如何进行真正的实验(conduct a true experiment)

实验对科学的进步至关重要。一种重要的实验类型被称为真实实验。真正的实验是实验者努力控制除正在研究的变量外的所有变量的实验。为了做到这一点,真正的实验使用随机测试组。真正的实验有助于探索因果关系,例如:特定的治疗方法对某种疾病有效吗?或者,接触特定物质是否会导致某种疾病?然而,由于它们发生在受控的环境中,它们并不总是完全反映现实世界中会发生什么。...

第1部分第1部分(共3部分):设计实验

  1. 1模拟您想回答的问题。用因果关系的语言来构建你的问题。更好的营养会导致更高的考试分数吗?阿司匹林能减少抑郁症状吗?
  2. Image titled Conduct a True Experiment Step 1
  3. 2确定因变量。这就是你希望通过实验改变的。如果你在寻找因果关系,换句话说,这就是结果。例如,如果你想知道听朋克音乐是否会让你睡得少,因变量将是睡眠的小时数。因变量必须是可测量的。
  4. Image titled Conduct a True Experiment Step 2
  5. 3识别自变量。自变量是您认为会导致因变量变化的因素。它可以被认为是一种干预或治疗。在你的因果关系问题中,在“原因”之前有一个词:更好的营养会导致更高的考试分数吗?营养状况越好是自变量,考试分数越高是因变量。在朋克音乐的例子中,听朋克音乐是自变量。
  6. Image titled Conduct a True Experiment Step 3
  7. 4确定相关人群。你想研究某个特定群体的成员吗,比如大学或城市?您是否对所有患有糖尿病的成年人、绝经后妇女或至少搬过两次家的儿童感兴趣?
  8. Image titled Conduct a True Experiment Step 4
  9. 5从人群中选择研究对象。如果你的人口较少(例如,一所高中),你可能可以研究整个人口。否则,您将需要选择一个随机样本。随机选择可确保受试者具有一组反映总体人口的多样化特征。这有助于避免引入意外变量。例如,如果教育水平对你的学习很重要,而且你的人群包括教育程度很低的人和拥有博士学位的人,那么你不希望只由大学新生组成的学科群体。有几种随机选择受试者的方法。对于相对较小的群体,可以为每个成员分配一个数字,然后使用随机数生成器选择成员。对于较大的人群,您可以采取系统性的样本(例如,目录每一页上的第二个名称),然后使用刚才用较小子集描述的随机数方法。此外,可以通过分层抽样方法对大量人口进行随机抽样,将人口划分为同质的“阶层”,然后从每个群体中选择个人,生成随机抽样人口。选择一个足够大的组,以生成统计上有用的数据。理想规模将因基础人口规模和预期影响规模等因素而大不相同。您可以使用样本大小计算器来帮助确定目标大小。
  10. Image titled Conduct a True Experiment Step 5

第2部分第2部分,共3部分:运行实验

  1. 1随机将受试者分为两组。一组为实验组,另一组为对照组。你必须保证任何给定的主题都有平等的机会进入任一组。使用随机数生成器为每个主题分配一个数字。然后按编号将其分为两组。例如,将随机数的下半部分分配给对照组。对照组不接受治疗或干预。这将允许您衡量干预的效果。
  2. Image titled Conduct a True Experiment Step 6
  3. 2确保受试者不知道自己属于哪一组。如果满足这一条件,则您正在进行通常称为“单盲”的研究。这有助于保持两组在所有方面都相同,但实际干预或治疗除外,并且是控制外部因素的一部分。研究的所有成员,无论是哪一组,都应该平等地相信他们正在接受真正的干预或治疗。
  4. Image titled Conduct a True Experiment Step 7
  5. 3确保实验者也不知道哪些受试者属于哪一组。如果在实验过程中,受试者和实验者都不知道哪一组是哪一组,那么你正在进行一项双盲研究。这是另一种消除可能影响你的研究的额外变量的方法。如果实验者不知道哪一组是对照组,他们就无法无意识地告知他们,例如,不太小心地进行惰性治疗。让不同的人负责将受试者分配到一个小组,实施治疗,并在治疗后评估受试者。
  6. Image titled Conduct a True Experiment Step 8
  7. 4进行“预测试”换句话说,在实验开始之前测量因变量。这可以描述为“基线”测量。预测试不是真正实验的必要特征。然而,它提高了你的实验证明因果关系的能力。为了说明A导致了B,您需要表明A发生在B之前,这只能通过使用预测试来完成。例如,如果你正在进行一项关于听朋克音乐如何影响睡眠的实验,你可能想收集数据,了解每个参与者在晚上没有听过朋克音乐时通常睡多久。
  8. Image titled Conduct a True Experiment Step 9
  9. 5对实验组进行治疗。确保实验组和对照组经验的唯一区别是治疗本身。在临床试验中,这通常意味着对照组服用安慰剂。安慰剂与真正的治疗方法尽可能相似,但实际上是为了没有效果而设计的。例如,在一项关于药物效果的研究中,两组人都会来到同一个房间,接受外观相同的药丸。唯一的区别是,一种药丸含有药物,而另一种是惰性的“糖丸”在其他类型的实验中,保持这两种经验相等将采取其他形式。以吹小号对学习成绩的影响为例。你可能想为对照组提供另一种课程或社交机会,以确保造成这种影响的真正原因是具体的小号演奏,而不是一般的音乐课。
  10. Image titled Conduct a True Experiment Step 10
  11. 6管理后测试。治疗或干预过程完成后,测量因变量。如果进行了预测试,则后测试应尽可能反映预测试,以便结果具有直接可比性。
  12. Image titled Conduct a True Experiment Step 11

第3部分第3部分,共3部分:分析结果

  1. 1计算描述性统计。这些是允许您有效地交流数据的统计信息。它们提供了有关您生成的数据属性的信息,并允许您的读者通过一眼就能了解有关它的重要内容。例如,当你说接受药物治疗的人平均提前1.7天好转时,你给出的是描述性统计数据。数据的中心趋势是什么?使用平均值(average)、中值或模式测量中心趋势。例如,在一项关于咖啡因对睡眠影响的研究中,你需要计算控制组和实验组成员的平均睡眠时间。数据的分布情况如何?同样,有许多不同的方法来衡量数据的分布方式,包括范围、方差和标准差。
  2. Image titled Conduct a True Experiment Step 13
  3. 2比较实验组和对照组的测试后结果。此外,如果可用,比较测试前和测试后的结果。为此,您需要对数据进行统计分析。虽然这是一个广泛的主题,但您可以通过计算基本的描述性统计数据和运行t检验来评估观察到的差异是否显著,从而有一个良好的开端。
  4. Image titled Conduct a True Experiment Step 12
  5. 3测试你的假设。显著性测试将允许您估计您的结果是偶然产生的,而不是真正的实验效果的可能性有多大。它确定对照组和实验组的结果之间是否存在统计上的显著差异。t检验是一种常见的显著性检验。t检验比较两组数据平均值之间的差异与数据内的变化之间的关系。您可以手动或使用统计软件(如Microsoft Excel)计算t检验。
  6. Image titled Conduct a True Experiment Step 14
  7. 4评估你的实验。你控制可能的外来因素的能力有哪些限制?您的研究对象群体在多大程度上反映了您希望研究的更多人群?根据您的数据,可以支持哪些替代假设?在展示你的结果时,诚实地考虑局限性,并利用它们来建议进一步的研究方向。
  8. Image titled Conduct a True Experiment Step 15
  • 将真实的实验与其他类型的实验相结合,以获得更全面的图片。例如,观察性研究将提供关于特定治疗在现实生活中如何发挥作用的信息。
  • 真正的实验通常在实验室进行。但只要对可能的外来因素加以控制,就不必如此。

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