Принципи організації експериментів

Зрозуміло, що для того, щоб застосовувати статистичні методи, ми повинні мати надійні дані. Задля цього, наш експеримент повинен бути належним чином спланованим. Основні принципи планування експерименту (design of experiment) були сформульовані англійським математиком і генетиком сером Рональдом Фішером (кілька статистичних тестів, названих його іменем, ми будемо далі розглядати).

Отже, основні принципи є такими:

• повторюваність - результат одиничного вимірювання не може бути підставою для висновків стосовно досліджуваного явища, для отримання надійних результатів ми повинні отримати певну мінімальну кількість даних; такий мінімум встановлюється залежно від експериментальної процедури та мети дослідження;
• рандомізація - якщо на різні групи досліджуваних об'єктів в експерименті будуть діяти різні фактори, і немає спеціальних причин формувати особливі комбінації об'єкт + фактор, формування таких поєднань повинно здійснюватися випадковим чином; в історії науки відомо багато прикладів, коли порушення цього принципу призводило до неусвідомлюваної помилки у результатах експерименту;
• однорідність - об'єкти, обрані для дослідження повинні якомога менше різнитися один від одного, інакше ефект від внутрішньогрупової варіабельності об'єктів може виявитися сильнішим за досліджуваний фактор; наприклад, ми обираємо лабораторних тварин приблизно одного віку, однієї статі, утримаємо їх в однакових умовах;
• блокіровка - виділення з обстежуваних об'єктів певних блоків, що різняться якимось характеристиками, якщо з певних причин ми не можемо таку характеристику дотримати однорідною; наприклад, якщо ми досліджуємо дію певних ліків на пацієнтів, ми можемо (і повинні) окремо оцінити їх вплив на чоловіків і жінок, в даному випадку стать є критерієм виділення блоків даних;
• контроль - результати вивчення дії певного фактору повинні контролюватися паралельним експериментом, структура якого є ідентичною основному, за виключенням дії досліджуваного фактора; контроль є необхідним особливо у складних експериментах, де піддослідні об'єкти піддаються комплексним впливам, лише один з яких є досліджуваним фактором (наприклад, хірургічна операція); однією з форм контролю є реєстрація експериментальних показників до початку дії досліджуваного фактору (реєстрація базальних, фонових значень - baseline).

В простому експерименті контрольна і дослідна група відрізняються наявністю лише одного досліджуваного фактора, а аналіз зводиться до порівняння двох наборів даних. Складні форми експериментів можуть передбачати одночасний вплив на досліджувані об'єкти кількох факторів різної інтенсивності - це може оптимізувати тривалість проведення експерименту та необхідні матеріальні ресурси, проте вимагає більш складних методів аналізу.

По можливості експеримент повинен проводитися "сліпим" методом. Простий сліпий метод - це процедура, коли піддослідний об'єкт не знає (якщо це людина) або не може знати (тварина) про особливості експерименту (наприклад, чи дається лікарська речовина, чи плацебо), проте дослідник має повну інформацію. При подвійному сліпому методі ключові параметри експерименту не відомі не тільки обстежуваному, а й експериментатору. Зауважимо, що сліпий метод повинен використовуватися не тільки під час безпосередньо експерименту, а і під час аналізу отриманих даних, задля чого результати кодуються таким чином, щоб у кодах не було інформації про параметри досліду. Використання сліпого методу дозволяє уникнути помилок суб'єктивного характеру, частина з яких може несвідомо виникати в силу описаних вище когнітивних упереджень.

За посиланням можна прочитати кілька наочних прикладів, коли невірно спланований експеримент або невірна обробка його результатів призвела до невірних висновків.