Експериментальний дизайн

У цій статті пояснюється, що таке експериментальний план у статистиці та для чого він використовується. Ви також дізнаєтеся, як створюється експериментальний план і приклад цього типу плану.

Що таке експериментальний дизайн?

План експерименту – це статистичний метод, який використовується для вивчення зв’язку між незалежною змінною та залежною змінною . Таким чином, план експерименту передбачає навмисне маніпулювання незалежною змінною, щоб проаналізувати, який вплив вона має на залежну змінну.

Таким чином, план експерименту служить для порівняння перевірки гіпотези , так що висновки, зроблені в результаті проведеного дослідження, використовуються для визначення того, чи є гіпотеза дослідження істинною чи хибною.

Загалом, у плані експерименту зазвичай вивчається вплив незалежної змінної на залежну змінну; однак також можна вивчити вплив двох або більше незалежних змінних на залежну змінну.

Слід зазначити, що для того, щоб зроблені висновки були правильними, змінні, які підлягають аналізу, повинні бути ізольованими, тому сторонні змінні повинні контролюватися.

Як створити план експерименту

Кроки для виконання експериментального плану такі:

1. Визначте змінні дослідження : необхідно визначити незалежну змінну та залежну змінну дослідження.
2. Сформулюйте статистичну гіпотезу : потрібно визначити робочу гіпотезу, тобто визначити, який зв’язок між змінними має продемонструвати дослідження.
3. Розробляючи експериментальне дослідження, ви повинні спланувати, як ви будете проводити дослідження, щоб спробувати спростувати робочу гіпотезу.
4. Вивчіть зразок : проаналізуйте, як значення незалежної змінної впливає на залежну змінну. Зазвичай не всі особини в популяції можуть бути досліджені, тому необхідно зосередитися на репрезентативній вибірці.
5. Зробіть висновки : виходячи з отриманих результатів, зробіть висновки та визначте, чи є робоча гіпотеза істинною чи хибною.

Майте на увазі, що будь-яке статистичне дослідження має бути точним, надійним і відтворюваним, тому обов’язково дотримуйтеся цих трьох принципів, перш ніж вкладати багато часу та зусиль у проект.

Приклад планування експерименту

Щоб завершити розуміння концепції, давайте розглянемо простий приклад експериментального дизайну.

У цьому випадку ми хочемо вивчити, чи впливає час сну на настрій людей на роботі. Таким чином, незалежною змінною є середня кількість годин сну, а залежною змінною є настрій працівників.

Отже, нульова гіпотеза дослідження полягає в тому, що години сну не викликають зміни настрою людей, тоді як альтернативна гіпотеза полягає в тому, що години сну впливають на настрій.

Таким чином, для вивчення робочої гіпотези ми випадковим чином вибрали дві групи працівників по 30 осіб з однієї компанії. Протягом двох тижнів одна група спатиме 8 годин на добу, а інша – максимум 5 годин на добу.

Потім, щоб оцінити настрій учасників, в останній день ми попросимо вибірку з 20 працівників, які не брали участі в дослідженні, оцінити настрій кожного з учасників за останні два тижні. Оцінки варіюються від 1 до 5, де 1 означає найгіршу оцінку, а 5 – найкращу.

Після проведення експерименту група, яка спала 8 годин на добу, отримала середню оцінку 4,1, а група, яка спала лише 5 годин на добу, отримала середню оцінку 2,7.

Різниця між двома засобами здається очевидною, але неозброєним оком такий висновок зробити неможливо. Тому було проведено перевірку гіпотези щодо різниці в середніх значеннях, і ми дійсно дійшли висновку, що ці два середні статистично відрізняються. Тому нульову гіпотезу про те, що години сну впливають на робочий настрій, відкидають.

Типи планування експерименту

Типи експериментальних планів :

• Передекспериментальний план : змінна спостерігається без навмисної зміни незалежної змінної. Наприклад: вчитель застосовує новий метод навчання до своїх учнів і аналізує через один семестр, чи покращилися оцінки його учнів чи ні.
• Справжній дизайн експерименту : формуються дві контрольні групи, так що в одній групі незалежною змінною маніпулюють, а в іншій – ні. Таким чином можна порівняти вплив незалежної змінної між двома групами. Наприклад: з двох випадково сформованих контрольних груп, члени яких страждають певним захворюванням, препарат вводять лише одній групі, щоб оцінити, чи покращився стан пацієнтів порівняно з тими, хто не приймав препарат. ліки.
• Квазіекспериментальний дизайн : цей тип експериментального плану схожий на попередній, але контрольні групи не вибираються випадково, а вивчаються вже сформовані групи. Наприклад: вивчається впровадження нової системи навчання у двох різних класах.

Експериментальний дизайн і факторний дизайн

Факторний план — це тип експерименту, який має деякі подібності з експериментальним планом, тому нижче ми коротко розглянемо, що включає цей тип дослідження.

У статистиці факторний план – це експеримент, що складається з двох або більше факторів і, крім того, кожен із цих факторів має різні значення або рівні. Таким чином, у факторному плані вивчається, як кожен із цих факторів впливає на залежну змінну, а також аналізується вплив взаємодії між кількома факторами на змінну відповіді.

Отже, основною відмінністю між планом експерименту та планом факторів є кількість незалежних змінних. План експерименту зазвичай виконується з однією незалежною змінною, тоді як факторний план зазвичай працює з двома або більше незалежними змінними.