12.1: Что такое эксперимент?

Эксперимент — это запланированная деятельность, проводимая в контролируемых условиях. Цель эксперимента — исследовать взаимосвязь между двумя переменными. Когда одна переменная вызывает изменение в другой, мы называем первую переменную независимой или независимой переменной. Затронутая переменная называется ответной или зависимой переменной. В рандомизированном эксперименте исследователь манипулирует значениями независимой переменной и измеряет результирующие изменения в переменной отклика. Различные значения независимой переменной называются обработками. Экспериментальная единица — это отдельный объект или индивидуум, подлежащий измерению.

Вы хотите исследовать эффективность витамина Е в профилактике заболеваний. Вы набираете группу испытуемых и спрашиваете их, регулярно ли они принимают витамин Е. Вы заметили, что люди, которые принимают витамин Е, в среднем демонстрируют лучшее здоровье, чем те, кто его не принимает. Доказывает ли это, что витамин Е эффективен в профилактике заболеваний? Это не так. Существует много различий между этими двумя группами по сравнению с потреблением витамина Е. Люди, которые регулярно принимают витамин Е, часто предпринимают другие шаги для улучшения своего здоровья: физические упражнения, диета, другие витаминные добавки и отказ от курения. Любой из этих факторов может влиять на здоровье. Как уже было описано, это исследование не доказывает, что витамин Е является ключом к профилактике заболеваний.

Дополнительные переменные, которые могут затуманить исследование, называются скрытыми переменными. Для того чтобы доказать, что независимая переменная вызывает изменение переменной отклика, необходимо изолировать независимую переменную. Исследователь должен спланировать свой эксперимент таким образом, чтобы между сравниваемыми группами было только одно различие: запланированное лечение. Это достигается путем случайного распределения экспериментальных единиц по группам лечения. Когда испытуемым назначают лечение случайным образом, все потенциальные скрытые переменные равномерно распределяются между группами. На этом этапе единственное различие между группами заключается в том, которое навязывает исследователь. Следовательно, различные исходы, измеряемые в переменной ответа, должны быть прямым результатом различных методов лечения. Таким образом, эксперимент может доказать причинно-следственную связь между объяснительной переменной и переменной реакции.

Этот текст адаптирован из Openstax, Вводная статистика, раздел 1.4 Экспериментальный дизайн и этика