Hoorcollege 9, het ontwerpen van experimenten
Statistiek, begint niet pas bij het verzamelen van data. Statistiek vertelt je namelijk ook hoe je een
experiment op moet zetten. Vaak wil je een schatting maken van een parameter en je moet je van te
voren dus al afvragen op welke manier je je experiment
neer moet zetten om conclusies te kunnen trekken uit
je resultaten. Denk hierbij bijvoorbeeld aan:
- Hoe zet ik mijn experiment op om zo min
mogelijk bias te krijgen? Als achteraf blijkt dat
je steekproef niet aselect was, heb je niks aan
je data.
- Hoe verkrijg ik de benodigde precisie?
- Hoe groot moet mijn steekproef zijn om mijn
onderzoeksvraag te beantwoorden?
Rechts zie je waar statistiek allemaal komt kijken in de
empirische cyclus.
Onderzoeksvraag, voor je een experiment gaat beginnen, moet je je eerst afvragen wat nu precies je
onderzoeksvraag is en of je je onderzoeksvraag zodanig kan stellen dat er een toetsbare statische
hypothese uit volgt. Je proefopzet is er vervolgens op gericht om data te vergaren die geschikt is om
de statische hypothese te testen. Zie hieronder hoe je een biologische hypothese om kan schrijven
naar een statische hypothese:
- Biologische: ‘Blootstelling aan stof A veroorzaakt kanker bij muizen.’
- Statische: ‘In een aselecte steekproef van muizen waarvan de helft werd blootgesteld aan A
(groep 1, aselect gekozen) en de andere helft aan een controlehandeling (groep 2), zal de
proportie van muizen die kanker ontwikkelen groter zijn in groep 1.’
Stap 1 in de cyclus is dus het opstellen van een statisch toetsbare onderzoeksvraag.
Proefopzet, als de mogelijkheid er is, moet je altijd voor een experimentele proefopzet kiezen. Bij
een experimenteel onderzoek bepaal jij welke eenheden welke behandeling krijgen en bij een
observationeel onderzoek heb je daar geen controle over. Bij een observationeel onderzoek weet je
dus niet of andere factoren een rol hebben gespeeld bij het bepalen wie welke behandeling kreeg.
Als jij deze bepaling zelf kan maken, kan je zorgen dat die aselect is en deze factoren dus wegvallen.
Voordelen van een experimenteel onderzoek zijn:
- Stelt je in staat causaliteit aan te tonen; observationeel onderzoek toont ten hoogste
correlaties aan.
- In experimenteel onderzoek worden ‘confounding variabels’ (=andere variabelen die een rol
kunnen spelen) geëlimineerd.
- Jij controleert de grootte van de verschillende behandelingsgroepen. Homogene verdeling
over behandelingsgroepen leidt tot een groter onderscheidingsvermogen (power).
In de werkelijkheid ben je vaak niet in staat om alles te controleren en randomiseren, maar doe dat
dat wel zo veel mogelijk.
Experimentele opzet, de voornaamste doelen bij het ontwerpen van je onderzoeksopzet, zijn:
1. Het vermijden van bias (we willen zuivere resultaten);
2. Het minimaliseren van de ongewenste effecten van sampling error en meetfouten (we willen
precieze schattingen).
Doel 1: bias, je kan bias voorkomen door:
- Een aselecte steekproef (ieder individu in de populatie heeft een even grote kans om in de
steekproef terecht te komen.)
- Randomiseren
- Simultane controle-experimenten
- blinderen
Randomiseren, randomiseer zo veel mogelijk aspecten van het experiment, zoals: de steekproef zelf,
de toewijzing van eenheden aan verschillende groepen etc.
Statistiek, begint niet pas bij het verzamelen van data. Statistiek vertelt je namelijk ook hoe je een
experiment op moet zetten. Vaak wil je een schatting maken van een parameter en je moet je van te
voren dus al afvragen op welke manier je je experiment
neer moet zetten om conclusies te kunnen trekken uit
je resultaten. Denk hierbij bijvoorbeeld aan:
- Hoe zet ik mijn experiment op om zo min
mogelijk bias te krijgen? Als achteraf blijkt dat
je steekproef niet aselect was, heb je niks aan
je data.
- Hoe verkrijg ik de benodigde precisie?
- Hoe groot moet mijn steekproef zijn om mijn
onderzoeksvraag te beantwoorden?
Rechts zie je waar statistiek allemaal komt kijken in de
empirische cyclus.
Onderzoeksvraag, voor je een experiment gaat beginnen, moet je je eerst afvragen wat nu precies je
onderzoeksvraag is en of je je onderzoeksvraag zodanig kan stellen dat er een toetsbare statische
hypothese uit volgt. Je proefopzet is er vervolgens op gericht om data te vergaren die geschikt is om
de statische hypothese te testen. Zie hieronder hoe je een biologische hypothese om kan schrijven
naar een statische hypothese:
- Biologische: ‘Blootstelling aan stof A veroorzaakt kanker bij muizen.’
- Statische: ‘In een aselecte steekproef van muizen waarvan de helft werd blootgesteld aan A
(groep 1, aselect gekozen) en de andere helft aan een controlehandeling (groep 2), zal de
proportie van muizen die kanker ontwikkelen groter zijn in groep 1.’
Stap 1 in de cyclus is dus het opstellen van een statisch toetsbare onderzoeksvraag.
Proefopzet, als de mogelijkheid er is, moet je altijd voor een experimentele proefopzet kiezen. Bij
een experimenteel onderzoek bepaal jij welke eenheden welke behandeling krijgen en bij een
observationeel onderzoek heb je daar geen controle over. Bij een observationeel onderzoek weet je
dus niet of andere factoren een rol hebben gespeeld bij het bepalen wie welke behandeling kreeg.
Als jij deze bepaling zelf kan maken, kan je zorgen dat die aselect is en deze factoren dus wegvallen.
Voordelen van een experimenteel onderzoek zijn:
- Stelt je in staat causaliteit aan te tonen; observationeel onderzoek toont ten hoogste
correlaties aan.
- In experimenteel onderzoek worden ‘confounding variabels’ (=andere variabelen die een rol
kunnen spelen) geëlimineerd.
- Jij controleert de grootte van de verschillende behandelingsgroepen. Homogene verdeling
over behandelingsgroepen leidt tot een groter onderscheidingsvermogen (power).
In de werkelijkheid ben je vaak niet in staat om alles te controleren en randomiseren, maar doe dat
dat wel zo veel mogelijk.
Experimentele opzet, de voornaamste doelen bij het ontwerpen van je onderzoeksopzet, zijn:
1. Het vermijden van bias (we willen zuivere resultaten);
2. Het minimaliseren van de ongewenste effecten van sampling error en meetfouten (we willen
precieze schattingen).
Doel 1: bias, je kan bias voorkomen door:
- Een aselecte steekproef (ieder individu in de populatie heeft een even grote kans om in de
steekproef terecht te komen.)
- Randomiseren
- Simultane controle-experimenten
- blinderen
Randomiseren, randomiseer zo veel mogelijk aspecten van het experiment, zoals: de steekproef zelf,
de toewijzing van eenheden aan verschillende groepen etc.
