Izpratne par kontroles mainīgajiem eksperimentu laikā

Pētnieka dzīve ir izaicinājumu pilna. Tiklīdz jūs uzsākat pētniecības programmu vai pievienojaties kādai institūcijai, pētnieka mērķis ir meklēt līdzības, atšķirības, tendences un atrast statistisko nozīmību iegūtajos eksperimentālajos datos. Katru dienu pētnieks savā veidā cenšas atrisināt kādu noslēpumainu visumu. Jūs varētu meklēt atbildes uz imunoloģiskiem jautājumiem, kas saistīti ar COVID, vai arī apšaubīt fizikas pamatteoriju. Neatkarīgi no pētniecības jomas pētnieks dzīvo dzīvi. jautājums > eksperiments > analizēt > atkārtot!

Iedomājieties šādu scenāriju: kādu skaistu rītu ir diena, kad pēc 15 inkubācijas dienām, kas pavadītas jūsu mikrobioloģiskā eksperimenta inkubācijā, jūs esat pārliecināts, ka tas ir tas, kas jums jādara! Tas ir pasaules pārtikas krīzes risinājums! Jūs ieejat savā laboratorijā ar ārkārtīgu entuziasmu un pēc labas rīta kafijas ejat pretī savam inkubatoram. Ar ierakstu grāmatu rokā un kameras siksnu ap kaklu tuvojaties inkubatoram, un jūs esat šokēts!!! Inkubatora temperatūra ir mainīta no jūsu prasītās uz 45 grādiem pēc Celsija! Jūsu sirds sitas, un jūs nezināt, ko darīt ar tām izžuvušajām plāksnēm rokās!

Nomierinieties, tas bija tikai iztēle, bet, ja pievērsīsieties stāstam, jūs zināsiet, ka visvairāk jūs interesēja inkubatora temperatūra. Tas mainīgais lielums, ko jūs saglabājāt nemainīgu visām plāksnēm, kamēr mainījāt dažas barības vielas visu barotņu sastāvā. Jā! Tas ir mainīgais lielums, par kuru mēs šodien runāsim - kontroles mainīgais. Lai definētu kontroles mainīgo, tas ir parametrs, kas eksperimenta laikā tiek saglabāts nemainīgs. Vienā eksperimentā var būt vairāk nekā viens kontroles mainīgais. Izpētīsim kontroles mainīgā raksturlielumus un to, kā iegūt lielāko daļu no tā jebkurā eksperimenta konfigurācijā.

Definīcija un mērķis

Kontroles mainīgais, saukts arī par kontrolējamo mainīgo, ir elements, kas eksperimenta laikā netiek mainīts. Tā mērķis ir nodrošināt, ka neatkarīgā mainīgā ietekmi uz atkarīgo mainīgo var precīzi izmērīt bez citu mainīgo iejaukšanās. Kontrolējamos mainīgos uztur nemainīgus, lai novērstu to ietekmi uz rezultātu, tādējādi ļaujot skaidri novērtēt neatkarīgo un atkarīgo mainīgo attiecību.

Veiciet vienkāršu eksperimentu, lai noteiktu, kā saules gaismas daudzums ietekmē augu augšanu. Šeit neatkarīgais mainīgais ir saules gaismas daudzums, un atkarīgais mainīgais ir augu augšana. Iespējamie kontroles mainīgie varētu būt šādi:

Auga veids: Pārliecinieties, ka visi izmantotie augi ir vienas sugas.
Ūdens daudzums: Katru augu aplaistiet ar vienādu ūdens daudzumu.
Augsnes tips: Visiem augiem izmantojiet viena veida augsni.
Poda lielums: Pārliecinieties, ka visi augi ir vienāda lieluma podos.
Temperatūra: Uzturiet augus vienādos temperatūras apstākļos.

Kontrolējot šos mainīgos lielumus, jūs varat drošāk saistīt augu augšanas atšķirības ar saņemto saules gaismas daudzumu, nevis ar ūdens, augsnes vai citu faktoru atšķirībām. Uzziniet vairāk par dažādiem mainīgo lielumu veidiem šeit.

Kontroles mainīgo identificēšana

Kontroles mainīgo lielumu noteikšana ir pirmais eksperimenta plānošanas posms. Kontroles mainīgie tehniski ir netieši rādītāji tam, kas būs mūsu eksperimentālie mainīgie. Visi mainīgie lielumi, kuru ietekmi vēlamies pārbaudīt, eksperimenta laikā mainīsies dažādos diapazonos, bet kontroles mainīgais paliks nemainīgs.

Eksperimenta mērķa definēšana

Pirmais solis, lai noteiktu, kādi būs kontroles mainīgie, ir skaidri definēt eksperimenta mērķi. Eksperimenta mērķi cilvēks izskaidro, formulējot apgalvojumu vai izpētes jautājumu par eksperimentu, ko viņš vēlas veikt. Pētnieciskais jautājums ir izjautājošs apgalvojums par to, ko jūs pētīsiet un kāpēc tas ir interesanti/svarīgi. Piemēram, ja jūs pārbaudāt kāda faktora ietekmi uz kādu iznākumu, jums ir jānorāda, kāds ir šis faktors, ko jūs kontrolējat vai manipulējat, un tieši ko jūs mēra, lai noskaidrotu iznākumu. Šo divu lietu noteikšana ir pamats eksperimentālā plāna izveidei. Tas palīdz strukturēt eksperimentu tā, lai rezultātus patiešām varētu attiecināt uz pārbaudāmajiem mainīgajiem, nevis citiem faktoriem.

Uzskaitiet iespējamos ietekmējošos faktorus

Pēc eksperimenta mērķa definēšanas, identificējot visus potenciāli būtiskos faktorus, kas varētu ietekmēt atkarīgo mainīgo, kurš nav neatkarīgais mainīgais. Tie ir mainīgie lielumi, kas varētu iedarboties uz iznākumu un tādējādi padarīt rezultātus neobjektīvus vai ar lielām svārstībām. Šāda ietekmējošo faktoru identificēšana prasa skaidras zināšanas par pētāmo jomu un eksperimenta norises vietu. Piemēram, iespējamie ietekmējošie faktori varētu būt vides apstākļi, materiālu īpašības, dalībnieku īpašības un procedūras detaļas. Visu šo parametru uzskaitīšana ļauj ļoti viegli noteikt, kuriem no tiem jāpievērš uzmanība, lai nodrošinātu, ka formulētie eksperimenta rezultāti tiek uzskatīti par derīgiem un pieņemamiem.

Izvēlieties mainīgos, kurus kontrolēt

Pēc potenciālo parametru, kas kalpos kā kontrolējamie faktori, un to potenciālās ietekmes noteikšanas, otrs solis ir kontrolējamo mainīgo izvēle. Būtiski ir tas, ka šajā posmā kontrolējamie mainīgie lielumi ir jādefinē, pamatojoties uz to, cik liela ietekme katram no tiem būs uz atkarīgo mainīgo lielumu, un cik viegli vai dārgi būs kontrolēt šos parametrus. Iemesls ir tāds, ka tikai neatkarīgajam mainīgajam ir jārada ietekme uz atkarīgo mainīgo. Tas kalpo, lai līdzsvarotu kompromitējošo vajadzību eksperimentā kontrolēt tik daudzus mainīgos, lai būtu pārliecināti par kādu noteiktu saistību starp neatkarīgajiem un atkarīgajiem mainīgajiem, un vienkāršu vēlmi nepadarīt eksperimentu pārāk sarežģītu.

Nepieciešamības pēc kontroles racionalizēšana

Pēdējais solis ir panākt, lai tiktu racionāli pamatots, kāpēc identificētie mainīgie jākontrolē. Tas ietver paskaidrojumu par to, kā šādi identificēto mainīgo lielumu izmaiņas var izraisīt zināmas izmaiņas atkarīgajā mainīgajā un tādējādi izskaidrot vairākus priekšstatus, kas galu galā ir kļūdas. Pamatojums tam, kāpēc ir iekļauts katrs kontrolējamais mainīgais, ļaus jums pārliecināties, ka jūsu dizains ir labs, tādējādi attiecinot iegūtos rezultātus uz manipulācijām ar neatkarīgajiem mainīgajiem, nevis svešiem mainīgajiem. Tas pamatos elastīgu eksperimentu, kurā ir samazināta svešu mainīgo ietekme, tāpēc rezultāti būs precīzāki un ticamāki. Tas arī palīdz aprakstīt eksperimenta plānu citiem un nodrošina pētījuma pārredzamību un atkārtojamību.

Kontroles mainīgo piemēri

Sr. Nr.	Bieži izmantotais kontroles mainīgais	Mērķis un apraksts
1	Temperatūra	Nodrošināt vienmērīgu temperatūru visās eksperimentālajās grupās, lai novērstu temperatūras svārstību ietekmi uz rezultātiem.
2	Mitrums	Pastāvīga mitruma līmeņa uzturēšana, lai kontrolētu jebkādu mitruma ietekmi uz rezultātu.
3	Gaismas intensitāte	Lai gaismas apstākļi būtu vienādi, lai izvairītos no gaismas svārstībām, kas ietekmē eksperimentālos rezultātus.
4	Dienas laiks	Eksperimentu veikšana vienā un tajā pašā diennakts laikā, lai kontrolētu jebkādas diennakts svārstības, kas varētu ietekmēt rezultātus.
5	Aprīkojuma veids	Lai nodrošinātu mērījumu konsekvenci, visās grupās izmanto vienu un to pašu aprīkojumu vai instrumentus.
6	Materiālu avots	materiālu iegāde no viena un tā paša piegādātāja vai partijas, lai novērstu mainīgumu materiālu īpašību atšķirību dēļ.
7	Parauga lielums	Vienāda parauga lieluma nodrošināšana visās grupās, lai saglabātu statistisko spēku un līdzsvaru.
8	Dalībnieku demogrāfiskie dati	vecuma, dzimuma, sociālekonomiskā stāvokļa un citu demogrāfisko faktoru kontrole, lai samazinātu mainīgumu starp dalībniekiem.
9	Uztura patēriņš	Pārtikas vai uzturvielu uzņemšanas standartizēšana, pētot fizioloģiskos vai bioķīmiskos rezultātus.
10	Atpūtas un aktivitātes līmeņi	Atpūtas un aktivitātes modeļu regulēšana, lai kontrolētu fiziskās slodzes ietekmi.
11	Apmācība un instrukcijas	Nodrošināt konsekventu apmācību un instrukcijas visiem dalībniekiem, lai nodrošinātu vienādu izpratni un izpildi.
12	Iedarbības ilgums	Neatkarīgā mainīgā iedarbības laiks visās grupās ir vienāds.
13	Vides apstākļi	vides faktoru, piemēram, trokšņa, gaisa kvalitātes un citu apkārtējās vides apstākļu standartizēšana.
14	Apstrāde un kopšana	Nodrošināt, ka ar visiem pētāmajiem subjektiem vai paraugiem eksperimenta laikā rīkojas vienādi un rūpējas par tiem vienādi.
15	Mērīšanas metodes	Vienādu metožu un instrumentu izmantošana datu vākšanai, lai nodrošinātu mērījumu konsekvenci.
16	Nosacījumi pirms eksperimenta	apstākļu standartizēšana pirms eksperimenta sākuma, piemēram, dzīvnieku vai augu aklimatizācijas periodi.
17	Analīze pēc eksperimenta	konsekventu analīzes metožu izmantošana, lai nodrošinātu datu salīdzināmību dažādās eksperimentālajās grupās.
18	Randomizācija	Izlases neobjektivitātes kontrole, nejauši iedalot pētāmās personas eksperimentālajās un kontroles grupās.
19	Apžilbinošs	Vienīgi vai dubultaklu procedūru ieviešana, lai kontrolētu novērotāju vai dalībnieku neobjektivitāti.
20	Ģeogrāfiskā atrašanās vieta	Eksperimentu veikšana vienā un tajā pašā vietā, lai novērstu ģeogrāfisko atšķirību ietekmi uz rezultātiem.

Kontroles mainīgo loma eksperimentā

Kontroles mainīgo lomu var izprast dziļāk, ņemot vērā to ietekmi uz derīgumu un to funkciju alternatīvu skaidrojumu izslēgšanā.

Derīguma nodrošināšana

Validitāte attiecas uz to, cik precīzi eksperimenta rezultāti atspoguļo pētāmo parādību. Ir vairāki validitātes veidi, tostarp iekšējā validitāte (cik precīzi eksperiments parāda cēloņsakarības) un ārējā validitāte (cik lielā mērā rezultātus var attiecināt uz citiem apstākļiem).

Alternatīvu skaidrojumu izslēgšana

Viens no galvenajiem kontroles mainīgo mērķiem ir izslēgt alternatīvus novērojamo rezultātu skaidrojumus. Jebkurā eksperimentā atkarīgo mainīgo var ietekmēt vairāki faktori. Bez šo faktoru kontroles būtu grūti noteikt, vai novēroto ietekmi izraisa neatkarīgais mainīgais vai kāds cits mainīgais.

Kontroles mainīgie palīdz samazināt dažāda veida novirzes, kas citādi varētu izkropļot rezultātus. Piemēram, atlases novirzi var samazināt, kontrolējot tādus demogrāfiskos mainīgos lielumus kā vecums un dzimums. Līdzīgi procesuālo novirzi var samazināt, standartizējot procedūras dažādās eksperimentālajās grupās. Kontrolējot šos mainīgos lielumus, pētnieki var mazināt to neobjektivitātes faktoru ietekmi, kas citādi varētu sniegt alternatīvus rezultātu skaidrojumus.

Kontroles mainīgo nošķiršana no citiem mainīgajiem

Neatkarīgie un atkarīgie mainīgie

Kā definēts Indeed career guide, neatkarīgais mainīgais ir: "Mainīgais lielums, kas ir patstāvīgs un ko nemaina citi mainīgie vai faktori, kas tiek mērīti", savukārt atkarīgais mainīgais ir: "Mainīgais lielums, kas ir atkarīgs no citiem faktoriem, kas tiek mērīti, un ko var mainīt ar citiem faktoriem, kas tiek mērīti" lasīt vairāk. šeit.

Kontroles mainīgo lielumu uzraudzība un pielāgošana

Regulāra uzraudzība

Nepārtraukti kontrolēt kontroles mainīgos lielumus, izmantojot atbilstošus rīkus un metodes. Piemēram, izmantojiet diētas žurnālus, vingrojumu uzskaites ierīces un periodiskas veselības pārbaudes, lai nodrošinātu, ka dalībnieki ievēro pētījuma protokolu.

Īstenot randomizāciju

Izlases dalībniekus vai paraugus eksperimentālajās un kontrolgrupās iedaliet pēc nejaušības principa, lai mazinātu atlases novirzi un nodrošinātu, ka kontroles mainīgie ir vienmērīgi sadalīti.

Apžilbinošs

Ja iespējams, īstenojiet vienas vai dubultmaskētas procedūras, kurās dalībnieki un/vai pētnieki nezina grupu sadalījumu. Tas palīdz samazināt neobjektivitāti darbā un mērījumos.

Izaicinājumi kontroles mainīgo pārvaldībā

Slēpto mainīgo identificēšana

Iedomājieties pētījumu, kura mērķis ir novērtēt jaunas mācību metodes efektivitāti attiecībā uz skolēnu sasniegumiem matemātikā. Pētnieki salīdzina divas skolēnu grupas: vienai māca, izmantojot tradicionālo metodi (kontroles grupa), un otrai māca, izmantojot jauno metodi (eksperimentālā grupa). Galvenais panākumu rādītājs ir skolēnu rezultāti standartizētā matemātikas testā.

Slēptais mainīgais lielums: Skolēnu sociālekonomiskais statuss ir slēptais mainīgais lielums, kas var būtiski ietekmēt viņu mācību rezultātus. SES var ietekmēt piekļuvi tādiem resursiem kā privātas konsultācijas, grāmatas, vecāku atbalsts un labvēlīga mācību vide mājās.

Stratēģijas konsekvences nodrošināšanai

Standarta darbības procedūras (SOP): Sīki izstrādātu SOP ieviešana katram eksperimenta aspektam var palīdzēt nodrošināt, ka kontroles mainīgie tiek pārvaldīti konsekventi. SOP jāietver viss, sākot ar paraugu vākšanu un apstrādi un beidzot ar mērījumu veikšanu un reģistrēšanu.
Iekārtu kalibrēšana un apkope: Regulāra iekārtu kalibrēšana un apkope ir būtiska, lai nodrošinātu, ka mērījumi laika gaitā paliek nemainīgi. Viena un tā paša aprīkojuma izmantošana visās eksperimentālajās grupās var palīdzēt samazināt mainīgumu, ko izraisa instrumentu izmantošana.
Apmācība un uzraudzība: Nodrošināt, ka viss eksperimentā iesaistītais personāls ir rūpīgi apmācīts, var palīdzēt saglabāt konsekvenci. Regulāra uzraudzība un periodiska pārkvalifikācija var nodrošināt, ka procedūras tiek ievērotas pareizi visā pētījuma laikā.
Vides kontrole: Eksperimentiem, kas ir jutīgi pret vides apstākļiem, kontrolētas vides, piemēram, klimata kontrolētas telpas vai augšanas kameras, izmantošana var palīdzēt uzturēt nemainīgus apstākļus. Nepārtraukta vides mainīgo lielumu uzraudzība var palīdzēt ātri identificēt un novērst jebkādas novirzes.
Apžilbināšana: Slepenības metodes, kad persona, kas veic eksperimentu, nezina, kura grupa ir kontroles grupa un kura ir eksperimentālā grupa, var palīdzēt samazināt neobjektivitāti un nodrošināt, ka kontroles mainīgie tiek piemēroti vienādi.

Neraugoties uz šīm stratēģijām, kontroles mainīgo lielumu konsekvences uzturēšana var būt darbietilpīga un prasa rūpīgu uzmanību detaļām. Izmaiņas, pat ja tās ir nelielas, var būtiski ietekmēt rezultātus, jo īpaši eksperimentos, kuros atkarīgais mainīgais ir ļoti jutīgs pret kontroles mainīgo izmaiņām.

Mind the Graph: Mūsu platforma būs jūsu kontroles mainīgais

Efektīva rezultātu paziņošana seko pēc tam, kad jūsu eksperiments ir pabeigts un attiecīgi hipotēze ir pārbaudīta. Sniedziet informāciju par rezultātiem vienkāršā, skaidrā, saistošā un vizuālā veidā, lai nodrošinātu, ka jūsu pētījums sasniedz rezultātus un izraisa rezonansi cilvēkos. Būdami jūsu uzticams partneris, mēs varam jums palīdzēt šajā svarīgajā pētījuma daļā.

Neatkarīgi no tā, vai gatavojat plakātu akadēmiskai konferencei, rakstāt pētniecisku darbu vai veidojat grafisku kopsavilkumu, lai apkopotu savu pētījumu, mēs piedāvājam rīkus un pakalpojumus, kas atbalsta jūsu ilustrācijas. vietnē . Mind the Graph, mums ir lielisks rīks šo mērķu sasniegšanai. Mūsu platformā ir plaša bezmaksas ilustrāciju galerija ar tēmām, kas paredzētas zinātnisko pētījumu prezentācijām, ļaujot jums atrast piemērotāko grafiku, lai ilustrētu savus secinājumus. Izmantojot šīs ilustrācijas, var izstrādāt patīkamas grafikas ar mērķi kontekstualizēt attiecīgos šī pētījuma punktus.

Dizaineri sniedz arī personalizētu atbalstu, lai jūsu vizuālais noformējums būtu ne tikai precīzs no zinātniskā viedokļa, bet arī profesionāli noslīpēts. Sadarbība ar mūsu komandu nozīmē, ka jūs varat panākt lielāku vizuālo ietekmi ar savu pētījumu, ļaujot auditorijai viegli saprast darba sarežģītību un vērtību.

Mēs aicinām pētniekus iepazīties ar Mind the Graph piedāvātajiem bezmaksas resursiem un ekspertu izstrādes pieejamību; mēs varam palīdzēt ikvienam pētniekam - gan iesācējam, gan pieredzējušākam - labāk informēt par pētījumu rezultātiem.