Ako vykonať skutočný experiment?
Jeden dôležitý typ experimentu je známy ako skutočný experiment.
Experimenty sú životne dôležité pre rozvoj vedy. Jeden dôležitý typ experimentu je známy ako skutočný experiment. Skutočný experiment je taký, v ktorom experimentátor pracoval na kontrole všetkých premenných okrem tej, ktorá sa skúma. Aby sa to dosiahlo, skutočné experimenty používajú náhodné testovacie skupiny. Skutočné experimenty sú užitočné pri skúmaní vzťahov príčin a následkov, ako napríklad: je konkrétna liečba účinná pri zdravotnom stave? Alebo spôsobuje expozícia konkrétnej látke určitú chorobu? Pretože sa však odohrávajú za kontrolovaných okolností, nie vždy plne odrážajú to, čo sa stane v skutočnom svete.
Časť 1 z 3: návrh experimentu
- 1Sformulujte otázku, na ktorú by ste chceli odpovedať. Svoju otázku zarámujte pomocou jazyka príčiny a následku. Spôsobuje lepšia výživa vyššie výsledky testov? Môže aspirín spôsobiť zníženie symptómov depresie?
- 2Identifikujte závislú premennú. Práve to dúfate, že prostredníctvom experimentu zmeníte. Ak hľadáte príčinu a následok, inými slovami, toto je následok.
- Ak napríklad chcete vedieť, či sa vám pri počúvaní punkovej hudby menej spí, závislou premennou budú počty hodín spánku.
- Závislá premenná musí byť merateľná.
- 3Identifikujte nezávislú premennú. Nezávislá premenná je faktor, ktorý si myslíte, že spôsobí zmenu závislej premennej. Možno to považovať za intervenciu alebo liečbu.
- Vo vašej otázke príčiny a následku je termín, ktorý predchádza „príčine“: spôsobuje lepšia výživa vyššie skóre v testoch? Lepšia výživa je nezávislou premennou a vyššie skóre testov je závislou premennou.
- V uvedenom príklade o punkovej hudby, počúva punkovou hudbou je nezávislá premenná.
- 4Identifikujte príslušnú populáciu. Chcete študovať členov konkrétnej skupiny, napríklad vysokej školy alebo mesta? Máte záujem o všetkých dospelých diabetikov alebo ženy po menopauze alebo deti, ktoré sa presťahovali najmenej dvakrát?
- 5Vyberte predmety pre štúdiu z vašej populácie. Ak je vaša populácia malá (napríklad jedna stredná škola), možno budete môcť študovať celú populáciu. V opačnom prípade budete musieť vybrať náhodnú vzorku.
- Náhodný výber zaisťuje, že vaše subjekty majú rozmanitý súbor charakteristík, ktoré odrážajú populáciu vo všeobecnosti. To vám pomôže vyhnúť sa zavedeniu nechcených premenných. Ak je napríklad úroveň vzdelania pre vaše štúdium dôležitá a vaša populácia zahŕňa ľudí s veľmi malým vzdelaním, ako aj ľudí s doktorandským štúdiom, nechcete, aby bola predmetová skupina zložená iba z prvákov z vysokej školy.
- Existuje niekoľko spôsobov náhodného výberu predmetov. V prípade relatívne malej populácie môžete každému členovi priradiť číslo a potom na výber členov použiť generátor náhodných čísel. Pre väčšiu populáciu by ste mohli vziať systematickú vzorku (napríklad druhé meno na každej stránke adresára) a potom použiť metódu náhodného čísla, ktorá bola práve popísaná v tejto menšej podmnožine.
- Navyše je možné z veľkých populácií náhodne vzorkovať metódy stratifikovaného vzorkovania, ktoré rozdelia populáciu do homogénnych „vrstiev“ a potom vyberú jednotlivcov z každej skupiny, aby vytvorili populáciu náhodných vzoriek.
- Vyberte skupinu, ktorá je dostatočne veľká na produkciu štatisticky užitočných údajov. Ideálna veľkosť sa bude veľmi líšiť v závislosti od faktorov, ako je veľkosť základnej populácie a očakávaná veľkosť efektu. Na určenie cieľovej veľkosti môžete použiť kalkulačku veľkosti vzorky.
Predpojatosť vo výbere predmetov alebo v ovládaní prostredia experimentu môže vo vašich výsledkoch predstavovať skryté efekty.
Časť 2 z 3: spustenie experimentu
- 1Subjekty náhodne rozdeľte do dvoch skupín. Jedna skupina je experimentálna skupina, zatiaľ čo druhá je kontrolná skupina. Musíte zaručiť, že každý daný subjekt má rovnakú šancu byť v ktorejkoľvek skupine.
- Pomocou generátora náhodných čísel priraďte každému predmetu číslo. Potom ich umiestnite do dvoch skupín podľa počtu. Napríklad priraďte dolnú polovicu náhodných čísel ku kontrolnej skupine.
- Kontrolnej skupine nebude poskytnutá liečba ani intervencia. To vám umožní zmerať účinok zásahu.
- 2Zaistite, aby subjekty nevedeli, do ktorej skupiny patria. Ak je táto podmienka splnená, vykonávate štúdiu, ktorá sa často nazýva „jednoslepá“ štúdia. Pomáha to udržať vaše dve skupiny identické vo všetkých ohľadoch okrem skutočného zásahu alebo liečby a je súčasťou kontroly vonkajších faktorov. Všetci členovia vašej štúdie bez ohľadu na skupinu by mali rovnako veriť, že dostávajú skutočný zásah alebo liečbu.
- 3Zaistite, aby experimentátori tiež nevedeli, ktoré subjekty sú v ktorej skupine. Ak subjekty ani experimentátori nevedia, počas experimentu, ktorá skupina je ktorá, robíte dvojito zaslepenú štúdiu. Toto je ďalší spôsob, ako odstrániť možné dodatočné premenné, ktoré by mohli ovplyvniť vašu štúdiu. Ak experimentátori nevedia, ktorá skupina je kontrolná, nebudú ich môcť nevedome informovať napríklad tým, že budú menej opatrne podávať inertnú liečbu.
- Nechajte rôznych ľudí zodpovedných za zaradenie subjektov do skupiny, administráciu liečby a hodnotenie subjektov po liečbe.
- 4Vykonajte „predbežný test“. Inými slovami, zmerajte závislú premennú pred začiatkom experimentu. Toto možno opísať ako „základné“ meranie.
- Predbežný test nie je požadovanou vlastnosťou skutočného experimentu. Zvyšuje to však schopnosť vášho experimentu demonštrovať príčinu a následok. Aby ste povedali, že A spôsobuje B, chcete ukázať, že A sa stalo pred B, čo je možné vykonať iba pomocou predbežného testu.
- Ak napríklad robíte experiment o tom, ako počúvanie punkovej hudby ovplyvňuje spánok, chceli by ste zhromaždiť údaje o tom, ako dlho každý účastník v noci zvyčajne spí, keď nepočúval punkovú hudbu.
- 5Podajte liečbu experimentálnej skupine. Zaistite, aby jediným rozdielom medzi skúsenosťami experimentálnej skupiny a kontrolnej skupiny bola samotná liečba.
- V klinickom skúšaní to často znamená, že kontrolnej skupine je podávané placebo. Placebo sa čo najviac podobá na skutočnú liečbu, ale v skutočnosti je navrhnuté tak, aby nemalo žiadny účinok. Napríklad v štúdii o účinku lieku obe skupiny prišli do tej istej miestnosti a dostali tabletku s rovnakým vzhľadom. Jediným rozdielom by bolo, že jedna pilulka bude obsahovať liek, zatiaľ čo druhá bude inertnou „tabletkou cukru“.
- Pri iných druhoch experimentov bude mať zachovanie rovnocennosti týchto dvoch skúseností iné formy. Vezmite si príklad, aký vplyv má hra na trúbku na akademické výsledky. Možno budete chcieť ponúknuť kontrolnej skupine iný druh lekcie alebo príležitosti na socializáciu, aby ste si boli istí, že efekt je skutočne v hre na trúbke a nie na hudobnej lekcii vo všeobecnosti.
- 6Vykonajte post-test. Po ukončení liečby alebo zásahu zmerajte závislú premennú. Ak ste vykonali predbežný test, dodatočný test by mal čo najviac odrážať predbežný test, aby boli výsledky priamo porovnateľné.
Skutočný experiment je taký, v ktorom experimentátor pracoval na kontrole všetkých premenných okrem tej, ktorá sa skúma.
Časť 3 z 3: analýza vašich výsledkov
- 1Vypočítajte popisnú štatistiku. Ide o štatistiky, ktoré vám umožňujú efektívne komunikovať s vašimi údajmi. Poskytujú informácie o vlastnostiach údajov, ktoré ste vytvorili, a umožňujú vašim čitateľom porozumieť dôležitým veciam o nich na prvý pohľad. Keď napríklad hovoríte, že ľudia, ktorí liek dostali, sa v priemere zlepšili o 1,7 dňa skôr, uvádzate popisné štatistiky.
- Aká je centrálna tendencia údajov? Centrálna tendencia sa meria pomocou priemeru (priemer), mediánu alebo režimu. Napríklad v štúdii o účinkoch kofeínu na spánok budete chcieť vypočítať priemerný počet hodín, ktoré spali členovia kontrolných a experimentálnych skupín.
- Aké je rozdelenie údajov? Opäť existuje mnoho rôznych spôsobov merania distribúcie údajov vrátane rozsahu, rozptylu a štandardnej odchýlky.
- 2Porovnajte výsledky po teste, ktoré vytvorili experimentálne a kontrolné skupiny. Navyše, ak je k dispozícii, porovnajte výsledky pred testom a po teste. Na to budete musieť vykonať štatistickú analýzu vašich údajov. Aj keď je to široká téma, môžete začať dobre výpočtom základných popisných štatistík a spustením t-testu, ktorý posúdi, či sú pozorované rozdiely významné.
- 3Otestujte si svoju hypotézu. Testy významnosti vám umožnia odhadnúť, ako je pravdepodobné, že vaše výsledky boli získané skôr ako skutočným experimentálnym účinkom. Určuje, či je medzi výsledkami pre kontrolnú a experimentálnu skupinu štatisticky významný rozdiel.
- T-test je bežný test významnosti. T-test porovnáva rozdiel medzi priemermi dvoch súborov údajov vo vzťahu k odchýlkam v údajoch. T-test môžete vypočítať ručne alebo pomocou štatistického softvéru, ako je napríklad Microsoft Excel.
- 4Vyhodnoťte svoj experiment. Aké limity mala vaša schopnosť ovládať možné vonkajšie faktory? Do akej miery odrážala vaša predmetová skupina väčšiu populáciu, ktorú ste chceli študovať? Aké alternatívne hypotézy by bolo možné potvrdiť na základe vašich údajov? Pri prezentácii svojich výsledkov poctivo zvážte obmedzenia a použite ich na navrhnutie ďalších smerov výskumu.
Ak ani subjekty, ani experimentátori nevedia, počas experimentu, ktorá skupina je ktorá, robíte dvojito zaslepenú štúdiu.
- Skombinujte skutočné experimenty s inými typmi experimentov, aby ste získali úplnejší obraz. Pozorovacie štúdie poskytnú informácie o tom, ako daná liečba napríklad funguje v reálnom živote.
- Skutočné experimenty sa často vykonávajú v laboratóriu. Ale nemusia byť, pokiaľ je možná kontrola nad cudzími faktormi.
- Pri vykonávaní tohto typu štúdie určite vezmite do úvahy etiku. Nikdy nepodávajte nič, čo môže byť pre subjekt škodlivé. Ak sa vyskytnú nežiaduce účinky, vždy štúdiu zastavte. Nikdy neodmietajte ošetrenia s vedomím, že zlepšia zdravie subjektu. Pri manipulácii s ľuďmi alebo zvieratami sa riaďte pokynmi vašej školy, univerzity, laboratória alebo spoločnosti.
- Uvedomte si, ako návrh výskumu ovplyvňuje výsledky. Predpojatosť vo výbere predmetov alebo v ovládaní prostredia experimentu môže vo vašich výsledkoch predstavovať skryté efekty.
Prečítajte si tiež: Ako riediť roztoky?
Otázky a odpovede
- Dôvody, prečo robíme laboratórne experimenty?Zvedavosť. Vedecké experimenty sú navrhnuté tak, aby vylúčili hypotézy a teórie, ktoré sú nesprávne. To sa dosahuje použitím „vedeckej metódy“, ktorá sa spolieha na induktívne aj deduktívne uvažovanie; deduktívne uvažovanie začína všeobecnou myšlienkou a pracuje tak, aby bolo konkrétnejšie. Teória> hypotéza> pozorovanie> potvrdenie. Táto metóda sa používa na testovanie teórií a hypotéz a používa sa vo veľmi prísnych laboratórnych experimentoch.
Nezodpovedané otázky
- Ako naplánujem a navrhnem experiment?
Komentáre (1)
- Toto je veľmi vynikajúci článok. Som učiteľ, ktorý pripravuje lekciu o tom, ako vytvoriť hypotézu a použiť ju na testovanie modelu viery v zdravie na kurze správania a sociálnych vied, a hľadal som jednoduchý článok krok za krokom, ktorý by mi pomohol poskytnúť sprievodcu pre mojich študentov.. Toto bol pre mňa ten pravý článok. Ďakujem.
