Eksperimentų kontrolinių kintamųjų supratimas

Tyrėjo gyvenimas kupinas iššūkių. Vos tik pradėjus dalyvauti mokslinių tyrimų programoje ar įstojus į bet kurią instituciją, tyrėjo tikslas - ieškoti panašumų, skirtumų, tendencijų ir rasti statistinį reikšmingumą gautuose eksperimentiniuose duomenyse. Kiekvieną dieną tyrėjas bando savaip išspręsti paslaptingą visatą. Galite ieškoti atsakymų į imunologinius klausimus, susijusius su COVID, arba kvestionuoti fundamentalią fizikos teoriją. Nepriklausomai nuo mokslinių tyrimų srities tyrėjas gyvena gyvenimą klausimas > eksperimentas > analizė > pakartoti!

Įsivaizduokite tokį scenarijų: vieną gražų rytą, po 15 dienų inkubacijos jūsų mikrobiologinio eksperimento rezultatų stebėjimo diena, ir jūs esate įsitikinę, kad tai bus tai! Tai yra pasaulinės maisto krizės sprendimas! Su didžiuliu entuziazmu įeinate į savo laboratoriją ir po geros rytinės kavos einate link inkubatoriaus. Su įrašų knyga rankoje ir fotoaparato dirželiu ant kaklo artėjate prie inkubatoriaus ir esate šokiruotas!!! Inkubatoriaus temperatūra buvo pakeista nuo jūsų reikalaujamos iki 45 laipsnių Celsijaus! Jūsų širdis daužosi ir nežinote, ką daryti su tomis išdžiūvusiomis plokštelėmis rankoje!

Nusiraminkite, tai buvo tik vaizduotė, bet jei sutelksite dėmesį į istoriją, sužinosite, kad labiausiai rūpėjo inkubatoriaus temperatūra. Tas kintamasis, kurį palikote pastovų visoms plokštelėms, o visų terpių sudėtyje pakeitėte kai kurias maistines medžiagas. Taip! Būtent apie šį kintamąjį šiandien ir kalbėsime, apie kontrolinį kintamąjį. Kontrolinis kintamasis apibrėžiamas kaip parametras, kuris eksperimento metu išlieka pastovus. Viename eksperimente gali būti daugiau nei vienas kontrolinis kintamasis. Panagrinėkime kontrolinio kintamojo charakteristikas ir kaip gauti didžiausią jo naudą esant bet kokiai eksperimentinei sąrangai.

Apibrėžimas ir tikslas

Kontrolinis kintamasis, dar vadinamas kontroliuojamuoju kintamuoju, yra elementas, kuris eksperimento metu nekeičiamas. Jo paskirtis - užtikrinti, kad nepriklausomo kintamojo poveikį priklausomam kintamajam būtų galima tiksliai išmatuoti be kitų kintamųjų poveikio. Kontroliniai kintamieji yra pastovūs, kad nedarytų įtakos rezultatui, todėl galima aiškiai įvertinti nepriklausomų ir priklausomų kintamųjų ryšį.

Atlikite paprastą eksperimentą, kad nustatytumėte, kaip saulės šviesos kiekis veikia augalų augimą. Nepriklausomas kintamasis yra saulės šviesos kiekis, o priklausomas kintamasis - augalų augimas. Galimi kontroliniai kintamieji gali būti šie:

Augalo tipas: Užtikrinkite, kad visi naudojami augalai būtų tos pačios rūšies.
Vandens kiekis: Kiekvieną augalą laistykite tuo pačiu kiekiu vandens.
Dirvožemio tipas: Visiems augalams naudokite tos pačios rūšies dirvožemį.
Puodo dydis: Pasirūpinkite, kad visi augalai būtų to paties dydžio vazonuose.
Temperatūra: Augalus laikykite tokioje pačioje temperatūroje.

Kontroliuodami šiuos kintamuosius, augalų augimo skirtumus galite patikimiau susieti su saulės šviesos kiekiu, o ne su vandens, dirvožemio ar kitų veiksnių skirtumais. Sužinokite apie įvairius kintamųjų tipus čia.

Kontrolinių kintamųjų nustatymas

Kontrolinių kintamųjų nustatymas yra pirmasis eksperimentinio plano kūrimo etapas. Kontroliniai kintamieji techniškai yra netiesioginiai rodikliai to, kas bus mūsų eksperimentiniai kintamieji. Visi kintamieji, kurių poveikį norime patikrinti, eksperimento metu keisis įvairiais intervalais, o kontrolinis kintamasis išliks pastovus.

Apibrėžkite eksperimento tikslą

Pirmasis žingsnis nustatant, kokie bus kontroliniai kintamieji, yra aiškiai apibrėžti eksperimento tikslą. Eksperimento tikslą žmogus išaiškina pateikdamas teiginį arba tyrimo klausimą apie eksperimentą, kurį jis nori atlikti. Tyrimo klausimas - tai klausiamasis teiginys apie tai, ką tirsite ir kodėl tai yra įdomu / svarbu. Pavyzdžiui, jei tikrinate kokio nors veiksnio poveikį kokiam nors rezultatui, turite nurodyti, kokį veiksnį kontroliuojate ar manipuliuojate ir ką matuojate, kad nustatytumėte rezultatą. Šių dviejų dalykų nustatymas yra viso eksperimento plano sudarymo pagrindas. Jis padeda eksperimentą organizuoti taip, kad rezultatus būtų galima tikrai priskirti tiriamiems kintamiesiems, o ne kitiems veiksniams.

Galimų įtaką darančių veiksnių sąrašas

Apibrėžus eksperimento tikslą, reikia nustatyti visus galimus svarbius veiksnius, galinčius turėti įtakos priklausomam kintamajam, kuris nėra nepriklausomas kintamasis. Tai kintamieji, kurie gali veikti rezultatą ir dėl to rezultatai gali būti neobjektyvūs arba labai svyruoti. Šis įtaką darančių veiksnių nustatymas įpareigoja aiškiai žinoti tyrimo sritį ir eksperimento aplinką. Pavyzdžiui, galimi įtakos veiksniai gali būti aplinkos sąlygos, medžiagų savybės, dalyvių charakteristikos ir procedūros detalės. Išvardijus visus šiuos parametrus, labai lengva nustatyti, į ką reikia atkreipti dėmesį, kad suformuluoti eksperimento rezultatai būtų laikomi pagrįstais ir priimtinais.

Pasirinkite kontroliuojamus kintamuosius

Nustačius galimus parametrus, kurie bus kontroliuojami veiksniai, ir jų potencialą veikti kaip proceso veiksniai, kitas žingsnis - pasirinkti kontroliuojamus kintamuosius. Labai svarbu pastebėti, kad šiame etape kontroliuotini kintamieji turi būti įvardijami pagal kiekvieno iš jų poveikio priklausomam kintamajam lygį ir pagal tai, kaip lengva ar brangu bus bandyti kontroliuoti tokius parametrus. Taip yra todėl, kad tik nepriklausomas kintamasis turėtų daryti poveikį priklausomam kintamajam. Taip siekiama subalansuoti kompromisinį poreikį kontroliuoti tiek daug eksperimento kintamųjų, kad būtų galima įsitikinti tam tikru nurodytu ryšiu tarp nepriklausomų ir priklausomų kintamųjų, ir paprastą norą nepadaryti eksperimento pernelyg sudėtingo.

Racionalizuokite kontrolės poreikį

Paskutinis žingsnis - pagrįsti, kodėl reikia kontroliuoti nustatytus kintamuosius. Jis apima paaiškinimą, kaip tokiu būdu nustatytų kintamųjų pokyčiai gali lemti tam tikrus priklausomo kintamojo pokyčius ir taip paaiškinti keletą suvokimų, kurie galiausiai tampa klaidomis. Pagrindimas, kodėl įtraukiamas kiekvienas kontroliuojamas kintamasis, leis jums įsitikinti, kad jūsų planas yra geras, todėl išvadas galima priskirti manipuliavimui nepriklausomais kintamaisiais, o ne pašaliniais kintamaisiais. Taip bus pagrįstas atsparus eksperimentas, kuriame pašalinių kintamųjų įtaka sumažinta, todėl rezultatai bus tikslesni ir patikimesni. Tai taip pat padeda aprašyti eksperimento planą kitiems ir užtikrina tyrimų skaidrumą bei atkuriamumą.

Kontrolinių kintamųjų pavyzdžiai

Sr. Nr.	Dažniausiai naudojamas kontrolinis kintamasis	Tikslas ir aprašymas
1	Temperatūra	užtikrinti vienodą temperatūrą visose eksperimentinėse grupėse, kad temperatūros svyravimai neturėtų įtakos rezultatams.
2	Drėgmė	Palaikykite pastovų drėgmės lygį, kad būtų galima kontroliuoti bet kokį drėgmės poveikį rezultatams.
3	Šviesos intensyvumas	Išlaikyti tas pačias apšvietimo sąlygas, kad šviesos svyravimai neturėtų įtakos eksperimentų rezultatams.
4	Dienos laikas	Eksperimentai atliekami tuo pačiu paros metu, kad būtų galima kontroliuoti bet kokius paros svyravimus, galinčius turėti įtakos rezultatams.
5	Įrangos tipas	Visoms grupėms naudoti tą pačią įrangą ar prietaisus, kad būtų užtikrintas matavimų nuoseklumas.
6	Medžiagos šaltinis	Medžiagų įsigijimas iš to paties tiekėjo ar partijos, kad būtų išvengta kintamumo dėl medžiagų savybių skirtumų.
7	Imties dydis	Užtikrinti vienodą imties dydį visose grupėse, kad būtų išlaikytas statistinis pajėgumas ir pusiausvyra.
8	Dalyvių demografiniai duomenys	amžiaus, lyties, socialinės ir ekonominės padėties ir kitų demografinių veiksnių kontrolė, siekiant sumažinti dalyvių kintamumą.
9	Mitybos suvartojimas	Maisto ar maistinių medžiagų suvartojimo standartizavimas tiriant fiziologinius ar biocheminius rezultatus.
10	Poilsio ir aktyvumo lygiai	Poilsio ir veiklos modelių reguliavimas siekiant kontroliuoti fizinio krūvio poveikį.
11	Mokymas ir instrukcijos	Nuoseklus visų dalyvių mokymas ir instrukcijų teikimas, siekiant užtikrinti vienodą supratimą ir atlikimą.
12	Poveikio trukmė	Nepriklausomo kintamojo poveikio laikas visose grupėse turi būti vienodas.
13	Aplinkos sąlygos	aplinkos veiksnių, tokių kaip triukšmas, oro kokybė ir kitos aplinkos sąlygos, standartizavimas.
14	Tvarkymas ir priežiūra	Užtikrinti, kad su visais tiriamaisiais arba mėginiais būtų elgiamasi vienodai ir jais rūpinamasi vienodai viso eksperimento metu.
15	Matavimo metodai	Naudoti tuos pačius duomenų rinkimo metodus ir priemones, kad būtų užtikrintas matavimo nuoseklumas.
16	Sąlygos prieš eksperimentą	Standartizuoti sąlygas prieš pradedant eksperimentą, pavyzdžiui, gyvūnų ar augalų aklimatizacijos laikotarpius.
17	Analizė po eksperimento	Nuoseklių analizės metodų naudojimas siekiant užtikrinti skirtingų eksperimentinių grupių duomenų palyginamumą.
18	Atsitiktinė atranka	atsitiktinis tiriamųjų priskyrimas eksperimentinei ir kontrolinei grupėms, siekiant kontroliuoti atrankos šališkumą.
19	Aklumas	Įgyvendinti vienkartinio arba dvigubai aklo tyrimo procedūras, kad būtų galima kontroliuoti stebėtojų arba dalyvių šališkumą.
20	Geografinė padėtis	Eksperimentai atliekami toje pačioje vietoje, kad geografiniai skirtumai neturėtų įtakos rezultatams.

Kontrolinių kintamųjų vaidmuo eksperimente

Kontrolinių kintamųjų vaidmenį galima geriau suprasti atsižvelgiant į jų indėlį į pagrįstumą ir jų funkciją eliminuojant alternatyvius paaiškinimus.

Galiojimo užtikrinimas

Pagrįstumas reiškia, kiek tiksliai eksperimento rezultatai atspindi tiriamą reiškinį. Egzistuoja kelios validumo rūšys, įskaitant vidinį validumą (kiek tiksliai eksperimentas parodo priežastinį ryšį) ir išorinį validumą (kiek rezultatai gali būti apibendrinti kitose aplinkose).

Alternatyvių paaiškinimų pašalinimas

Vienas iš pagrindinių kontrolinių kintamųjų tikslų - pašalinti alternatyvius stebimų rezultatų paaiškinimus. Bet kuriame eksperimente priklausomam kintamajam įtakos gali turėti daug veiksnių. Neatlikus šių veiksnių kontrolės, būtų sunku nustatyti, ar pastebėtą poveikį lemia nepriklausomas kintamasis, ar koks nors kitas kintamasis.

Kontroliniai kintamieji padeda sumažinti įvairias paklaidas, kurios kitu atveju galėtų iškreipti rezultatus. Pavyzdžiui, atrankos šališkumą galima sumažinti kontroliuojant demografinius kintamuosius, tokius kaip amžius ir lytis. Panašiai procedūrinį šališkumą galima sumažinti standartizuojant procedūras skirtingose eksperimentinėse grupėse. Kontroliuodami šiuos kintamuosius, tyrėjai gali sumažinti šališkumo įtaką, kuri kitu atveju galėtų būti alternatyvus rezultatų paaiškinimas.

Kontrolinių kintamųjų atskyrimas nuo kitų kintamųjų

Nepriklausomi ir priklausomi kintamieji

Kaip apibrėžta "Iš tiesų karjeros vadove", nepriklausomas kintamasis yra "kintamasis, kuris yra savarankiškas ir kurio nekeičia kiti matuojami kintamieji ar veiksniai", o priklausomas kintamasis yra "kintamasis, kuris priklauso nuo kitų matuojamų veiksnių ir gali būti keičiamas dėl jų." Skaityti daugiau čia.

Kontrolinių kintamųjų stebėjimas ir reguliavimas

Reguliari stebėsena

Nuolat stebėkite kontrolės kintamuosius naudodami tinkamas priemones ir metodus. Pavyzdžiui, naudokite mitybos žurnalus, fizinio aktyvumo stebėjimo prietaisus ir periodines sveikatos patikras, kad užtikrintumėte, jog dalyviai laikosi tyrimo protokolo.

Atsitiktinės atrankos įgyvendinimas

Atsitiktine tvarka paskirstykite tiriamuosius arba mėginius į eksperimentinę ir kontrolinę grupes, kad sumažintumėte atrankos šališkumą ir užtikrintumėte, jog kontroliniai kintamieji pasiskirstytų tolygiai.

Aklumas

Jei įmanoma, taikykite viengubai arba dvigubai aklas procedūras, kai dalyviai ir (arba) tyrėjai nežino, kam bus priskirta grupė. Tai padeda sumažinti darbo ir matavimo šališkumą.

Kontrolinių kintamųjų valdymo iššūkiai

Paslėptų kintamųjų nustatymas

Įsivaizduokite tyrimą, kuriuo siekiama įvertinti naujo mokymo metodo veiksmingumą mokinių matematikos mokymosi rezultatams. Tyrėjai palygino dvi mokinių grupes: viena mokoma tradiciniu metodu (kontrolinė grupė), kita - naujuoju metodu (eksperimentinė grupė). Pagrindinis sėkmės matas - mokinių rezultatai, gauti sprendžiant standartizuotą matematikos testą.

Paslėptas kintamasis: Mokinių socialinis ir ekonominis statusas yra paslėptas kintamasis, galintis turėti didelės įtakos jų akademiniams rezultatams. SES gali turėti įtakos galimybei naudotis tokiais ištekliais kaip privačios pamokos, knygos, tėvų parama ir palanki mokymosi aplinka namuose.

Nuoseklumo užtikrinimo strategijos

Standartinės veiklos procedūros (SOP): Įgyvendinant išsamias SOP kiekvienam eksperimento aspektui, galima užtikrinti, kad kontroliniai kintamieji būtų valdomi nuosekliai. SOP turėtų apimti viską - nuo mėginių rinkimo ir apdorojimo iki matavimų atlikimo ir registravimo.
Įrangos kalibravimas ir priežiūra: Reguliarus įrangos kalibravimas ir techninė priežiūra yra labai svarbūs siekiant užtikrinti, kad matavimai išliktų pastovūs ilgą laiką. Naudojant tą pačią įrangą visoms eksperimentinėms grupėms, galima sumažinti kintamumą dėl prietaisų.
Mokymas ir stebėsena: Užtikrinti, kad visi eksperimente dalyvaujantys darbuotojai būtų kruopščiai apmokyti, gali padėti išlaikyti nuoseklumą. Reguliari stebėsena ir periodiškas perkvalifikavimas gali užtikrinti, kad procedūrų būtų laikomasi teisingai visą tyrimo laikotarpį.
Aplinkos kontrolė: Eksperimentams, jautriems aplinkos sąlygoms, kontroliuojamos aplinkos, pvz., kontroliuojamo klimato patalpų ar augimo kamerų, naudojimas gali padėti palaikyti pastovias sąlygas. Nuolatinė aplinkos kintamųjų stebėsena gali padėti greitai nustatyti ir ištaisyti bet kokius nukrypimus.
Aklumas: Eksperimentą atliekantis asmuo nežino, kuri grupė yra kontrolinė, o kuri - eksperimentinė, taip galima sumažinti šališkumą ir užtikrinti, kad kontroliniai kintamieji būtų taikomi vienodai.

Nepaisant šių strategijų, kontrolinių kintamųjų nuoseklumo išlaikymas gali pareikalauti daug darbo ir kruopštaus dėmesio detalėms. Net ir nedideli nukrypimai gali turėti didelės įtakos rezultatams, ypač eksperimentuose, kuriuose priklausomas kintamasis yra labai jautrus kontrolinių kintamųjų pokyčiams.

Mind the Graph: Mūsų platforma bus jūsų valdymo kintamasis

Veiksmingas rezultatų pateikimas atliekamas baigus eksperimentą ir atitinkamai patikrinus hipotezę. Rezultatus pateikite lengvai, aiškiai, patraukliai ir vaizdžiai, kad užtikrintumėte, jog jūsų tyrimas bus suprantamas ir susilauks atgarsio tarp žmonių. Būdami patikimi jūsų partneriai, galime jums padėti šioje svarbioje jūsų tyrimų dalyje.

Nesvarbu, ar rengiate plakatą akademinei konferencijai, ar rašote mokslinį straipsnį, ar kuriate grafinę santrauką savo tyrimui apibendrinti, mes siūlome įrankius ir paslaugas, kurios padės jūsų iliustracijoms. Svetainėje . Mind the Graph, turime puikų įrankį šiems tikslams pasiekti. Savo platformoje turime didelę nemokamų iliustracijų galeriją su temomis, skirtomis moksliniams tyrimams pristatyti, todėl galite rasti tinkamą grafiką savo išvadoms iliustruoti. Naudojantis šiomis iliustracijomis galima sukurti malonią grafiką, kurios tikslas - kontekstualizuoti svarbius šio tyrimo aspektus.

Dizaineriai taip pat teikia asmeninę pagalbą, kad jūsų vaizdinė medžiaga būtų ne tik tiksli moksliniu požiūriu, bet ir profesionaliai nušlifuota. Bendradarbiaudami su mūsų komanda galite pasiekti didesnį vizualinį savo tyrimų poveikį, kad jūsų auditorija lengvai suprastų darbo sudėtingumą ir vertę.

Raginame tyrėjus susipažinti su Mind the Graph siūlomais nemokamais ištekliais ir galimybe naudotis ekspertų dizainu; galime padėti bet kuriam tyrėjui, tiek pradedančiajam, tiek labiau patyrusiam, geriau pristatyti mokslinių tyrimų rezultatus.