Kontrola naukowa - Scientific control

Weź identyczne rosnące rośliny ( Argyroxiphium sandwicense ) i podaj połowę z nich nawozem. Jeśli istnieją różnice między zabiegiem nawożonym i nienawożonym, różnice te mogą wynikać z nawozu, o ile nie wystąpiły inne czynniki zakłócające, które wpłynęły na wynik. Na przykład, jeśli nawóz został rozprowadzony ciągnikiem, ale nie użyto ciągnika do zabiegu nawożenia , to efekt działania ciągnika musi być kontrolowany.

Kontrola naukowa jest eksperyment lub obserwację zaprojektowany, aby zminimalizować skutki zmiennych innych niż zmiennej niezależnej (tj zakłócające zmienne ). Zwiększa to wiarygodność wyników, często poprzez porównanie pomiarów kontrolnych z innymi pomiarami. Kontrole naukowe są częścią metody naukowej .

Kontrolowane eksperymenty

Kontrole eliminują alternatywne wyjaśnienia wyników eksperymentalnych, zwłaszcza błędy eksperymentalne i stronniczość eksperymentatora. Wiele kontroli jest specyficznych dla typu przeprowadzanego eksperymentu, jak w przypadku markerów molekularnych używanych w eksperymentach SDS-PAGE i może po prostu mieć na celu zapewnienie, że sprzęt działa prawidłowo. Wybór i stosowanie odpowiednich kontroli w celu zapewnienia, że ​​wyniki eksperymentalne są prawidłowe (na przykład brak zmiennych zakłócających ) może być bardzo trudne. Pomiary kontrolne mogą być również wykorzystywane do innych celów: na przykład pomiar szumu tła mikrofonu przy braku sygnału pozwala na odjęcie szumu od późniejszych pomiarów sygnału, dając w ten sposób przetworzony sygnał o wyższej jakości.

Na przykład, jeśli badacz podaje eksperymentalny sztuczny słodzik sześćdziesięciu szczurom laboratoryjnym i zauważa, że ​​dziesięć z nich zachoruje, przyczyną może być sam słodzik lub coś niepowiązanego. Inne zmienne, które mogą nie być oczywiste, mogą kolidować z projektem eksperymentalnym. Na przykład sztuczny słodzik może być zmieszany z rozcieńczalnikiem i może to być rozcieńczalnik, który powoduje efekt. Aby kontrolować działanie rozcieńczalnika, ten sam test przeprowadza się dwukrotnie; raz ze sztucznym słodzikiem w rozcieńczalniku, a drugi zrobiono dokładnie w ten sam sposób, ale z użyciem samego rozcieńczalnika. Teraz eksperyment jest kontrolowany pod kątem rozcieńczalnika, a eksperymentator może odróżnić słodzik, rozcieńczalnik i nietraktowany. Kontrole są najczęściej konieczne, gdy mylący czynnik nie może być łatwo oddzielony od podstawowych zabiegów. Na przykład może być konieczne użycie traktora do rozsiewu nawozu tam, gdzie nie ma innego praktycznego sposobu rozsiewu nawozu. Najprostszym rozwiązaniem jest zastosowanie zabiegu, w którym ciągnik porusza się po działkach bez rozrzucania nawozu i w ten sposób kontroluje się efekty ruchu ciągnika.

Najprostsze rodzaje kontroli to kontrola negatywna i pozytywna i obie znajdują się w wielu różnych typach eksperymentów. Te dwie kontrole, gdy obie są skuteczne, zwykle wystarczają do wyeliminowania większości potencjalnych zmiennych zakłócających: oznacza to, że eksperyment daje wynik negatywny, gdy oczekiwany jest wynik negatywny, a wynik pozytywny, gdy oczekiwany jest wynik pozytywny.

Negatywny

Jeżeli istnieją tylko dwa możliwe wyniki, np. pozytywny lub negatywny, jeśli grupa leczona i kontrola negatywna dają wynik negatywny, można wywnioskować, że leczenie nie przyniosło efektu. Jeżeli zarówno grupa leczona, jak i kontrola negatywna dają wynik pozytywny, można wywnioskować, że w badane zjawisko jest zaangażowana zmienna zakłócająca , a pozytywne wyniki nie są wyłącznie wynikiem leczenia.

W innych przykładach wyniki mogą być mierzone jako długość, czas, procenty i tak dalej. W przykładzie testowania leków możemy zmierzyć odsetek wyleczonych pacjentów. W tym przypadku uważa się, że traktowanie nie przynosi efektu, gdy grupa leczona i kontrola negatywna dają takie same wyniki. Pewna poprawa jest oczekiwana w grupie placebo ze względu na efekt placebo , a ten wynik wyznacza punkt odniesienia, w stosunku do którego leczenie musi ulec poprawie. Nawet jeśli grupa leczona wykazuje poprawę, należy ją porównać z grupą placebo. Jeśli grupy wykazują ten sam efekt, to leczenie nie było odpowiedzialne za poprawę (ponieważ tyle samo pacjentów zostało wyleczonych bez leczenia). Leczenie jest skuteczne tylko wtedy, gdy grupa leczona wykazuje większą poprawę niż grupa placebo.

Pozytywny

Do oceny ważności testu często stosuje się kontrole pozytywne . Na przykład, aby ocenić zdolność nowego testu do wykrywania choroby (jego czułość ), możemy porównać go z innym testem, o którym już wiadomo, że działa. Dobrze ugruntowany test jest kontrolą pozytywną, ponieważ już wiemy, że odpowiedź na pytanie (czy test działa) jest twierdząca.

Podobnie, w teście enzymatycznym do pomiaru ilości enzymu w zestawie ekstraktów, kontrola dodatnia byłaby testem zawierającym znaną ilość oczyszczonego enzymu (podczas gdy kontrola ujemna nie zawierałaby enzymu). Kontrola pozytywna powinna wykazywać dużą aktywność enzymatyczną, podczas gdy kontrola negatywna powinna dawać bardzo niską lub zerową aktywność.

Jeśli kontrola pozytywna nie daje oczekiwanego wyniku, może być coś nie tak z procedurą eksperymentalną i eksperyment jest powtarzany. W przypadku trudnych lub skomplikowanych eksperymentów wynik kontroli pozytywnej może również pomóc w porównaniu z wynikami poprzednich eksperymentów. Na przykład, jeśli ustalono, że dobrze ugruntowany test na chorobę ma taki sam efekt, jak odkryto przez poprzednich eksperymentatorów, oznacza to, że eksperyment jest wykonywany w taki sam sposób, jak poprzedni eksperymentatorzy.

Jeśli to możliwe, można zastosować wiele kontroli pozytywnych — jeśli istnieje więcej niż jeden test na chorobę, o którym wiadomo, że jest skuteczny, można przetestować więcej niż jeden. Wiele kontroli pozytywnych umożliwia również dokładniejsze porównania wyników (kalibracja lub standaryzacja), jeśli oczekiwane wyniki kontroli pozytywnych mają różne rozmiary. Na przykład, w omówionym powyżej teście enzymatycznym, standardową krzywą można wytworzyć przez wykonanie wielu różnych próbek z różnymi ilościami enzymu.

Randomizacja

W randomizacji grupy, które otrzymują różne eksperymentalne terapie, są określane losowo. Chociaż nie gwarantuje to, że nie ma różnic między grupami, zapewnia jednak równomierne rozłożenie różnic, co koryguje błędy systematyczne .

Na przykład w doświadczeniach, w których ma to wpływ na plon upraw (np. żyzność gleby ), eksperyment można kontrolować, przypisując zabiegi do losowo wybranych działek ziemi. Łagodzi to wpływ zmian składu gleby na plon.

Ślepe eksperymenty

Oślepiający jest praktyka informacji u źródła, które mogą uprzedzeń eksperymentu. Na przykład uczestnicy mogą nie wiedzieć, kto otrzymał aktywne leczenie, a kto otrzymał placebo . Gdyby informacje te stały się dostępne dla uczestników badania, pacjenci mogliby otrzymać większy efekt placebo , badacze mogliby wpłynąć na eksperyment, aby spełnić ich oczekiwania ( efekt obserwatora ), a oceniający mogliby podlegać błędowi potwierdzenia . Niewidomy może zostać nałożony na każdego uczestnika eksperymentu, w tym badanych, badaczy, techników, analityków danych i oceniających. W niektórych przypadkach może być konieczna fikcyjna operacja, aby uzyskać oślepienie.

W trakcie eksperymentu uczestnik zostaje odślepiony, jeśli wywnioskuje lub w inny sposób uzyska informacje, które zostały przed nim zamaskowane. Odślepienie, które następuje przed zakończeniem badania, jest źródłem błędu eksperymentalnego, ponieważ błąd, który został wyeliminowany przez zaślepienie, zostaje ponownie wprowadzony. Odślepienie jest powszechne w ślepych eksperymentach i musi być mierzone i raportowane. Meta-badania ujawniły wysoki poziom odślepienia w badaniach farmakologicznych. W szczególności słabo zaślepione są próby leków przeciwdepresyjnych . Wytyczne dotyczące raportowania zalecają, aby wszystkie badania oceniały i zgłaszały odślepienie. W praktyce bardzo niewiele badań ocenia odślepienie.

Oślepienie jest ważnym narzędziem metody naukowej i znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach badań. W niektórych dziedzinach, takich jak medycyna , uważa się ją za niezbędną. W badaniach klinicznych próba, która nie jest ślepa, nazywana jest próbą otwartą .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki