12.1: Co to jest eksperyment?

Eksperyment to zaplanowana czynność przeprowadzana w kontrolowanych warunkach. Celem eksperymentu jest zbadanie relacji między dwiema zmiennymi. Kiedy jedna zmienna powoduje zmianę w innej, pierwszą zmienną nazywamy zmienną wyjaśniającą lub niezależną. Zmienna, której dotyczy problem, nazywana jest zmienną odpowiedzi lub zmienną zależną. W randomizowanym eksperymencie badacz manipuluje wartościami zmiennej objaśniającej i mierzy wynikające z tego zmiany w zmiennej odpowiedzi. Różne wartości zmiennej objaśniającej nazywane są zabiegami. Jednostka eksperymentalna to pojedynczy obiekt lub osobnik, który ma być mierzony.

Chcesz zbadać skuteczność witaminy E w zapobieganiu chorobom. Rekrutujesz grupę badanych i pytasz ich, czy regularnie przyjmują witaminę E. Zauważysz, że osoby, które przyjmują witaminę E, wykazują średnio lepszy stan zdrowia niż te, które tego nie robią. Czy to dowodzi, że witamina E jest skuteczna w zapobieganiu chorobom? Nie. Istnieje wiele różnic między obiema grupami w porównaniu z innymi niż spożycie witaminy E. Osoby, które regularnie przyjmują witaminę E, często podejmują inne kroki w celu poprawy swojego zdrowia: ćwiczenia, dietę, inne suplementy witaminowe i rezygnację z palenia. Każdy z tych czynników może mieć wpływ na zdrowie. Jak opisano, badanie to nie dowodzi, że witamina E jest kluczem do zapobiegania chorobom.

Dodatkowe zmienne, które mogą zaciemnić badanie, nazywane są zmiennymi się. Aby udowodnić, że zmienna objaśniająca powoduje zmianę zmiennej odpowiedzi, konieczne jest wyizolowanie zmiennej objaśniającej. Badaczka musi zaprojektować swój eksperyment w taki sposób, aby była tylko jedna różnica między porównywanymi grupami: planowane zabiegi. Osiąga się to poprzez losowy przydział jednostek eksperymentalnych do grup leczonych. Kiedy badani są losowo przydzielani do leczenia, wszystkie potencjalne się zmienne są równomiernie rozłożone między grupami. W tym momencie jedyną różnicą między grupami jest ta narzucona przez badacza. W związku z tym różne wyniki mierzone za pomocą zmiennej odpowiedzi muszą być bezpośrednim wynikiem różnych metod leczenia. W ten sposób eksperyment może udowodnić związek przyczynowo-skutkowy między zmiennymi wyjaśniającymi i odpowiedziami.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Introductory Statistics, Section 1.4 Experimental Design and Ethics