การออกแบบการทดลอง

บทความนี้จะอธิบายว่าการออกแบบการทดลองทางสถิติคืออะไร และใช้เพื่ออะไร นอกจากนี้คุณยังจะได้ค้นพบวิธีการสร้างแผนทดลองและตัวอย่างแผนประเภทนี้

การออกแบบการทดลองคืออะไร?

การออกแบบการทดลอง เป็นวิธีการทางสถิติที่ใช้ในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่าง ตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม ดังนั้น การออกแบบการทดลองจึงเกี่ยวข้องกับการจงใจจัดการกับตัวแปรอิสระเพื่อวิเคราะห์ว่าตัวแปรตามมีผลกระทบอย่างไร

ดังนั้น การออกแบบการทดลองทำหน้าที่เปรียบเทียบ การทดสอบสมมติฐาน เพื่อใช้ข้อสรุปที่ได้จากการวิจัยที่ดำเนินการเพื่อพิจารณาว่าสมมติฐานของการศึกษาเป็นจริงหรือเท็จ.

โดยทั่วไป ในการออกแบบการทดลอง มักจะศึกษาผลกระทบของตัวแปรอิสระต่อตัวแปรตาม อย่างไรก็ตาม สามารถตรวจสอบผลกระทบของตัวแปรอิสระตั้งแต่สองตัวขึ้นไปต่อตัวแปรตามได้

ควรสังเกตว่าเพื่อให้ข้อสรุปถูกต้อง ตัวแปรที่จะวิเคราะห์จะต้องถูกแยกออก ดังนั้น ตัวแปรภายนอก จึงต้องถูกควบคุม

วิธีสร้างแผนการทดลอง

ขั้นตอนในการดำเนินการตามแผนการทดลองคือ:

1. กำหนดตัวแปรการศึกษา : จำเป็นต้องกำหนดตัวแปรอิสระและตัวแปรตามของการสอบสวน
2. สร้าง สมมติฐานทางสถิติ : ต้องกำหนดสมมติฐานการทำงาน นั่นคือ ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรที่การศึกษาตั้งใจจะแสดงคืออะไร
3. ในการออกแบบการศึกษาเชิงทดลอง คุณต้องวางแผนว่าจะดำเนินการสอบสวนอย่างไรเพื่อพยายามพิสูจน์หักล้างสมมติฐานการทำงาน
4. ศึกษาตัวอย่าง : วิเคราะห์ว่าค่าของตัวแปรอิสระส่งผลต่อตัวแปรตามอย่างไร โดยปกติแล้ว ไม่สามารถศึกษาบุคคลทุกคนในประชากรได้ ดังนั้นจึงต้องเน้นที่กลุ่มตัวอย่างที่เป็นตัวแทน
5. วาดข้อสรุป : จากผลลัพธ์ที่ได้ ให้สรุปและพิจารณาว่าสมมติฐานการทำงานเป็นจริงหรือเท็จ

โปรดทราบว่าการศึกษาทางสถิติใดๆ จะต้องมีความถูกต้อง เชื่อถือได้ และทำซ้ำได้ ดังนั้นอย่าลืมปฏิบัติตามหลักการทั้งสามข้อนี้ก่อนที่จะทุ่มเทเวลาและความพยายามอย่างมากในโครงการนี้

ตัวอย่างการออกแบบการทดลอง

เพื่อให้เข้าใจแนวคิดนี้ให้เสร็จสิ้น เรามาดูตัวอย่างง่ายๆ ของการออกแบบการทดลองกัน

ในกรณีนี้ เราต้องการศึกษาว่าชั่วโมงการนอนหลับส่งผลต่ออารมณ์ของผู้คนในที่ทำงานหรือไม่ ดังนั้นตัวแปรอิสระคือจำนวนชั่วโมงการนอนหลับโดยเฉลี่ย และตัวแปรตามคืออารมณ์ของคนงาน

ดังนั้น สมมติฐานว่างของการศึกษานี้คือ ชั่วโมงการนอนหลับไม่ทำให้อารมณ์ของผู้คนเปลี่ยนแปลง ในขณะที่สมมติฐานทางเลือกคือ ชั่วโมงการนอนหลับส่งผลต่ออารมณ์

ดังนั้น เพื่อศึกษาสมมติฐานการทำงาน เราจึงสุ่มเลือกคนงาน 2 กลุ่ม จำนวน 30 คนจากบริษัทเดียวกัน เป็นเวลาสองสัปดาห์ กลุ่มหนึ่งจะนอน 8 ชั่วโมงต่อวัน และอีกกลุ่มจะนอนสูงสุด 5 ชั่วโมงต่อวัน

จากนั้น เพื่อประเมินอารมณ์ของผู้เข้าร่วม ในวันสุดท้ายเราจะถามกลุ่มตัวอย่าง 20 คนที่ไม่ได้เข้าร่วมในการศึกษาเพื่อประเมินอารมณ์ของผู้เข้าร่วมแต่ละคนในช่วงสองสัปดาห์ที่ผ่านมา การให้คะแนนจะมีตั้งแต่ 1 ถึง 5 โดย 1 คือคะแนนที่แย่ที่สุด และ 5 คือคะแนนที่ดีที่สุด

หลังจากทำการทดลอง กลุ่มที่นอนหลับ 8 ชั่วโมงต่อวันได้รับคะแนนเฉลี่ย 4.1 อย่างไรก็ตาม กลุ่มที่นอนหลับเพียง 5 ชั่วโมงต่อวันได้รับคะแนนเฉลี่ย 2.7

ความแตกต่างระหว่างทั้งสองวิธีดูเหมือนจะชัดเจน แต่ไม่สามารถสรุปด้วยตาเปล่าได้ ดังนั้นจึงมีการทดสอบสมมติฐานเกี่ยวกับความแตกต่างในค่าเฉลี่ย และเราสรุปได้ว่าทั้งสองค่าเฉลี่ยมีความแตกต่างกันทางสถิติ สมมติฐานว่างที่ว่าชั่วโมงการนอนหลับส่งผลต่ออารมณ์ในการทำงานจึงถูกปฏิเสธ

ประเภทของการออกแบบการทดลอง

ประเภทของการออกแบบการทดลอง ได้แก่

• การออกแบบก่อนการทดลอง : ตัวแปรจะถูกสังเกตโดยไม่ได้ตั้งใจเปลี่ยนตัวแปรอิสระ ตัวอย่างเช่น ครูใช้วิธีการสอนแบบใหม่กับนักเรียนและวิเคราะห์หลังจากหนึ่งภาคเรียนว่าเกรดของนักเรียนดีขึ้นหรือไม่
• การออกแบบการทดลองที่แท้จริง : กลุ่มควบคุมสองกลุ่มถูกสร้างขึ้น ดังนั้นในกลุ่มหนึ่งตัวแปรอิสระจะถูกจัดการ และอีกกลุ่มหนึ่งไม่ได้จัดการ ด้วยวิธีนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะเปรียบเทียบผลกระทบของตัวแปรอิสระระหว่างทั้งสองกลุ่มได้ ตัวอย่างเช่น จากกลุ่มควบคุมสองกลุ่มที่สุ่มขึ้นมาซึ่งมีสมาชิกที่ป่วยด้วยโรคบางชนิด จะมีการให้ยากับกลุ่มเดียวเท่านั้นเพื่อประเมินว่าอาการของผู้ป่วยดีขึ้นหรือไม่ เมื่อเทียบกับผู้ที่ไม่ได้รับประทานยา ยา.
• การออกแบบกึ่งทดลอง : การออกแบบการทดลองประเภทนี้คล้ายกับการออกแบบครั้งก่อน แต่ไม่ได้เลือกกลุ่มควบคุมโดยการสุ่ม แต่มีการศึกษากลุ่มที่สร้างขึ้นแล้ว ตัวอย่างเช่น มีการศึกษาการนำระบบการศึกษาใหม่ในสองชั้นเรียนที่แตกต่างกันไปใช้

การออกแบบเชิงทดลองและการออกแบบแฟกทอเรียล

การออกแบบแฟกทอเรียลเป็นการทดลองประเภทหนึ่งที่มีความคล้ายคลึงกันกับการออกแบบการทดลอง ดังนั้นด้านล่างนี้เราจะมาดูคร่าวๆ ว่าการวิจัยประเภทนี้เกี่ยวข้องกับอะไร

ในทางสถิติ การออกแบบแฟกทอเรียล เป็นการทดลองที่ประกอบด้วยปัจจัยตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป และยิ่งไปกว่านั้น แต่ละปัจจัยจะมีค่าหรือระดับที่แตกต่างกัน ดังนั้นในการออกแบบแฟคทอเรียล จึงได้มีการศึกษาว่าแต่ละปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อตัวแปรตามอย่างไร และวิเคราะห์ผลกระทบของอันตรกิริยาระหว่างปัจจัยต่างๆ กับตัวแปรตอบสนองด้วย

ดังนั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการออกแบบการทดลองและการออกแบบแฟคทอเรียล คือจำนวนตัวแปรอิสระ โดยทั่วไปการออกแบบเชิงทดลองจะดำเนินการโดยใช้ตัวแปรอิสระตัวเดียว ในขณะที่การออกแบบแฟคทอเรียลโดยทั่วไปจะใช้กับตัวแปรอิสระตั้งแต่สองตัวขึ้นไป