La notion de variable dans l’expérimentation

Les hypothèses sont toujours posées avant l’expérience. Une hypothèse consiste à prédire une relation entre des variables et des indicateurs du comportement.

Que sont ces variables et/ou indicateurs ?

Il y a les VI et les VD.
Les VI ou facteur : ce sont les variables que l’on manipule dont on fait l’hypothèse qu’elles déterminent les variables dépendantes (VD). C’est une caractéristique du sujet, de son environnement social ou physique, de la tâche….
Les VD : ce sont les variables que l’on observe, c’est soit la réponse que fournit le participant, soit une caractéristique de cette réponse (orale, écrite, électro-physiologique, temps de réponse….)

La VI ou un facteur peut prendre plusieurs valeurs qu’on appelle les modalités (au minimum 2). Le choix des modalités peut être systématique ou aléatoire.

  • Systématique, c’est à dire qu’il est choisi par l’expérimentateur.
  • Aléatoire, c’est à dire  que les modalités sont choisies au hasard (facteur sujet/participant).

Il faut distinguer plusieurs sortes de facteur :

  • Principaux : ceux dont on étudie les effets (on les fait varier et on les combine de façon systématique). ex. fréquence d’usage
  • Contrôlés et secondaires : Ne nous intéressent pas pour eux mêmes mais on fixe leur valeur (on les contrôle), car on sait qu’ils ont un effet sur le comportement étudié. Il est donc nécessaire de les maintenir constant de sorte qu’ils n’interfèrent pas avec sur le phénomène étudié. Il se doivent être contrôlés de sorte que l’effet étudié puisse apparaître « toutes choses égales par ailleurs ».

Quelques exemples de VI

  • toutes caractéristiques d’un individu : sexe (H/F), tranche d’âge, CSP, novice/expert, gaucher/droitier/ambidextre
  • des caractéristiques de l’environnement social ou physique : relation hiérarchique/égal à égal, couleur du stimulus, ambiance sonore, …
  • de la tâche à résoudre : tâche familière, tâche difficile…
  • des stimuli présentés : ambigus/non ambigus, mot/non mot, temps d’exposition court/long, …

On peut distinguer aussi les VI selon leur origine sorties ou pas de caractéristiques des participants. Il faut distinguer : 

  • les variables dites provoquées : ce sont celles que l’expérimentateur va manipuler et qu’il construit de toutes pièces pour ses besoins,
  • les variables invoquées : ce sont celles sur lesquelles on ne peut agir (CSP, sexe, âge…) par contre on peut les sélectionner pour réaliser des comparaisons.

Exemple de VD

La réponse peut être la réussite/échec à une tâche, un temps de réponse, une opinion, la performance à une tâche, le nombre de bonnes réponse, le nombre d’erreurs commises, les réponses à un questionnaire, la présence ou l’absence d’un comportement, …

 

Comment contrôler, neutraliser une variable ?

L’idéal serait qu’il y ait des situations où ces facteurs n’interviennent pas, mais c’est IMPOSSIBLE. 

Il est possible de contrôler en maintenant constant les modalités, en faisant varier systématiquement,  en procédant par randomisation ou bien en neutralisant leurs effets par des procédures de contre-balancement.

  • maintenir constant, il suffit de choisir une  modalité de variable que l’on maintient constant tout au long de l’expérience.
  • variation systématique des modalités d’une variable pour qu’elle affecte toutes les conditions expérimentales. C’est ce que l’on fait quand on met autant d’hommes que de femmes, ou autant de novices que d’experts d’un domaine
  • randomisation ou aléatorisation, on considère le postulat de base que le hasard va bien faire les choses, que les modalités de la variable vont se distribuer naturellement dans les conditions expérimentales. Sur les participants sont tirés au sort, l’expérimentateur fait l’hypothèse que les distorsions apportées par un participant vont être compensées au niveau des moyennes par les distorsions apportées par un autre participant. L’inconvénient, on n’a pas de garanti d’une bonne répartition, pour s’en assurer il faut une taille d’échantillon très grand.
  • contrebalancer, on neutralise les effets d’un facteur en combinant par rotation toutes ses modalités. On le met en place dans des situations expérimentales, où les participants vont être confrontés à toutes les modalités d’une même variable. C’est ce qui se passe dans des situations où on a un effet d’apprentissage (soit on facilite soit on interfère et donc on diminue la performance), un effet d’ordre, d’effet de fatigue

Exemple de contrebalancement

Imaginons une expérience avec un facteur à 3 modalités, nous demandons à des participants de réaliser 3 variante de problème. Le facteur P a les 3 modalités : p1, p2, p3. Chaque sujet devant passer les 3 modalités, on peut craindre un risque d’apprentissage ou de fatigue qui va jouer sur la performance.

Donc, on va construire un plan d’expérience pour neutraliser l’effet d’ordre de telle façon que chacune des 3 modalités passe en 1ère, 2ème et 3ème position. Ainsi, nous aurons les conditions expérimentales suivantes

  • groupe 1 : p1, p2, p3
  • groupe 2 : p1, p3, p2
  • groupe 3 : p2, p1, p3
  • groupe 4 : p2, p3, p1
  • groupe 5 : p3, p1, p2
  • groupe 6 : p3, p2, p1

 

Dans ce cas, on réalise ce qu’on appelle un contrebalancement complet. Les effets de rang et d’ordre affectent de façon identique chaque modalité.

Comment fait-on pour calculer le nombre d’ordre dont on aura besoin ?

On s’appuie sur le nombre de modalité de la VI ou facteur. Dans l’exemple ci-dessus on a P3, pour connaître le nombre de conditions expérimentales on fait : 3! (Ce lit factoriel 3, 3 pour le nombre de modalités)

3! = 3 X 2 X 1

L’inconvénient est que plus la VI a de variables, plus le nombre de groupe augmente aussi. Pour une variable à 5 modalités, 5! = 5 X 4 X 3 X 2 X1 = 120. Soit 120 groupes expérimental, inhumain ! Dans ce cas, on va procéder à une sélection aléatoire des groupes. On réalise un contrebalancement partiel.

 

A suivre le plan d’expérience

Publié dans Billets d'humeur