Chapter 19
Inadequate Designs andDesign Criteria
Experimental and NonexperimentalApproaches
An experiment is a scientific investigationin which an investigator manipulates andcontrols one or more independentvariables and observes the dependentvariable or variables for variationconcomitant to the manipulation of theindependent variables.
An experimental design, then, is one inwhich the investigator manipulates at leastone independent variable.
Experimental and NonexperimentalApproaches
In nonexperimental research one cannotmanipulate variables or assign participants ortreatments at random because the nature of thevariables is such as to preclude manipulation.
Although experimental and nonexperimentalresearch differ in these crucial respects, they sharestructural and design features that will be pointedout in this and subsequent chapters. In addition,their basic purpose is the same: to study relationsamong phenomena. Their scientific logic is thesame: to bring empirical evidence to bear onconditional statements of the form If p, then q.
Experimental and NonexperimentalApproaches
The unique and overwhelmingly importantvirtue of experimental inquiry, then, iscontrol. In a perfectly controlledexperimental study, the experimenter canbe confident that the manipulation of theindependent variable affected thedependent variable and nothing else.
Symbolism and Definitions
(X) is a nonmanipulable variable and ~X isa manipulable variable that is notmanipulated.
The symbol (R) will be used for therandom assignment of participants toexperimental groups and the randomassignment of experimental treatments toexperimental groups.
Symbolism and Definitions
If X is encased inside parentheses (X), this meansthat the investigator “imagines” the manipulation ofX, or assumes that X occurred and that it is the X ofthe hypothesis. It may also mean that X ismeasured and not manipulated.
Suppose a sociologist is studying delinquency andthe frustration-aggression hypothesis. Thesociologist observes delinquency, Y, and imaginesthat the delinquent participants were frustrated intheir earlier years, or (X). All nonexperimentaldesigns will have (X). Generally, then, (X)represents an independent variable not under theexperimental control of the investigator.
Faulty Designs
Design 19.1: One Group  (p.468)
Scientifically, Design 19.1 is worthless. There isvirtually no control of other possible influenceson outcome.
Design 19.2: One Group, Before-After (Pretest,Posttest)  (p.469)
The essential characteristic of this mode ofresearch is that a group is compared to itself.
There are a number of other factors that mayhave contributed to the change in dependentvariable scores.
Measurement, History, Maturation
Can it be that the post-X measures wereinfluenced not by the manipulation of X butby increased sensitization due to the pretest?Campbell (1957) calls such measuresreactive measures, because they themselvescause the subject to react.
The longer the period of time, the greater thechance of extraneous variable affecting theparticipants, and thus the Ya measures. Thisis what Campbell (1957) calls history. Thesevariables or events are specific to theparticular experimental situation.
Measurement, History, Maturation
Maturation, on the other hand, coversevents that are general—not specific toany particular situation. They reflectchange or growth in the organism studied.
The Regression Effect
If low-scoring participants are used in astudy, their scores on the posttest willprobably be higher than on the pretest dueto chance, and similarly with some lowscores. On the posttest it is unlikely thatthe high scores will be maintained,because the factors that made them highwere chance factors—which areuncorrelated on the pretest and posttest.Thus the high scorer will tend to drop onthe posttest.
The Regression Effect
If there was a control group, then one could“control” the regression effect, since bothexperimental manipulation has had a “real” effect,then it should be apparent over and above theregression effect.
Design 19.2 is inadequate, not so much becauseextraneous variables and the regression effect canoperate (the extraneous variables operatewhenever there is a time interval between pretestand posttest), but because we do not knowwhether they have operated, whether they haveaffected the dependent variable measures.
Design 19.3: Simulated Before-After
This design satisfies the condition ofhaving a control group, and is thus agesture toward the comparison that isnecessary to scientific investigation.
Unfortunately, the controls are weak, aresult of our inability to know that twogroups were equivalent before X, theexperimental manipulation.
Design 19.4: Two Groups, No Control
This design has a basic weakness: Thetwo groups are assumed to be equal inindependent variables other than X.
Because randomization is not used—thatis, the participants are not assigned to thegroups at random—it is not possible toassume that the groups are equal.
Criteria of Research Design
Answer Research Questions?
Control of Extraneous IndependentVariables
Generalizability
Internal and External Validity
Answer Research Questions?
Does the design answer the researchquestions? Or Does the design adequatelytest the hypotheses?
Control of Extraneous IndependentVariables
Randomize whenever possible: selectparticipants at random; assign participantsto groups at random; assign experimentaltreatments to groups at random.
Control the independent variables so thatextraneous sources of systematic variancehave minimal opportunity to operate.
Generalizability
Can we generalize the results of a study toother participants, other groups, and otherconditions?
In basic research, for example, generalizabilityis not the first consideration, because thecentral interest is the relations amongvariables and why the variables are related asthey are. This emphasizes the internal ratherthan the external aspects of the study. Thesestudies are often designed to examinetheoretical issues such as motivation orlearning.
Generalizability
In applied research, on the other hand, thecentral interest forces more concern forgeneralizability, because one certainlywishes to apply the results to otherpersons and to other situations.
Applied research studies usually havetheir foundations in basic research studies.Using information found in a basicresearch study, applied research studiesapply those findings to determine if it cansolve a practical problem.
Internal and External Validity
Internal validity asks the question: Did X, theexperimental manipulation, really make a significantdifference? The three criteria of Chapter 18(Maxmincon) are actually aspects of internal validity.Indeed, anything affecting the controls of a designbecomes a problem of internal validity.
Measurement, history, maturation, and statisticalregression.
Campbell and Stanley (1963) also list four otherthreats. They are instrumentation, selection, attrition,and interaction between one of more of thosepreviously listed.
Internal and External Validity
A difficult criterion to satisfy—externalvalidity—defines representativeness orgeneralizability.
Not only must sample generalizability bequestioned, it is also necessary to askquestions about the ecological andvariable representativeness of studies.
Internal and External Validity
Campbell and Stanley (1963) present four threats toexternal validity. They are reactive or interactioneffects of testing, the interaction effects of selectionbiases and the independent variable, reactiveeffects of experimental arrangements and multiple-treatment interference.
1.Pretesting may decrease or increase thesensitivity of the participant to the independentvariable. This would make the results for thepretested population unrepresentative of thetreatment effect for the nonpretested population.
Internal and External Validity
2. the selection of participants can very wellaffect generalization of the results.
3. The mere participation in a research studycan be a problem in terms of external validity.The presence of observers, instrumentation,or laboratory environment could have aneffect on the participant that would not occurif the participant was in a natural setting.
Internal and External Validity
4. If participants are exposed to more thanone treatment condition, performance onlater trials is affected by performance onearlier trials. Hence, the results can onlybe generalized to people who have hadmultiple exposures given in the sameorder.