科學研究設計二：定量分析和定性分析
說明
這是Bangor University 2007年School of Sport Health & Exercise Sciences的教學講義，大家可以在這裡檢視原課程的講義
課程目錄
為什麼要看這個？
這個在我看來，適合大學生或者剛入學的研究生學習，主要為了提高科學素養、培養科學研究的思維以及一些研究設計中要考慮的很多細節問題。雖然裡面沒有很多高超的方法，而且課程也是十年前的，但是裡面對於科學的理解以及思考問題的思維方式確實值得剛進入科研這條不歸路的人學習。
格式說明
- 標題格式都按照markdown排版的，但是標題之間的關係可能沒有排好，主要是參考了原課程網站的標題設計
- 書中一些專有名詞或者大牛們說的話都沒有翻譯，以防止因為我的問題導致誤解
- 名人名言和我自己的理解都是用引言格式標註的，不同的是，大牛們的話是英文，我自己的理解是中文
- 因為課程中有問答環節，問題我會用加粗來標識，問題的答案一般會用斜體來標識
最後一句話
因為本人英文水平有限，有些話翻譯得可能很彆扭，有能力的話建議大家去看原網址。
在這裡，我們研究定量和定性研究之間的差異，並進一步探索科學的本質及其潛在的哲學假設。 請注意，我們只是在這裡抓住這些問題的表面！ 這些是科學哲學家數百年來一直在辯論的東西，毫無疑問，這些東西將持續數百年。 我們的目的只要有對這些有一個感覺就足夠了。
定量研究與定性研究 Quantitative versus qualitative research
大多數體育，健康和運動科學研究，如人類，行為和社會科學研究一般，採用自然科學幾個世紀以來發展起來的方法。然而，當這種方法用於行為和社會領域時存在很多爭議。這個辯論往往是在定性和定量研究之間的區別。
定量研究者廣泛接受自然科學的假設和方法。他們量化感興趣的變數（將他們變成數字），並用數學方法檢查變數之間的關係（使用統計學）。定量研究一般採用演繹的方法來推理：假設是基於理論發展的，然後收集資料來檢驗假設。所以它從理論轉向資料。量化研究一般都是規範性的：關注點在於泛化，致力於普遍性陳述或規範的發展。因此，收集的資料往往是在個體之間進行彙總（例如比較群體平均數）。
另一方面，定性研究者則拒絕了自然科學的假設和方法可以應用於行為和社會科學的觀點。他們認為，人是各自獨特的個體，人類社會交往的複雜性不能簡單地歸結為數字。相反，他們的目的是發現和報告我們生活的社會世界的質量( quality)。定性研究通常採用一種歸納的方法來進行推理：觀察（收集資料），然後試圖將其發現的理論整合起來。所以它從資料轉向理論。它的方法通常是具體的：關注點是個性和獨特性。因此，定性研究收集的資料傾向於個人和案例研究。
定量研究的倡導者和那些贊成定性研究的研究者之間的爭論往往變得激烈和尖刻，幾乎到了每一方都被簡化為純粹的名義呼叫的地步。一些定性研究人員將定量研究人員稱為“quantoids”，提出了機械的，機器人的研究方法。當然，雙方往往都是搞對方不公平和不切實際的漫畫。
為了在體育和運動科學背景下就這些問題進行更為合理的辯論，值得閱讀勞倫斯洛克，羅伯特舒茨和達里爾賽德普的關於1989年“運動與運動研究季刊”中發表的定性研究論文的三部曲（點選這裡為參考）。從圖書館可以借到。
不同的方法，不同的結論 Different methods, different conclusions?
在辯論雙方意見分歧的背後，是關於我們如何理解我們生活的世界的一些非常真實的差異。有時候，這些不同的方法論方法會導致明顯不同的結論。這有一個很好的例子，在兩篇研究監禁心理影響的文獻中。
James Bonta和Paul Gendreau（1990）在一篇題為“Re-examining the cruel and unusual punishment of prison life”的論文中，回顧了關於監禁的影響的定量研究文獻，以便確定是否對個人造成心理傷害。他們著手通過研究使用標準化的測量變數的研究來確定監禁的客觀現實，並對相關變數之間的關係進行統計檢驗。這些措施包括過度擁擠的心理生理學影響評估，心理測量學清單和行為不端行為的機構記錄。他們的研究結果表明，高人口密度並不總是與生理指標的不利變化或壓力的自我報告相關；在被囚禁了不同時間長度的囚犯中進行的標準化心理測試得分沒有差異；關於感官剝奪的實驗研究表明，單獨監禁對監獄囚犯本身並不是有害的。此外，作者發現，通過將囚犯與高風險生活方式的社群隔離，監禁可能實際上有積極的影響。
Bonta和Gendreau得出的結論是，與流行觀點相反：“長期監禁和孤立，受限制和人道條件等特定的監禁條件並沒有顯示出任何深刻的不利影響”。他們接著說：“許多監獄實際上可能有利於身體健康”。 Bonta和Gendreau批評了這個領域以前的許多工作，得出了相反的結論：“在刑事司法領域的學術研究中，一個有害的傾向是誇張的而不是現實，肯定意識形態而不尊重實證證據……如果我們要了解我們的監獄對囚犯有什麼作用，那麼我們必須尊重現有的證據“。
Bonta和Gendreau的文章很快就被Julian Roberts和Michael Jackson在一篇名為“Boats against the current: A note on the effects of imprisonment”的論文中作出批評性迴應（1991）。Roberts和Jackson批評了Bonta和Gendreau的論文，理由是他們所研究的研究中使用的措施無法捕捉到監禁的主觀現實：這種經歷對於囚犯的意義。通過對前囚犯的訪談，軼事，生活史和宣誓證詞以及他們所說的“enturies of human experience”，作者得出結論，監禁確實對囚犯的身體，心理和社會福祉有嚴重的不利影響。
Roberts和Jackson認為，從客觀的，量化的生理和心理測量結果的角度來看，監禁的經歷永遠不可能被理解：“生活在死囚區的影響可以通過精神病訪談或MMPI（一種標準化的心理測量問卷）來捕捉嗎？我們會爭辯說，Bonta＆Gendreau的方法用囚犯經歷的懲罰的人的維度來代替虛假的客觀性。他們繼續說Bonta＆Gendreau引證的證據是：“實際上，與囚犯的現實生活經歷毫不相干”。
所以，兩種不同的方法導致了兩個截然不同的結論。有趣的是，不那麼激進和熱心的定性研究人員經常引用他們的方法的優點之一是，他們可以用來三角(triangulate)定量研究中獲得的發現。也就是說，他們可以用來從不同的角度來看現象，從而為以前的發現找到支援。通常情況是這樣。定性研究往往證實了定量研究結果。但顯然在這沒有發生！
你可以看到，Bonta和Gendreau提出的量化方法是建立在一個信念上，即為了理解這種現象，對資料採取冷靜和客觀的態度是必要的。相比之下，Roberts和Jackson則強調了一種主觀的方法，其目的是“進入囚犯的頭腦內部瞭解這些人的經歷意義。這是定性和定量研究區分的關鍵。現在我們來更詳細地研究兩種方法的基本假設。
自然科學的基本公理 Fundamental axioms of natural science
“傳統”的科學方法是建立在一套關於宇宙本質的基本假設或公理上，我們該如何認識和理解它。
實證主義 Positivism
最基本的公理是實證主義。 實證主義認為，宇宙是由真實的，獨立的現象組成的，我們可以通過直接的觀察來認識這些現象。 牛頓整潔地表達了實證主義的學說：
Absolute space, in its own nature, without regard to anything external, remains always similar and immovable. Absolute time, true and mathematical time, of itself and by its own nature, flows uniformly, without regard to anything external. Sir Isaac Newton
所以，實證主義認為，存在一個獨立於任何觀察者的現實“（不考慮任何外在的東西，正如牛頓所說的那樣）。 就像一棵樹在樹林裡倒下的古老難題：如果沒有人聽到，它會到在地面上發出一個響聲嗎？。 一個實證主義者肯定會對這個問題回答“是”。
經驗主義 Empiricism
此外，實證主義以其最純粹的形式認為，我們只能通過我們的感官來了解和理解可直接觀察到的事件。這是經驗主義的原則。如果真是這樣的話，那麼這顯然會限制我們可以“科學地”研究的現象。例如，它可以排除現代心理學的大部分主題，這主要建立在對不直觀的構唸的研究之上，如態度，信仰和意識。的確，有一段時間，心理學領域主要由一個叫做邏輯實證主義的學派主導，認為心理學唯一科學合理的主題是可觀察到的行為。任何形而上學的東西（不可直接觀察的事物），例如思想，態度和信仰，都被排除在這門學科之外。
回想一下，在班上我們看到現代物理學甚至不再完全堅持實證主義的學說。請記住愛因斯坦的理論是如何保持時間不是有規律地流動的，而是事件的時間順序取決於觀察者對這些事件的移動速度。考慮在上面的引用中，牛頓對時間的看法有多遠。
後實證主義 Postpositivism
如今，大多數科學家採取了後實證主義立場。 後實證主義者認為，如果我們能夠從可直接觀察到的事件中推斷出他們的存在或行為，那麼不可直接觀察到的事件就可能成為科學的合法主體。 沒有運動生理學家曾經見過肌肉痠痛； 沒有心理學家見過一種態度;；也沒有粒子物理學家見過夸克。 但生理學家可以推斷，有人從對疼痛評分量表的反應中得到肌肉痠痛；心理學家可以在態度問卷上從他們的分數中得出關於某人態度的推論； 而物理學家可以根據它在感光板上留下的圖案來推斷夸克的行為。
確定性 Determinism
傳統科學的另一個公理是確定性。確定性認為，發生的一切都有其特定的原因，併產生特定的效果。因此，原則上，如果我們能夠確定原因及其影響，我們可以絕對確定地預測宇宙任何部分的未來。因此，理解事件的起因至少是科學的主要目標之一。如果我們能夠理解事件發生的原因，我們可以進行干預以確保事件發生或防止事件發生。例如，如果我們知道運動員在高壓情況下能夠控制他們的焦慮的原因，我們可以執行一個程式來確保他們控制他們的焦慮。相反，如果我們知道什麼導致肌肉浪費在類風溼性關節炎等退行性疾病中，我們可以介入阻止甚至逆轉它。最終，這不是科學的事情嗎？請記住Lewin的格言，認為沒有什麼比一個好的理論更實用。稍後我們將更詳細地回到因果關係的問題。
雖然如此，後實證主義者在確定性方面卻不如傳統的實證主義者那麼僵化。 回想一下愛因斯坦關於數學確定性的話：
As far as the laws of mathematics refer to reality, they are not certain; and as far as they are certain, they do not refer to reality. Albert Einstein
後實證主義者會接受我們可能無法完全確定地瞭解事物。 像大多數事情一樣，這不是一個新的想法。 希臘哲學家Xenophanes在公元前6世紀 說過：
he gods did not reveal, from the beginning, all things to us; but in the course of time, through seeking, men find that which is better. But as for certain truth, no man has known it, nor will he know it; neither of the gods, nor yet of all things of which I speak. And even if by chance he were to utter the final truth, he would himself not know it; for all is but a woven web of guesses. Xenophanes, 6th century B.C.
不過，我們可以做得更好，而不僅僅是依靠純粹的猜測。 後實證主義者認為，知識是概率的：我們可以用一定的確定性來預測，我們可以用概率定律和推論統計來確定確定性的程度。 所以我們在過去的幾千年裡取得了一些進展！
唯物主義 Materialism
另一個基本公理是唯物主義。 Materialism is the idea that whatever exists must exist in some amount。 因此，至少原則上可以測量任何存在的東西。 換句話說，我們可以量化我們科學研究的事件。 這當然就是為什麼傳統科學方法的應用通常被稱為定量研究。
科學的運作原理 Operating principles of science
這些就是科學的主要公理。 這些基本的假設導致了一套關於如何完成科學的操作原則。
客觀性 Objectivity
首先是客觀性的原則。科學家在觀察和解釋資料時必須保持冷靜和獨立。換句話說，科學家應該與他們正在研究的東西隔離，以免影響或汙染。
定性研究人員通常認為，以這種方式不可能保持分離。作為能思考、有感覺的人類，研究人員不可避免地將自己的偏見和觀點帶入研究狀況，並根據自己現有的信念和期望來解釋事件。此外，定性研究人員認為，只有沉浸在所研究的現象中才能真正理解它。研究者應該充分參與他們正在研究的事物的社會現實，而不是徒勞地試圖保持分離。然後他們應該在任何研究報告中明確地描述他們的背景和觀點，以便讀者能夠考慮到這一點。那麼，研究的讀者或消費者選擇接受或拒絕作者的觀點。
量化的研究人員反駁說，研究人員不能保持客觀和獨立的話，他們可以選擇性地觀察和記錄，忽略任何不符合他們先前存在的想法的資料。 Seidentop（1989）在RQES三部曲的一篇文章中指出了這個問題：“新馬克思主義定性研究者宣佈新馬克思主義的真相，做出判斷，實際上有助於確保他們的資料中出現新馬克思主義的真相“。其含義是研究人員只能觀察和報告符合他們預先存在的議程的事情。
回想一下，即使在物理領域，量子力學也表明觀察者是被觀察事件的一個組成部分。 經典的例子是光線的行為方式不同，取決於觀察的方式。 Fritjof Capra指出：
In modern physics, the universe is … experienced as a dynamic, inseparable whole which always includes the observer in an essential way. In this experience, the traditional concepts of space and time, of isolated objects, and of cause and effect, lose their meaning. Capra (1983)
大多數研究人員，不管是定量的還是定性的，都在客觀性方面採取更實用的後實證主義立場。 量化的研究人員認為，儘量客觀，但不可能總是儘可能客觀。 同樣，大多數定性研究人員都接受與參與者過度認同的危險，並試圖儘量減少偏見和資料失真。 例如，我們將在下一課中看到，分析定性資料是通常的做法是讓不同的研究人員獨立檢查資料的解釋。
可複製性 Replicability
第二個工作原理是可複製性。如果宇宙是按照實證主義的有序和一致的方式組織的，那麼科學觀察應該是可重複的。複製通常被認為對科學至關重要。我們不應該接受一項單一的研究的結果是有效的。相反，我們需要看到，不同的研究人員可以在不同的地點和不同的條件下複製結果。一個發現複製越多，我們就越有信心。你可能還記得幾年前媒體做了一個大驚小怪的事情，當時一個研究小組向世界宣佈他們已經發現了“冷聚變”：在沒有通常需要的高溫的情況下產生核能的方法。這為世界提供了便宜，易得和安全的能源的前景。立即世界各地的研究人員試圖複製這項研究，但沒有成功。結論是原來的研究受到了某種程度的汙染。想象一下，如果在嘗試複製初始報告之前，每個人都已經接受了初始報告，那麼可以想象浪費在建造冷聚變裝置上的時間，資源和人類的能量。
看到這段突然想起了韓春雨
簡約 Parsimony
第三個工作原理是簡約。 這就是所有資料都應該以最簡單，最簡潔的形式來解讀。 我們應該避免不必要的複雜的解釋。 簡約通常被稱為奧卡姆剃刀原則，在十四世紀的哲學家和方濟會修士奧卡姆的威廉被認為是第一個正式表達這個原則的人。 他用它來證明他的與教皇不太一樣神學論證，但這是另一個故事。 後來被科學家採用的意思是說，如果我們有兩個或更多的競爭理論可以很好地解釋資料，那麼最簡單的理論就是最好的。 艾薩克·牛頓（Isaac Newton）表達了這樣的想法：“We are to admit no more causes of natural things than such as are both true and sufficient to explain their appearances”。
要理解簡約性的原則，請回顧第一課中關於可證偽性的討論。 在那裡我展示了兩個相互競爭的理論如何能夠很好地擬合一個數據集：
正如我剛才所說的那樣，“波浪線”理論比“直線”理論複雜得多，不那麼高雅。 簡約的原則將決定我選擇更簡單的解釋。 更復雜的只是攜帶不必要的行李前行。
做資料分析或者機器學習的人應該早就知道奧卡姆剃刀原則，即沒有免費的午餐。
定性研究的基本原則 Fundamental principles of qualitative research
如果把定量的方法歸結為現實是“在那裡”等待被客觀觀察所捕捉的這一主張，那麼定性研究就可以用現實“在我腦中”這個概念來描述。 其他人只有通過我對現實的解釋，才能分享我對世界的看法。 定性研究人員的發現是一個個人建構，他們如何看待事件和他們的工作，作為研究人員總是說服他人，他們的解釋是有效的。
這種觀點源於兩個基本原則：現象學(phenomenologism)和建構主義(constructionism)。
現象學 phenomenologism
現象學認為，一個人的看法定義了現實。 由於不同的人會以不同的方式來看待事件，所以為了理解一個人的現實，我們必須通過他們的眼睛來看待這個世界。 定性研究人員尋求社會學家馬克斯·韋伯（Max Weber）稱之為“德語”（Verstehen）的東西：根據個人（現象學）的意義深刻理解一個人的行為或情況。
建構主義 constructionism
建構主義（也稱為constructivism義）是這樣一種觀點，至少在社會和心理世界中，“外面”沒有客觀現實。相反，人們根據自己的信念和期望積極構建自己的現實。在很大程度上，不同的人分享相同的現實，特別是在同一種文化中，因為我們的信仰和期望在很大程度上是文化傳播的。顯然，如果我們所有人完全分離的現實，社會和所有的人際交往將徹底失敗，因為我們將無法有效地溝通。
不過，在某些方面，我們對現實的看法是分歧的。想想這兩種不同的監禁效果的解釋。實際上有兩個版本的建構主義。強大的版本是沒有“終極真相”。相反，事實是一個人如何構造的它。較弱的版本是，雖然在那裡可能有一個最終的真相，我們可能永遠不會知道它。所以在此同時，事實就是我們如何構建它。而且，隨著我們學習以不同的方式來看待世界，我們對真理的理解將會隨著時間而改變。我們在上一堂課遇到的喬治·凱利（George Kelly），就建構主義而言，清楚地表明他接受了較弱的版本：
Whatsoever nature may be, or howsoever the quest for truth will turn out in the end, the events we face today are subject to as great a variety of constructions as our wits will enable us to contrive. All our present perceptions are open to question and reconsideration … even the most obvious occurrences of everyday life might appear utterly transformed if we were to construe them differently. Kelly (1970)
應該指出的是，凱利接著說，只因為現實可以用不同的方式來解釋，並不意味著一個人的現實就像任何人的現實一樣好。 進行到極端的建設主義的強大版本留給我們一個真正的困難。 如果每個人對現實的建構是同樣有效的，那麼我們就會在一個沒有絕對的世界中掙扎。 面對現實生活中的問題，那我們該怎麼辦？ 誰的現實版本能幫助我們解決這個問題？ 洛克，再次在RQES三部曲，這樣說：
If there is no way to describe the nature of the social world in its own terms …. then are we not adrift in a world where no compass points to right or wrong, and all is reduced to a debate of taste and personal opinion? Locke (1989)
誰對誰錯 Who is right and who is wrong?
我們現在已經看到了傳統的量化的科學方法的基本原則和完全不同的定性方法。你可能還在想，這對你和你對運動，健康和運動科學的研究意味著什麼。誰是對的，誰是錯的？我不能為你回答這個問題。你必須做出自己的想法。顯然，對於我們領域的一些方面來說，自然科學模式是完全合適的。例如，很難想象如何使用定性方法來研究運動對荷爾蒙失衡的影響。你不能採訪荷爾蒙！
當談到社會和行為科學時，我們每個人都必須決定我們的立場。例如，自然科學模型是否適合於理解運動心理學？定量的方法能讓我們瞭解一個奧運決賽中的頂級運動員競爭焦慮的經歷，或者是一個肥胖人士在維持一個定期鍛鍊計劃中感受到的困難嗎？同樣，定性的方法可以給我們可信的，有效的和可靠的結果嗎？目前大多數研究者都採取了務實的態度：兩種方法都有其優缺點，方法的選擇取決於研究問題的性質。
在本單元的其餘部分，我們將繼續研究我們如何真正做科學。首先，在下週的課上，我們將看一個定性的方法，研究如何進行訪談和分析結果資料。課程作業將涉及定性資料分析，這將促使您思考定性研究的科學價值。然後，我們將詳細研究定量方法。所有這一切的結束，我希望你們在定性和定量的辯論中能夠達到你自己的地位。
研究評估 Evaluating research
同時，在評估一般研究方法的科學價值或特定研究的可信度時，我鼓勵你們考慮三件事情。
- 首先，它有多客觀？我們可能會認為，不可能完全脫離我們正在研究的東西，而是研究者的個人願景在多大程度上影響所收集的資料或者解釋的方式？
- 其次，所使用的方法是否允許我們將結果推廣到其他人或不同情況下的相似人群，還是僅將結果應用於非常狹窄的一部分人群，因此實際使用很少？
- 最後，調查結果在多大程度上可以確定因果關係？例如，如果一位運動員在一次採訪中告訴我們，他們因為媒體強加的壓力而在一場重大比賽中失敗了，我們是否能夠接受這是他們失敗的原因，而不是別的東西？