenomen har en funktion och menar därmed att de har verkningar som är gynnsamma eller nyttiga för organismen eller samhället. Med funktionalistiska förklaringar vill man visa att ett fenomen som redan existerar bevaras och varför. 3. Ändamålsförklaringar här söker man efter motivet eller intentionen i en handling. En handling är ett beteende som styrs av ett medvetet syfte. Ändamålsförklaringar förklarar enskilda individers handlingar utifrån deras avsikter, men de kan också förklara sociala fenomen genom att varje individs handlingar förklaras genom en ändamålsförklaring lotta.stromsten@umu.se 24

25 Forskningsdesign

26 Olika typer av kvantitativa studier/designer Experimentella studier Experiment (flera olika typer och designer) (Kvasi-experiment) Icke experimentella studier (non-manipulation studies) Tvärsnittstudier (cross-sectional studies) Longitudinella studier Surveystudier

27 Beroende & oberoende variabler Beroende variabler (effektvariabler, kriterievariabler) Oberoende variabler (experimentvariabler, orsaksvariabler) Oberoende variabler: Aktiva variabler (tillåter manipulation och randomisering) -> Experiment Attributvariabler -> Kvasiexperiment Ingen kontrollgrupp -> Kvasiexperiment Vilken roll en variabel får bestäms av vår forskningsfråga/hypotes grundad i tidigare forskning och teori lotta.stromsten@umu.se 27

28 Kvant. studier: Variationskällor Den totala variansen består av två variationskällor: Mellangruppsvariansen - Behandlingseffekt + ev confounding - Experimentella fel - Individuella skillnader (ob. mätn.) Inomgruppsvariansen - Individuella skillnader - Experimentella fel ANOVA innebär en jämförelse av variationen mellan grupper med variationen inom grupper, för att utreda om den oberoende variabeln har effekt på den beroende variabeln lotta.stromsten@umu.se 28

29 Hypotesprövning Orsakshypoteser uttrycker orsakssamband (kausalitet). Korrelationshypoteser uttrycker att det finns en samvariation, en samtidighet i variationen. Orsakshypoteser kräver starkare argument och specifik forskningsdesign (s.k. äkta experiment) lotta.stromsten@umu.se 29

30 Hypotesprövning Forskningshypoteser/mothypoteser (H 1 ) uttrycker att det finns en relation mellan variablerna (alt. skillnad mellan grupperna gällande effekt) Nollhypoteser (H 0 ) uttrycker att det inte finns någon skillnad Vi kan fatta följande beslut utifrån resultaten på statistiska analyser: 1. Vi förkastar H 0 till förmån för H 1 2. Vi behåller H 0 tills vidare/vi accepterar H 0 tillsvidare lotta.stromsten@umu.se 30

31

32 Experimentella designer Experimentell forskningsdesign är den vetenskapliga undersökningsform som systematiskt undersöker en eller flera faktorers (variablers) påverkan på ett visst fenomen (orsak-verkan samband), utifrån prövning av i förväg definierade hypoteser (om -> så ) Ett s.k. äkta experiment (true/randomized experiment eller randimized controlled trial - RCT) kan klassas som en designmässig idealtyp och karaktäriseras av att: Oberoende variabler manipuleras för att mäta effekten i beroende variabler. Övriga variabler som kan tänkas påverka de beroende variablerna försöker man hålla konstanta eller neutralisera. Undersökningsdeltagare randomiseras (fördelas slumpmässigt) till olika nivåer eller ordningsföljd för exponering av de beroende variablerna lotta.stromsten@umu.se 32

33 Randomiserad kontrollerad studie Behandling Utfall Patienter Randomisering Kontroll/ Placebo Utfall

34 Exp. designer: Målsättning Målet för experimentella designer är att kunna uttala sig om samband mellan oberoende och beroende variabler, och för äkta experiment specifikt att kunna uttala sig om kausalitetssamband. Genom möjligheten till kontroll och noggrann manipulering av oberoende variabler är förutsättningarna goda för att nå hög intern validitet

35 Exp. designer: Validitet Intern validitet syftar till den direkta relationen mellan oberoende och beroende variabler; Kausalitet. Med olika tekniker, som kontroll och randomisering, är målet att identifiera och isolera effekten av oberoende variabler. Ibland kan det vara så att eventuella variationer i beroende variabler, inte alls eller enbart beror på studiens oberoende variabler, utan på andra faktorer som inte ingår i studien dvs. confounding extreneous variables lotta.stromsten@umu.se 35

36 Exp. designer: Validitet Problem med/hot mot validitet (t. ex.): Tid/Historia (förändringar utanför forskningssituationen) Mognad (naturliga förändringar över tid inom deltagaren) Testningseffekt (vid för- vs eftertest) Instrumentella förändringar Regressionseffekt (regression toward the mean) Dålig/ingen randomisering Mortalitet (bortfall) Deltagareffekter (använd t ex s k blind studie) Försöksledareffekter (använd t ex s k dubbel-blind studie) lotta.stromsten@umu.se 36

37 Exp. designer Between-subjects design (mellangruppsdesign): Olika personer för de olika nivåerna på den oberoende variabeln. Within-subjects design (inomgruppsdesign): Samma personer för de olika nivåerna på den oberoende variabeln (repeated measures - upprepade mätningar) lotta.stromsten@umu.se 37

38 Exp. designer: För- och nackdelar Mellangruppsdesign + inga ordnings-/testeffekter + inga tidseffekter -fler individer -skillnader mellan nivåerna kan bero på skillnader mellan gruppernas individer. Inomgruppsdesign + slipper skillnader mellan nivåer pga olika individer + färre deltagare -ordningseffekter (träning, trötthet, carryover, sensitization) - tidseffekter -syftet med studien kan bli tydlig och kan därmed orsaka förändrade beteenden hos deltagarna lotta.stromsten@umu.se 38

39 Kvasiexperiment Uppfyller inte alla krav som ställs på experiment. Innehåller en intervention 3 Ingen randomisering 2,5 Ibland ingen kontrollgrupp Dålig kontroll över den interna validiteten Ofta problem med att kontroll- och interventionsgrupp skiljer sig åt vid baslinjemätningen 2 1,5 1 0,5 0 t1 t2 Minnesträning Ingen träning lotta.stromsten@umu.se 39

40 Icke-experimentella designer Tvärsnittsstudier Kohortstudier Fall-kontrollstudier Longitudinella studier Med dessa typer av designer kan frågeställningar kring gruppskillnader och samband undersökas men inte frågeställningar/hypoteser som rör kausalitet, eftersom designerna är för svaga för detta

41 Icke-exp. designer Tvärsnittsstudier (Cross-sectional studies) = Individerna i urvalsgruppen mäts bara en gång och helst vid samma tillfälle. + Relativt lättadministrerad (jmf longitudinell), lågt bortfall. + Bra för deskriptiva analyser + Kan ekonomiskt mäta flera variabler i samma studie - Svårt att avgöra kronologi/riktning i ett händelseförlopp lotta.stromsten@umu.se 41

42 Tvärsnittsstudie Population Urval

43 Icke-exp. designer Kohortstudier = Utgångspunkten är en grupp av människor som följs upp över tid (longitudinellt). Mäter på så vis skillnader över tid oftast för samma variabler. + En jämförelse inom individen + Flera utfall kan studeras + Tidssekvens/händelseförlopp kan studeras - Tungt/tidskrävande att administrera - Risk för bortfall över tid (validitetsproblem) lotta.stromsten@umu.se 43

44 Kohortstudie Exponerade Utfall Population Ej Exponerade Utfall

45 Icke-exp. designer Fall-kontroll studier = Komparativ design med jämförande av grupper som skiljer sig i den oberoende variabeln. + Relativt lättadministrerad (jmf longitudinell), lågt bortfall. - Tidssekvens/händelseförlopp kan inte studeras - Ej representativ kontrollgrupp kan ge missvisande resultat lotta.stromsten@umu.se 45

46 Fall-kontroll studie Exponerade Fall Ej exponerade Kontroller

47 Sampling - Urvalsmetoder

48 Prediktion/Analys Skattning av Sant medelvärde Inferens Sant medelvärde Urvalsmetod Population Urval

49 Sampling (Urval) Sampling innebär metoder för hur vi väljer ut ett representativt stickprov för att kunna uttala oss om en population, i de fall vi inte gör en totalundersökning. Vi måste besluta stickprovets storlek (t ex gm powerberäkning) samt urvalsmetod. Obundet slumpmässigt urval (OSU) är att föredra om det är möjligt här har alla individer i populationen har lika stor sannolikhet att komma med i stickprovet 49

50 Sampling Systematiskt urval : t ex var 50:e i en namnlängd, eller efter en algoritm Stratifierat urval t ex på basis av bakgrundsvariabler, lika många ur varje grupp Klusterurval stickprovet dras i flera steg ur befintliga grupper Bekvämlighetsurval befintliga grupper 59