實驗設計.PPT

* * 第四課 實驗設計 活動1 科學家陳博士欲設計一個實驗，以研究下列主題： 小睡對壽命的影響 試利用對照組別及實驗組別設計一個實驗，以研究上述主題。 （以流程表／腦圖說明實驗設計） 2. 若陳博士根據你的設計研究，試說明他可能遇到的困難。 3. 利用這種實驗設計（隨機化實驗設計）探究科學有何好處？ 活動1 (隨機化實驗設計) 整個族群 如：人類／動物／植物 隨機抽樣作實驗對象 實驗組別 對照組別 有接觸懷疑成因 無接觸懷疑成因 （懷疑成因） 檢查 結果 檢查結果 鳴謝：Stephen S. Carey ， A Beginner’s Guide to Scientific Method (1998) 4. 若陳博士根據你的設計研究，試說明他可能遇到的困難。 實驗成本昂貴及費時（需時數年之久）。 必須包含大量實驗對象，以取得可靠的統計數據。 必須維持其他可變因素不變（公平測試），但在現實中則難以控制。 若科學家想研究某種毒素對人體的影響，他萬萬不能從一個大族群裡隨機揀選實驗組別及對照組別。 註： 由於實驗設計保持其他懷疑因素不變，故隨機化實驗設計可為某項假設提供強而有力的論證。 5. 利用這種實驗設計（隨機化實驗設計）探究科學有何好處？ 活動2： 陳博士欲研究食水果和預防感冒之間的關係，於是從500間香港中學抽選5000名學生，以問卷形式了解他們的飲食習慣。他將學生分為兩組：定期吃水果的（每天）及甚少吃水果的（一星期少於三次）。前者為實驗組別，後者為對照組別。但由於前者人數大幅超逾後者，故陳博士減少實驗組別的人數，令兩組人數相同。 接著他以問卷調查了兩組學生，了解他們其後6個月患上感冒的頻密程度。 活動2： 任務2： 試以流程表說明上述實驗設計。 (1) 的實驗設計名為預期實驗設計。這種設計有何特色？ 預期實驗設計較隨機化實驗設計有何優勝之處？ 預期實驗設計有何限制？ 整個族群 如：人類／動物植物 預期實驗設計 無接觸懷疑成因的部分族群成員 有接觸懷疑成因的 其他族群成員 調整：如果實驗對象的數目遠超過對照組別的對象數目，我們會隨機抽走實驗對象，以減少兩個組別對象的數目差別，務求兩者對象數目相近。 最終實驗組別 最終控制組別 檢查結果 檢查結果 鳴謝：Stephen S. Carey ， A Beginner’s Guide to Scientific Method (1998) 初步實驗組別的對象 初步對照組別的對象 5. （1）的實驗名為預期實驗設計，這種設計有何特色？ 接觸到懷疑成因的對象（（1）定期吃水果的學生）被選為實驗組別，無接觸到懷疑成因的對象（較少吃水果的學生）則被選為對照組別。 研究／實驗較易實行，成本亦較低 可避免道德爭議 可從龐大的實驗主體群中抽取數據，提高實驗結果的準確性。 6. 預期實驗設計較隨機化實驗設計有何優勝之處？ 實驗及對照組別的篩選過程通常集中於單一的成因，因此，其他因素在篩選過程初段可能已產生影響（即接觸到懷疑成因的所選對象已受其他因素影響）。 7. 這種實驗設計有何限制？ 活動3 另一種實驗設計是在訂立研究目標與設計前，先行搜集數據。數據可抽取自過往的研究或調查，這種設計名為回顧實驗設計。 回顧設計：利用過往數據及研究找出因果。 主要詞彙： 懷疑成因（獨立變項） 懷疑效果（依變項） 實驗組別：從族群選出有懷疑效果（或治療後有改善）的實驗對象。 對照組別：從族群選出沒有懷疑效果（或治療後沒有改善）的實驗對象。 回顧實驗設計 整個族群 如：人類／動物 ／植物 研究過往的 實驗方法／治療 研究過往的 實驗方法／治療 比較數據，了解潛在因素是否存在差異 為新的研究提供數據／資料 調查或與 懷疑成因有關的過往研究紀錄 鳴謝：Stephen S. Carey ， A Beginner’s Guide to Scientific Method (1998) 有懷疑成因 的對象 無懷疑成因 的對象 X醫生欲利用回顧實驗設計，研究針灸與延長末期肝癌病人壽命之間的關係。以下的流程表是他的實驗設計： 懷疑成因：針灸 懷疑效果：延長末期肝癌病人的壽命 回顧實驗設計 族群 研究針灸與延長末期肝癌病人壽命的影響 接受針灸治療的病人（可能成因） 無接受針灸治療的病人 實驗組別 對照組別 1年後仍然健在的病人（%） 1年後仍然健在的病人（%） 任務3： 若針灸治療可延長末期肝癌病人的壽命，X醫生的研究會得出甚麼結果？ 回顧實驗設計有何優點和缺點？ 我們可以找出實驗組別和對照組別存活率百分比的差距。若實驗組別的病人一年後仍然健在的百分比顯著高於對照組別，則研究或可支持針灸治療與延長末期肝癌病人壽命之間的因果關係。 3. 若針灸治療可延長末期肝癌病人的壽命，X醫生的研究會得出甚麼結果？