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Universität Tübingen · Fachbereich Psychologie

Experimentelle Psychologie

Lernhilfe zum Buch von Jürgen Heller — kompakt, verständlich, prüfungsrelevant

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01

Wissenschaftstheorie

Wie Psychologie zur Wissenschaft wurde

Psychologie will nicht nur beschreiben, sondern erklären und vorhersagen. Aber was macht eine Aussage „wissenschaftlich"?

1920erLogischerEmpirismus 1934Popper:Falsifikationismus 1962Kuhn:Paradigmenwechsel
Zeitstrahl der wissenschaftstheoretischen Hauptströmungen

🔬 Logischer Empirismus

Nur empirisch überprüfbare Aussagen sind wissenschaftlich. Wiener Kreis (Carnap, Schlick): Theorie + Beobachtung = Erkenntnis.

Kritischer Rationalismus

Popper (Falsifikationismus): Theorien können nie bewiesen, nur widerlegt werden. Wissenschaftlich = prinzipiell falsifizierbar.

🔄 Paradigmenwechsel

Kuhn: Wissenschaft verläuft in Revolutionen. Ein Paradigma dominiert, bis Anomalien einen Umsturz erzwingen.

„Alle Schwäne sind weiß" — falsifizierbar (ein schwarzer Schwan reicht). „Irgendwo gibt es Geister" — nicht falsifizierbar → nicht wissenschaftlich nach Popper.

Induktion vs. Deduktion: Induktion: Einzelfall → Allgemeines (unsicher!). Deduktion: Allgemeines → Einzelfall (gültig). Popper: hypothetisch-deduktive Methode — Hypothese → Vorhersage → empirisch prüfen.

Theorie-Beladenheit der Beobachtung

Es gibt keine „reine" Beobachtung. Ein Radiologe sieht auf einem Röntgenbild etwas anderes als ein Laie. Heller: Experiment und Theorie sind wechselseitig bedingt.

Das Asymmetrie-Argument

Eine Theorie lässt sich nie endgültig verifizieren (egal wie viele weiße Schwäne). Aber mit einem einzigen Gegenbeispiel falsifizieren.

Gerichtsprozess: Unschuld nie beweisbar, Schuld schon — durch ein belastendes Beweisstück. So auch bei Theorien.

Kuhns Phasenmodell

VorparadigmatischViele Ansätze
NormalwissenschaftEin Paradigma
AnomalienUnerklärliches
KriseVertrauen ↓
RevolutionNeues Paradigma

Psychologie: Behaviorismus → Chomsky (Sprache ≠ nur Verstärkung) + Tolman (kognitive Karten) → Kognitive Wende.

Duhem-Quine-Problem

Hypothesen werden nie isoliert getestet, sondern mit Hilfsannahmen. Wenn widerlegt — welcher Teil falsch? Falsifikation ist weniger eindeutig als Popper suggeriert.

Lakatos: Forschungsprogramme

Harter Kern (unveränderbar) + Schutzgürtel (anpassbar). Anomalien treffen erst den Schutzgürtel. Erst wenn das Programm „degenerativ" wird → Ablösung.

Statement View vs. Non-Statement View

In der Klausur ein Dauerbrenner: Wie unterscheiden sich die beiden Auffassungen von Theorien?

Statement View

  • Theorien = Menge von Aussagen (Sätze)
  • Logischer Empirismus, Popper
  • Theorie ist sprachliches Gebilde
  • Verifikation/Falsifikation von Sätzen

Non-Statement View

  • Theorien = Mengen von Modellen
  • Sneed/Stegmüller: Strukturalismus
  • Formale Rekonstruktion: T = (K, I)
  • K = math. Kern, I = intendierte Anwendungen
Strukturalismus (Sneed/Stegmüller)

Theorie = geordnetes Paar T = (K, I). Der Kern K enthält die formale Struktur (Axiome, Modelle). I sind die intendierten Anwendungen — reale Systeme, die der Theorie genügen sollen. Vorteil: Theorien können sich entwickeln, ohne völlig aufgegeben zu werden (Kern bleibt, I ändert sich).

Erkenntnistheoretische Grundpositionen

PositionKernaussageVertreter
EmpirismusErkenntnis durch SinneserfahrungLocke, Hume, Wiener Kreis
RationalismusErkenntnis durch Vernunft/DenkenDescartes, Leibniz
RealismusWelt existiert unabhängig vom BeobachterPopper
IdealismusRealität ist geistabhängigBerkeley, Kant (teilw.)
SkeptizismusSichere Erkenntnis ist unmöglichHume (Induktionsproblem)

Theorienbildung: Gütekriterien

🎯 Terminol. Exaktheit

Klassifikatorisch (=/ ≠), komparativ (>, <), quantitativ (Zahlen). Je quantitativer, desto präziser.

🪒 Sparsamkeit

Ockhams Rasiermesser: Die einfachste Erklärung gewinnt. Weniger Parameter = besser.

⚖️ Anpassung vs. Generalisierung

Overfitting: Theorie passt perfekt auf Daten, versagt bei neuen. Gute Theorie = robust generalisierbar.

Klausurfalle: Eine Theorie mit perfekter Anpassungsgüte ist nicht automatisch gut — sie kann overfitted sein! Prüfbarkeit und Sparsamkeit sind mindestens ebenso wichtig.

Paradigmen in der Psychologie

BehaviorismusWatson, Skinner
AnomalienChomsky, Tolman
Kognitive Wende~1960
NeuropsychologieEEG, fMRI

Behaviorismus: Watson (S→R), Skinner-Box (Verstärkung). Anomalien: Chomsky (Sprache ≠ nur Verstärkung), Tolman (kognitive Karten bei Ratten). Kritik Neuroimaging: Lachs-fMRI-Studie — selbst bei totem Lachs „Aktivierung" ohne Korrektur für multiples Testen!

🧠 Schnellcheck

Welche Aussage ist nach Popper nicht wissenschaftlich?

Richtig! Nicht falsifizierbar — jeder Gegenbeleg wird absorbiert.
Unwissenschaftlich nach Popper = kein denkbares Experiment könnte sie falsifizieren.
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02

Formale Logik

Das Fundament korrekten Schließens

Logik prüft, ob die Schlussfolgerung zwingend aus den Prämissen folgt.

Aussagenlogik

JunktorSymbolBedeutungWahr, wenn…
Negation¬A„nicht A"A falsch
KonjunktionA ∧ B„A und B"beide wahr
DisjunktionA ∨ B„A oder B"mind. eines wahr
KonditionalA → B„wenn A, dann B"nicht (A wahr ∧ B falsch)
BikonditionalA ↔ B„genau dann, wenn"gleicher Wahrheitswert

Konditional ist kontraintuitiv! A → B ist nur falsch, wenn A wahr und B falsch. Bei falschem A ist es immer wahr (ex falso quodlibet).

Schlussregeln

MODUS PONENS ✓ A → B A ∴ B „Vorwärts" MODUS TOLLENS ✓ A → B ¬B ∴ ¬A = Falsifikation! BEJ. KONSEQUENS ✗ A → B B ∴ A ??? FEHLSCHLUSS! VERN. ANTEZEDENS ✗ A → B ¬A ∴ ¬B ??? FEHLSCHLUSS!
Nur Modus Ponens und Modus Tollens sind gültig — die rechten zwei sind typische Denkfallen

Psychologie: „Wenn depressiv (A), dann niedrige Serotoninaktivität (B)." ✓ Person depressiv → niedrige Serotonin (Ponens). ✗ Niedrige Serotonin → depressiv? Fehlschluss! (Andere Ursachen möglich.)

Prädikatenlogik

Quantoren

∀x: P(x) — „Für alle x gilt P." ∃x: P(x) — „Es gibt mind. ein x mit P."

Negation: ¬(∀x: P(x)) ≡ ∃x: ¬P(x) — Ein Gegenbeispiel widerlegt die Allaussage → Basis der Falsifikation!

Mengenlehre & Relationen

AbbildungstypEigenschaftBeispiel
InjektivVerschiedene Urbilder → verschiedene BilderMatrikelnummer → Student
SurjektivJedes Element der Zielmenge wird getroffenNoten → {1,2,3,4,5}
BijektivInjektiv + Surjektiv → umkehrbarNominalskala-Transformation
Relationen

Eine n-stellige Relation R ⊆ A₁ × A₂ × … × Aₙ ist eine Teilmenge des kartesischen Produkts. Wichtig für Messtheorie: Empirisches Relativ = (M, R) mit einer Relation R auf M.

Wahrheitstabellen konstruieren

Klausuraufgabe: Welcher Operator macht (A ∧ B) ? (A → B) zur Tautologie?

ABA∧BA→B∧B ? A→B
wwww? = →: w
wfff? = →: w
fwfw? = →: w
fffw? = →: w

Antwort: (Konditional) macht es zur Tautologie! (A ∧ B) → (A → B) ist immer wahr. Trick: Bei falschem Antezedens (A∧B = f) ist das Konditional automatisch wahr.

Kontraposition bilden

Klausurbeispiel: „Wenn jemand neurotisch ist, dann hat er Angst." Kontraposition: „Wenn jemand keine Angst hat, dann ist er nicht neurotisch." Formal: (A → B) ≡ (¬B → ¬A).

Tautologien (immer wahr)

Widerspruch: ¬(A ∧ ¬A) // nie gleichzeitig Ausgeschl. Drittes: A ∨ ¬A // eines muss gelten Kontraposition: (A→B) ↔ (¬B→¬A) // Basis Modus Tollens

De Morgan

¬(A ∧ B) ¬A ∨ ¬B ¬(A ∨ B) ¬A ∧ ¬B

„Nicht (hungrig UND müde)" = „Nicht hungrig ODER nicht müde." Das „und" wird zum „oder"!

Wissenschaftliches Schließen = Modus Tollens

P1: Wenn Theorie T → Effekt E (T → E) P2: Effekt E tritt NICHT auf (¬E) Theorie T stimmt nicht (¬T) ✓ // ABER: Wenn E eintritt → T bestätigt? NEIN! (Bej. d. Konsequens)

🧠 Schnellcheck

„Wenn Regen (A), dann Straße nass (B)." Straße trocken (¬B). Was folgt?

Richtig! Modus Tollens: A→B und ¬B → ¬A.
Modus Tollens: A→B und ¬B → also ¬A.
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03

Messtheorie

Psychologische Phänomene in Zahlen fassen

Messen = Homomorphismus vom empirischen (Lautstärken, Schmerz…) ins numerische Relativ (Zahlen), der Beziehungen erhält.

Homomorphismus (formal)

Eine Abbildung φ: M → ℝ heißt Homomorphismus, wenn gilt:

a ≿ b φ(a) ≥ φ(b) // "genau dann, wenn"!

Die Richtung der Äquivalenz (⇔, nicht nur →) ist klausurrelevant: Die Zuordnung muss in beiden Richtungen gelten.

EMPIRISCH 🔊 leise 🔊🔊 mittel 🔊🔊🔊 laut Homomorphismus NUMERISCH 30 dB 60 dB 90 dB
Strukturerhaltende Zuordnung: leiser-als → kleiner-als

Skalenniveaus

SkalaEigenschaftTransformationBeispielStatistik
Nominal= / ≠Bijektive Abb.GeschlechtModus, χ²
Ordinal+ RangfolgeMonotone Abb.Schulnoten+ Median
Intervall+ Abständey = ax+b°C, IQ+ Mittelwert
Verhältnis+ Nullpunkty = axReaktionszeit+ Verhältnisse
Absolut+ EinheitIdentitätAnzahlAlles

„Doppelt so viel Schmerz" — nur bei Verhältnisskala! Bei Ordinalskala (1–10) sind Verhältnisaussagen unzulässig.

Ordinale Messung & Matrix-Aufgaben

In jeder Klausur kommt eine Matrix-Aufgabe: Gegeben eine Vergleichsmatrix, prüfe ob eine ordinale Messung möglich ist.

Schwache Ordnung (M, ≥)

Ein empirisches Relativ (M, ≥) ist eine schwache Ordnung, wenn für alle x, y, z ∈ M gilt:

Transitivität: x ≥ y ∧ y ≥ z → x ≥ z Konnexität: x ≥ y ∨ y ≥ x // alle Paare vergleichbar

Wenn zusätzlich Antisymmetrie gilt (x ≥ y ∧ y ≥ x → x = y), ist es eine totale Ordnung.

Klausurbeispiel: 5 Personen (a–e) vergleichen Attraktivität paarweise. Matrix zeigt „≥" (mindestens so attraktiv wie):

abcde
a11101
b01100
c00100
d11111
e11101

Prüfung Konnexität: Für jedes Paar (i,j): mindestens eine 1 in Zelle (i,j) oder (j,i)? Ja → Konnex.

Prüfung Transitivität: Wenn Zeile i hat 1 bei j, und Zeile j hat 1 bei k → muss Zeile i auch 1 bei k haben. Systematisch alle Tripel prüfen!

Homomorphismus: Zeilensummen → Rangzahlen: d=5, a=e=4, b=3, c=1. Wenn schwache Ordnung gilt, sind die Zeilensummen ein gültiger Homomorphismus.

Klausurtipp: Immer konkrete Gegenbeispiele mit Zeilen-/Spaltenangabe nennen! „Transitivität verletzt bei a≥b, b≥c, aber NICHT a≥c" — mit konkreten Matrixzellen.

Zyklische Triaden erkennen: Suche nach Kreisbeziehungen: A schlägt B, B schlägt C, C schlägt A. Sobald ein solcher Kreis existiert, ist die Transitivität verletzt! Das ist der schnellste Weg in der Klausur.

Repräsentations- & Eindeutigkeitssatz

Repräsentationssatz: Unter welchen Axiomen existiert ein Homomorphismus?

Eindeutigkeitssatz: Wie viele gibt es? → Bestimmt Skalenniveau! Eindeutig bis auf lineare Transformation → Intervallskala.

Das Likert-Dilemma

Likert-Skalen sind streng genommen ordinal. Mittelwerte? Pragmatisch OK bei symmetrischer Verteilung, genug Items (5+), und Annahme ~gleicher Abstände. Aber: Vorsicht bei einzelnen Items!

Permissible Statistics

Die erlaubten statistischen Operationen hängen vom Skalenniveau ab. Mittelwerte auf Nominalskalen sind sinnlos (mittleres Geschlecht?). Nur invariante Aussagen unter den erlaubten Transformationen sind sinnvoll.

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04

Psychophysik

Reiz → Empfindung

Wie hängt subjektives Erleben mit physikalischer Reizintensität zusammen?

📏 Weber

ΔI/I = k

JND proportional zur Reizstärke.

📐 Fechner

E = c·log(I/I₀)

Empfindung wächst logarithmisch.

Stevens

E = a·In

n<1 Kompression, n>1 Expansion.

Reizintensität I → Empfindung E → Fechner Stevens n<1 Stevens n>1 linear
Fechner (log) vs. Stevens (Potenz) — n<1: Helligkeit, n>1: Stromschlag

Weber: 1 kg → 50 g extra merkbar. 20 kg → ~400 g nötig. Weber-Bruch Gewicht: k ≈ 1/50. Tonhöhe: k ≈ 1/333!

Formale Psychophysik (Klausurrelevant!)

Punkt der subjektiven Gleichheit (PSE)

Derjenige Vergleichsreiz x, bei dem die Wahrscheinlichkeit einer „größer"-Antwort genau 50 % beträgt:

p(x₀.₅, s) = 0.5 // s = Standardreiz
Ebenmerklicher Unterschied (jnd / π-Unterschied)

Der Abstand vom PSE zu dem Reiz, bei dem die Wahrscheinlichkeit π (z.B. 0.75) beträgt:

Δπ = xπ − x0.5 // π-Vergleichsreiz minus PSE

Webersches Gesetz — Formale Varianten

In der Klausur kommen 6 Formelvarianten zum Ankreuzen. Nur einige sind korrekt!

FormelKorrekt?Erklärung
p(x, s) = p(λx, λs)JaWebersches Gesetz: Verhältnisse bleiben gleich bei Skalierung
λ·p(x, s) = p(λx, λs)NeinWahrscheinlichkeit wird nicht mit λ skaliert
Δπ(λs) = λ·Δπ(s)Jajnd skaliert proportional mit Standardreiz
Δπ(λs) = Δπ(s)Neinjnd ist NICHT konstant über verschiedene s
x₀.₅(λs) = λ·x₀.₅(s)JaPSE skaliert mit
p(x+a, s+a) = p(x, s)NeinAdditive Invarianz gilt NICHT (nur multiplikative)

Eselsbrücke: Weber = multiplikative Invarianz (Verhältnisse!). Wenn man Standard und Vergleichsreiz mit dem gleichen Faktor multipliziert, ändert sich die Antwortwahrscheinlichkeit nicht.

Psychophysische Methoden

📈 Grenzmethode

Reiz wird systematisch auf-/absteigend variiert bis VP „ja"/„nein" sagt. Schwelle = Umschlagpunkt. ⚠️ Erwartungsfehler und Gewöhnungsfehler.

🎲 Konstante Reize

Reize in zufälliger Reihenfolge. Ergibt psychometrische Funktion (S-Kurve). Schwelle = 50%-Punkt. Genaueste Methode.

🎛️ Herstellungsmethode

VP stellt Reiz selbst ein bis subjektiv gleich. Schnell, aber: systematische Verzerrungen (Zentraltendenz).

Fechners drei Methoden

1. Grenzen: Reiz ↑/↓ bis Umschlag. ⚠️ Erwartungsfehler.

2. Konstante Reize: Zufällige Reihenfolge → S-Kurve. Schwelle = 50 %-Punkt.

3. Herstellung: VP stellt selbst ein. Schnell, aber systematisch verzerrt.

Signalentdeckungstheorie (SDT)

Keine feste Schwelle! SDT trennt Sensitivität (d') und Antwortneigung (β).

d' = z(Hit-Rate) − z(False-Alarm-Rate)

Rauchmelder: d' = Unterscheidung Rauch vs. Kochdampf. β = Auslöseschwelle. Liberal → viele Fehlalarme, konservativ → verpasst echte Brände.

🧠 Schnellcheck

Weber-Bruch Gewicht: k=1/50. Du hältst 10 kg. Mindest-Unterschied?

Richtig! ΔI = (1/50)·10.000 g = 200 g.
ΔI = k·I = (1/50)·10.000 g = 200 g.
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05

Wahrscheinlichkeitstheorie

Zufall ist berechenbar

Grundbegriffe

Ω = Ergebnismenge. A ⊆ Ω = Ereignis. P(A) ∈ [0, 1].

/* Kolmogorov-Axiome */ 1. P(A) ≥ 0 2. P(Ω) = 1 3. A∩B=∅ ⇒ P(A∪B)=P(A)+P(B)

🎲 Bedingte W.

P(A|B) = P(A∩B)/P(B)

P(A) gegeben B eingetreten.

🔁 Bayes

P(A|B) = P(B|A)·P(A)/P(B)

Prior → Posterior.

Bayes-Falle: Test 90 % sensitiv, 5 % Grundrate, 10 % Falsch-Positiv. P(krank|+) = (0.9×0.05)/(0.9×0.05+0.1×0.95) ≈ 32 %! → Basisraten-Vernachlässigung.

Zufallsvariable X: Ω → ℝ

E(X) = Σ xᵢ·P(xᵢ) Var(X) = E[(X−μ)²] SD = √Var

Normalverteilung

Zentraler Grenzwertsatz: Summe vieler kleiner unabhängiger Einflüsse → ~normalverteilt.

68-95-99.7: ~68 % in μ±1σ, ~95 % in μ±2σ, ~99.7 % in μ±3σ.

Unabhängigkeit

A⊥B ⟺ P(A∩B) = P(A)·P(B). Zentrale Annahme vieler Tests!

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06

Versuchsplanung

Das Herzstück der experimentellen Methode

TheorieModell
HypotheseVorhersage
Operationali-
sierungMessbar
ExperimentDurchführung
AuswertungStatistik
Interpretation→ Theorie
VariableWas?Beispiel
UVManipuliertKoffein-Dosis
AVGemessenReaktionszeit
StörvariableBeeinflusst AV, nicht untersuchtMüdigkeit
KonfundierungSV kovariiert mit UV→ Int. Validität ↓

Kochen: UV = Zutat. AV = Geschmack. Störvar. = Ofentemp. Konfundierung = Salz UND Pfeffer gleichzeitig ändern.

Max-Kon-Min-Prinzip (Kerlinger): Maximiere Primärvarianz (starke UV-Manipulation). Kontrolliere Sekundärvarianz (Störvariablen ausschalten). Minimiere Fehlervarianz (präzise Messung, große Stichprobe).

Designs

Between-Subjects 👤👤

  • Verschiedene Gruppen
  • Keine Übertragung
  • Mehr VPn nötig
  • Individuelle Unterschiede = Fehler

Within-Subjects 🔄

  • Jede VP alle Bedingungen
  • Ind. Unterschiede kontrolliert
  • Reihenfolgeeffekte!
  • Counterbalancing nötig
Validität

Intern: UV→AV eindeutig? Extern: Generalisierbar? Konstrukt: Misst es das Konstrukt? Statistisch: Effekt korrekt?

Randomisierung vs. Parallelisierung

In jeder Klausur gefragt: „Nennen Sie zwei Vorteile der Randomisierung gegenüber der Parallelisierung!"

Randomisierung

  • Kontrolliert alle SVs (auch unbekannte!)
  • Einfach durchführbar
  • Keine Vorabmessung nötig
  • Benötigt große Stichproben

Parallelisierung

  • Kontrolliert nur bekannte SVs
  • Unbekannte SVs bleiben unkontrolliert
  • Vorabmessung der Parallelisierungsvariable nötig
  • Funktioniert auch bei kleinen Stichproben
Ceteris-paribus-Klausel

„Unter sonst gleichen Bedingungen." Kernprinzip: Zwischen den Gruppen darf sich nur die UV unterscheiden — alles andere wird konstant gehalten. Verletzung → Konfundierung → keine Kausalaussage.

Messwiederholung

Klausurliebling: Unterschied between/within? Within = Messwiederholung = jede VP durchläuft alle Bedingungen. Vorteil: weniger VPn, Kontrolle individueller Unterschiede. Problem: zeitgebundene Störvariablen (Übung, Ermüdung, Reihenfolgeeffekte). Lösung: Counterbalancing (Lateinisches Quadrat).

Versuchsleitereffekte & Verblindung

TechnikWas wird verblindet?Gegen was?
EinfachVP weiß nicht, in welcher BedingungPlacebo-Effekt, Demand Characteristics
DoppeltVP + VL wissen es nicht+ Rosenthal-Effekt (VL-Erwartung)
DreifachVP + VL + Auswerter+ Auswertungsbias

Pygmalion im Klassenzimmer (Rosenthal & Jacobson): Lehrer erfuhren, bestimmte Schüler seien „Hochbegabte" (zufällig gewählt). Diese Schüler zeigten tatsächlich bessere Leistung — self-fulfilling prophecy. → Deshalb Doppelblind!

Fallbeispiel: Therapiestudie (BDI)

Typische Klausuraufgabe

Eine kognitive Verhaltenstherapie wird mit dem Beck-Depressions-Inventar (BDI) evaluiert. Versuchsplan:

VortestTreatmentNachtest
EGO₁XO₂
KGO₃O₄

Frage: „Kann man schließen, dass die Therapie wirkt?" → Nur wenn Interaktion vorliegt: EG verbessert sich MEHR als KG. Haupteffekt allein reicht nicht (Spontanremission!).

Interaktionstypen: Ordinal = beide Gruppen verbessern sich, aber EG stärker (Linien divergieren). Disordinal = Linien kreuzen sich (Therapie hilft EG, schadet KG). Die BDI-Studie testet typisch eine ordinale Interaktion.

Forschungsethik

Milgram (1963)

Gehorsamsexperiment: VPn gaben vermeintliche Stromschläge. 65% gingen bis 450V. → Extremer psychischer Stress, kein informed consent, kein echtes Recht auf Abbruch.

🏛️ Stanford Prison (1971)

Zimbardo: Studenten als Wärter/Häftlinge. Abbruch nach 6 (statt 14) Tagen. → Kontrollverlust des Forschers, keine Sicherheitsmaßnahmen.

👶 Little Albert (1920)

Watson: 11 Monate altes Kind, Konditionierung von Angst. Keine Dekonditionierung. → Ethisch inakzeptabel, Kind langfristig geschädigt.

Ethische Grundsätze heute: (1) Informierte Einwilligung — freiwillig, aufgeklärt, jederzeit widerrufbar. (2) Ethik-Kommission — Vorabprüfung. (3) Debriefing — Aufklärung nach dem Experiment. (4) Datenschutz — Anonymisierung/Pseudonymisierung. (5) Schadensvermeidung — kein nachhaltiger Schaden.

Kontrolltechniken

Randomisierung: Verteilt alle SVs (auch unbekannte) gleichmäßig. Konstanthalten: SV fixieren. Counterbalancing: Latin Square. Matching: Paarweise zuordnen. Verblindung: Einfach/doppelt → gegen Erwartungseffekte.

Interaktionen

2×2: Koffein × Schlafentzug. Keine Interaktion: parallele Linien. Interaktion: Koffein hilft nur bei Schlafentzug → Linien divergieren/kreuzen.

Quasi-Experiment

UV = bestehende Eigenschaft (Geschlecht). Keine Randomisierung → keine Kausalaussagen.

Bedrohungen interner Validität

Selektion: Gruppen vorher verschieden. Reifung: Ermüdung. Regression zur Mitte: Extreme → Mittel. Demand Characteristics: VP erkennt Hypothese.

🧠 Schnellcheck

Warum ist „Reagieren Männer schneller?" kein echtes Experiment?

Richtig! Geschlecht = nicht manipulierbar → keine Randomisierung → Quasi-Experiment.
Echtes Experiment: UV aktiv manipuliert + Randomisierung. Geschlecht → beides nicht möglich.
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07

Statistische Auswertung

Von Daten zu Entscheidungen

NHST

H₀„Kein Effekt"
DatenExperiment
Teststatistikt, F, χ²
p-Wert
p < α?→ H₀ ablehnen
p-Wert

P(Daten so extrem oder extremer | H₀). NICHT: P(H₀ | Daten)!

H₀ wahrH₀ falsch
H₀ ablehnenα-Fehler (Typ I) 🚨Power = 1−β 💪
H₀ beibehaltenKorrekt ✓β-Fehler (Typ II) 😶

❌ „p=.03 → H₀ ist 3 % wahrscheinlich" — P(D|H₀) ≠ P(H₀|D)!

❌ „p=.06 → kein Effekt" — .05 ist willkürlich.

Bayes

Bayes-Faktor

BF₁₀ = „Wie stark stützen Daten H₁ vs. H₀?" 1 = neutral, 10 = stark für H₁, 0.1 = stark für H₀.

Effektstärke

Cohen's d = (M₁−M₂)/SD_pooled // 0.2 klein, 0.5 mittel, 0.8 groß

Signifikant + d=0.05 → „echt", aber praktisch irrelevant.

Power = 1−β

Ziel: ≥ .80. Hängt ab von: Effektstärke, n, α, Streuung.

NHST vs. Bayes

NHST

  • Binär (sig/nicht)
  • Kann H₀ nicht stützen
  • p kontraintuitiv

Bayes

  • Kontinuierliche Evidenz
  • Kann H₀ stützen
  • Braucht Prior

Multiple Vergleiche

20 Tests, α=.05 → ~1 Falsch-Positiv! Bonferroni: α/k. FDR: weniger konservativ.

Konfidenzintervall

95%-KI: Bei ∞ Wiederholungen enthält 95 % den wahren Wert. Nicht: „95 % Wahrsch., dass Wert drin liegt."

🧠 Schnellcheck

p = .02 — korrekte Interpretation?

Richtig! p = P(Daten≥extrem | H₀). Nicht P(H₀ | Daten)!
p = „Wie wahrscheinlich diese Daten unter H₀?" Nicht „Wie wahrscheinlich ist H₀?"
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08

Lernexperimente

Klassische Paradigmen

🔗 Paarassoziationslernen

Wort-Wort-Paare. Durchgänge zählen, schwierige Paare → Gedächtnisstrukturen.

📊 Lernkurve

Leistung vs. Übung. Schneller Anfang → Plateau (negativ beschleunigt).

📋 Positionseffekte

Primacy (→LZG) + Recency (→AG) = U-Kurve.

Position → Erinnerung → Primacy Asymptote Recency
Serielle Positionskurve: Anfang + Ende besser als Mitte

Warum U-Form? Anfang: innerlich wiederholt → LZG. Ende: noch im Arbeitsgedächtnis. Mitte: verdrängt, nicht genug wiederholt.

Rock: Paarassoziationslernen im Detail

Irving Rock (1957) stellte die inkrementelle Lerntheorie in Frage — ein Klausur-Dauerbrenner!

Substitutionsmethode (Rock, 1957)

Experimentalgruppe: Nicht-gelernte Paare werden in jedem Durchgang durch neue Paare ersetzt. Kontrollgruppe: Alle Paare bleiben über Durchgänge gleich.

Ergebnis: Kein Unterschied in der Lerngeschwindigkeit! → Rocks Schluss: Lernen ist All-or-None (ganz oder gar nicht), nicht inkrementell (Stück für Stück).

All-or-None (Rock)

  • Item wird in einem Durchgang gelernt oder nicht
  • Lernkurve = Artefakt der Mittelung
  • Substitution hat keinen Effekt

Inkrementell (klassisch)

  • Jeder Durchgang stärkt die Verbindung
  • Lernkurve = echte Stärkungsfunktion
  • Substitution sollte Lernen verlangsamen

Postman-Kritik: Rocks Ergebnis könnte ein Artefakt sein: Substituierte Paare waren zufällig leichter als die schwierigen ursprünglichen Paare (Item-Selection-Artifact). Schwierige Paare → raus, leichte → rein = unfairer Vergleich!

Mehrspeichermodell (Atkinson & Shiffrin, 1968)

Sensorischer Speicher~250ms
Kurzzeitspeicher~20s, 7±2
Langzeitspeicher∞ Kapazität

Glanzer & Cunitz (1966) lieferten experimentelle Evidenz: Ablenkung nach Lernen löscht Recency (KZG), nicht Primacy (LZG). → Experimentelle Dissoziation = starkes Argument für zwei getrennte Speicher!

Behaviorismus

Watson: Nur Beobachtbares zählt. S→R. Skinner: operante Konditionierung (Verstärkung/Bestrafung).

Kognitive Wende (~1960)

Chomsky: Sprache ≠ nur Verstärkung. Tolman: Kognitive Karten. Miller: 7±2 Chunks → interne Kapazität.

Glanzer & Cunitz (1966)

30 Sek. Ablenkung nach Lernen: Recency weg (AG gelöscht), Primacy bleibt (im LZG). → Experimentelle Dissoziation = Zwei-Speicher-Theorie.

Lernkurve mathematisch

P(n) = 1 − (1−α)n // α = Lernrate

Positiv-/Negativliste

Positiv: gelernte Paare (kommen raus). Negativ: noch nicht gelernt (weiter üben). → Itemspezifische Analyse.

🧠 Schnellcheck

30 Sek. Ablenkung nach Lernen. Welcher Effekt verschwindet?

Richtig! AG wird gelöscht → Recency weg. LZG intakt → Primacy bleibt.
Ablenkung löscht das AG → Recency (letzte Items) verschwindet.
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Gesamtüberblick

Der rote Faden durch den Heller

GRUNDLAGEN Wissenschaftstheorie → Logik → Messung → Wahrscheinlichkeit METHODIK Versuchsplanung → Durchführung → Statistik ANWENDUNG Psychophysik · Lernexperimente · …
Grundlagen → Methodik → Anwendung

Take-Away: Experimentelle Psychologie = Theorie + Empirie. Gutes Experiment: theoretische Frage → logische Hypothese → saubere Operationalisierung → durchdachtes Design → angemessene Statistik.