Einfache Experimente in der wissenschaftlichen Forschung

Ein einfaches Experiment wird von Forschern häufig verwendet, um festzustellen, ob Änderungen an einer Variablen zu Änderungen an einer anderen Variablen führen könnten, mit anderen Worten, um Ursache und Wirkung festzustellen. In einem einfachen Experiment, das beispielsweise die Wirksamkeit eines neuen Medikaments untersucht, können die Studienteilnehmer zufällig einer von zwei Gruppen zugeordnet werden: Eine davon ist die Kontrollgruppe und wird nicht behandelt, während die andere Gruppe die Versuchsgruppe ist das erhält die Behandlung, die untersucht wird.

Die Elemente eines einfachen Experiments

Ein einfaches Experiment besteht aus mehreren Schlüsselelementen:

Die experimentelle Hypothese. Dies ist eine Aussage, die vorhersagt, dass die Behandlung eine Wirkung hervorruft und daher immer als Ursache-Wirkungs-Aussage formuliert wird. Beispielsweise könnten Forscher eine Hypothese folgendermaßen formulieren: "Die Verabreichung von Medizin A wird zu einer Verringerung der Symptome von Krankheit B führen."
Die Nullhypothese. Dies ist eine Hypothese, dass die experimentelle Behandlung keine Auswirkungen auf die Teilnehmer oder abhängigen Variablen hat. Es ist wichtig zu beachten, dass das Versäumnis, einen Effekt der Behandlung zu finden, nicht bedeutet, dass es keinen Effekt gibt. Die Behandlung könnte sich auf eine andere Variable auswirken, die die Forscher im aktuellen Experiment nicht messen.
Die unabhängige Variable. Die vom Experimentator manipulierte Behandlungsvariable.
Die abhängige Variable. Dies bezieht sich auf die Reaktion, die die Forscher messen.
Die Kontrollgruppe. Dies sind die Personen, die zufällig einer Gruppe zugeordnet werden, aber keine Behandlung erhalten. Die Messungen der Kontrollgruppe werden mit denen der Versuchsgruppe verglichen, um festzustellen, ob die Behandlung einen Effekt hatte.

Die Versuchsgruppe. Diese Gruppe von Studienteilnehmern setzt sich aus zufällig ausgewählten Probanden zusammen, die die getestete Behandlung erhalten.

Ermittlung der Ergebnisse eines einfachen Experiments

Sobald die Daten aus dem einfachen Experiment gesammelt wurden, vergleichen die Forscher die Ergebnisse der Versuchsgruppe mit denen der Kontrollgruppe, um festzustellen, ob die Behandlung einen Effekt hatte. Aufgrund der immer vorhandenen Fehlermöglichkeit ist es nicht möglich, die Beziehung zwischen zwei Variablen hundertprozentig zu bestimmen. Es können beispielsweise unbekannte Variablen vorhanden sein, die das Ergebnis des Experiments beeinflussen.

Trotz dieser Herausforderung gibt es Möglichkeiten, festzustellen, ob mit größter Wahrscheinlichkeit eine sinnvolle Beziehung besteht. Zu diesem Zweck verwenden Wissenschaftler die Inferenzstatistik, einen Wissenschaftszweig, der sich mit Rückschlüssen auf eine Population befasst, die auf Maßnahmen beruhen, die anhand einer repräsentativen Stichprobe dieser Population getroffen wurden.

Der Schlüssel zur Feststellung, ob eine Behandlung einen Effekt hatte, ist die Messung der statistischen Signifikanz. Die statistische Signifikanz zeigt, dass die Beziehung zwischen den Variablen wahrscheinlich nicht zufällig ist und dass höchstwahrscheinlich eine reale Beziehung zwischen den beiden Variablen besteht.

Die statistische Signifikanz wird oft so dargestellt:

p < 0.05

Ein p-Wert von weniger als 0,05 zeigt an, dass die Ergebnisse wahrscheinlich zufällig sind und dass die Wahrscheinlichkeit, diese Ergebnisse zu erhalten, weniger als fünf Prozent beträgt. Es gibt verschiedene Methoden zur Messung der statistischen Signifikanz. Welches verwendet wird, hängt von der Art des Forschungsdesigns ab, das für das Experiment verwendet wurde.