Design sperimentale

Questo articolo spiega cos’è il disegno sperimentale in statistica e a cosa serve. Scoprirai anche come si crea un piano sperimentale e un esempio di questo tipo di piano.

Cos’è un disegno sperimentale?

Il disegno sperimentale è un metodo statistico utilizzato per studiare la relazione tra la variabile indipendente e la variabile dipendente . Pertanto, il disegno sperimentale implica la manipolazione intenzionale della variabile indipendente per analizzare quale effetto ha sulla variabile dipendente.

Pertanto, il disegno sperimentale serve a contrastare un test di ipotesi , in modo che le conclusioni tratte dalla ricerca svolta vengano utilizzate per determinare se l’ipotesi dello studio è vera o falsa.

In generale, in un disegno sperimentale, viene solitamente studiato l’impatto di una variabile indipendente su una variabile dipendente; tuttavia, è possibile esaminare anche l’effetto di due o più variabili indipendenti sulla variabile dipendente.

È opportuno notare che affinché le conclusioni tratte siano corrette, le variabili da analizzare devono essere isolate, quindi le variabili estranee devono essere controllate.

Come creare un piano sperimentale

I passaggi per realizzare un piano sperimentale sono:

1. Definire le variabili dello studio : è necessario determinare la variabile indipendente e la variabile dipendente dell’indagine.
2. Stabilire l’ ipotesi statistica : bisogna definire l’ipotesi di lavoro, cioè quale è la relazione tra le variabili che lo studio intende dimostrare.
3. Nel progettare lo studio sperimentale, è necessario pianificare come condurre l’indagine per tentare di confutare l’ipotesi di lavoro.
4. Studia un campione : analizza come il valore della variabile indipendente influenza la variabile dipendente. Normalmente non è possibile studiare tutti gli individui della popolazione, quindi è necessario concentrarsi su un campione rappresentativo.
5. Trarre conclusioni : dai risultati ottenuti, trarre conclusioni e determinare se l’ipotesi di lavoro è vera o falsa.

Tieni presente che qualsiasi studio statistico deve essere accurato, affidabile e riproducibile, quindi assicurati di seguire questi tre principi prima di investire molto tempo e sforzi nel progetto.

Esempio di disegno sperimentale

Per completare la comprensione del concetto, esaminiamo un semplice esempio di progettazione sperimentale.

In questo caso, vogliamo studiare se le ore di sonno influenzano l’umore delle persone al lavoro. Pertanto la variabile indipendente è il numero medio di ore di sonno e la variabile dipendente è l’umore dei lavoratori.

Quindi, l’ipotesi nulla dello studio è che le ore di sonno non causino un cambiamento nell’umore delle persone, mentre l’ipotesi alternativa è che le ore di sonno influenzino l’umore.

Pertanto, per studiare l’ipotesi di lavoro, abbiamo selezionato casualmente due gruppi di lavoratori di 30 persone della stessa azienda. Per due settimane, un gruppo dormirà 8 ore al giorno e l’altro gruppo dormirà un massimo di 5 ore al giorno.

Quindi, per valutare l’umore dei partecipanti, l’ultimo giorno chiederemo a un campione di 20 lavoratori che non hanno partecipato allo studio di valutare l’umore di ciascuno dei partecipanti nelle ultime due settimane. Le valutazioni varieranno da 1 a 5, dove 1 rappresenta la valutazione peggiore e 5 la migliore.

Dopo aver effettuato l’esperimento, il gruppo che dormiva 8 ore al giorno ha ottenuto una valutazione media di 4,1, mentre il gruppo che dormiva solo 5 ore al giorno ha ottenuto una valutazione media di 2,7.

La differenza tra i due mezzi sembra evidente, ma ad occhio nudo non è possibile trarre una conclusione del genere. È stato quindi effettuato un test di ipotesi sulla differenza delle medie e si conclude infatti che le due medie sono statisticamente diverse. Viene quindi respinta l’ipotesi nulla che le ore di sonno influenzino l’umore lavorativo.

Tipi di progettazione sperimentale

I tipi di disegni sperimentali sono:

• Disegno pre-sperimentale : una variabile viene osservata senza modificare deliberatamente la variabile indipendente. Ad esempio: un insegnante applica un nuovo metodo di insegnamento ai suoi studenti e analizza dopo un trimestre se i voti dei suoi studenti sono migliorati o meno.
• Vero disegno sperimentale : vengono formati due gruppi di controllo, in modo che in un gruppo la variabile indipendente sia manipolata e nell’altro gruppo no. In questo modo è possibile confrontare l’impatto della variabile indipendente tra i due gruppi. Ad esempio: su due gruppi di controllo formati in modo casuale i cui membri soffrono di una determinata malattia, un farmaco viene somministrato solo a un gruppo per valutare se le condizioni dei pazienti migliorano rispetto a coloro che non hanno assunto il farmaco. medicinale.
• Disegno quasi sperimentale : questo tipo di disegno sperimentale è simile al precedente, ma i gruppi di controllo non vengono selezionati a caso, ma vengono studiati gruppi già formati. Ad esempio: viene studiata l’implementazione di un nuovo sistema educativo in due classi diverse.

Disegno sperimentale e disegno fattoriale

Il disegno fattoriale è un tipo di esperimento che condivide alcune somiglianze con il disegno sperimentale, quindi di seguito vedremo brevemente cosa comporta questo tipo di ricerca.

In statistica, il disegno fattoriale è un esperimento composto da due o più fattori e, inoltre, ciascuno di questi fattori ha valori o livelli diversi. Pertanto, in un disegno fattoriale, viene studiato il modo in cui ciascuno di questi fattori influenza la variabile dipendente e viene analizzato anche l’impatto dell’interazione tra diversi fattori sulla variabile di risposta.

Pertanto, la principale differenza tra il disegno sperimentale e il disegno fattoriale è il numero di variabili indipendenti. Un disegno sperimentale viene solitamente condotto con una singola variabile indipendente, mentre un disegno fattoriale generalmente funziona con due o più variabili indipendenti.