Przykłady prostych eksperymentów w badaniach naukowych

Naukowcy przeprowadzają prosty eksperyment, aby ustalić, czy zmiany jednej zmiennej powodują zmiany innej zmiennej — innymi słowy, aby ustalić związek przyczynowo-skutkowy. 

Na przykład w prostym eksperymencie mającym na celu sprawdzenie skuteczności nowego leku uczestnicy badania zostaliby  losowo przydzieleni do jednej z dwóch grup: jedna z nich byłaby grupą kontrolną i nie otrzymywałaby żadnego leczenia, a druga grupą eksperymentalną , która otrzymywałaby badane leczenie.

Elementy prostego eksperymentu

Prosty eksperyment składa się z kilku kluczowych elementów:

• Hipoteza eksperymentalna: Jest to stwierdzenie, które przewiduje, że leczenie wywoła skutek. Zawsze będzie sformułowane jako stwierdzenie przyczynowo-skutkowe. Na przykład badacze mogą sformułować hipotezę w następujący sposób: „Podanie leku A spowoduje zmniejszenie objawów choroby B”.
• Hipoteza zerowa: Jest to hipoteza stwierdzająca, że ​​eksperymentalne leczenie nie będzie miało wpływu na uczestników ani zmienne zależne. Ważne jest, aby pamiętać, że brak znalezienia wpływu leczenia nie oznacza braku wpływu. Leczenie może mieć wpływ na inną zmienną, której badacze nie mierzą w bieżącym eksperymencie.
• Zmienna niezależna :  zmienna leczenia, którą eksperymentator manipuluje.
• Zmienna zależna : reakcja mierzona przez badaczy.
• Grupa kontrolna:  Grupa losowo przydzielonych osób, które nie otrzymują leczenia. Pomiary wykonane w grupie kontrolnej zostaną porównane z pomiarami w grupie eksperymentalnej, aby ustalić, czy leczenie miało wpływ.
• Grupa eksperymentalna:  Jest to grupa losowo wybranych osób, które zostaną poddane testowanemu leczeniu. 

Określanie wyników prostego eksperymentu

Po zebraniu danych z prostego eksperymentu badacze porównują wyniki grupy eksperymentalnej z wynikami grupy kontrolnej, aby ustalić, czy leczenie miało wpływ. Ze względu na wszechobecną możliwość błędów nie można być w 100 procentach pewnym związku między dwiema zmiennymi. Zawsze mogą istnieć nieznane zmienne wpływające na wynik eksperymentu.

Pomimo tego wyzwania istnieją sposoby, aby ustalić, czy istnieje najprawdopodobniej znaczący związek między zmiennymi. Aby to zrobić, naukowcy wykorzystują statystykę inferencyjną — gałąź nauki, która zajmuje się wyciąganiem wniosków na temat populacji na podstawie pomiarów pobranych z reprezentatywnej próby tej populacji.

Kluczem do ustalenia, czy leczenie miało wpływ, jest zmierzenie istotności statystycznej. Istotność statystyczna pokazuje, że związek między zmiennymi prawdopodobnie nie jest wynikiem przypadku i że najprawdopodobniej istnieje prawdziwy związek między tymi dwiema zmiennymi.

Istnieje wiele różnych sposobów pomiaru istotności statystycznej. Ten, który zostanie użyty, będzie zależał od rodzaju projektu badawczego, który został użyty w eksperymencie.