실험 설계

실험 설계

• 변수가 달라지는 조건들에 대한 가설을 세우고, 이를 입증하기 위한 작업을 설계하는 것
• 타당성, 신뢰성, 재현가능성을 고려해야
• 독립 변수 independent variable: 원인, 예측을 위한 정보, 실험에서 통제되는 변수
• 종속 변수 dependent variable: 결과, 예측의 대상, 독립변수에 따라 달라지는 변수
• 외생 변수 extraneous variables: 실험의 독립/종속 변수가 아닌 변수
• 혼입 변수(confounding variable): 종속 변수에 영향을 미치는 외생 변수
  • 일정 범위로 고정시키거나 통계적으로 통제

실험 설계의 단계

• 변수 정의 및 가설 작성
• 실험적 처치 설계
• 대상자를 처치 집단에 할당
• 종속 변수 측정

변수 정의 및 가설 설정

실험적 처치 설계

• 독립변수의 범위를 설정
  • 예) 토양 온난화 실험:
    • 자연 범위 내에서
    • 미래의 온난화를 모방하기 위해 더 넓은 범위의 온도에서
    • 자연적으로 가능한 극한 범이까지
• 독립변수의 조밀함을 설정
  • 예) 전화 사용 및 수면
    • 예/아니오
    • 전화 사용 안 함, 잠깐 사용함, 오래 사용
    • 분 단위로 측정

실험 설계의 종류

• 개체 간 설계: 조건마다 다른 사람을 참여시킨다
  • 흔히 많이 하는 실험 방식(예: 신약 개발)
  • 조건마다 개체를 무작위로 할당하는 것이 중요
  • 이중맹검(double blindness): 실험 중 어느 개체가 어느 조건인지 개체도 모르고, 실험자도 모르게 하는 것
• 개체 내 설계: 같은 사람을 모든 조건에 참여시킨다
  • 한 개체가 모든 조건에 참여하는 것
  • 외생변수를 잘 통제할 수 있음. 단, 조건의 순서에 균형을 맞춰야
  • 개체가 실험 조건을 눈치채고 영향을 받을 수 있음
  • 모든 종류의 실험에 가능한 것은 아님(예: 신약 개발)

대상자를 처치 집단에 할당

• 대상자를 처치군과 대조군에 무작위로 할당
• 무작위화
• 완전 무작위 설계: 모든 대상자를 무작위로 할당(단순 무작위 추출)
• 무작위 블록 설계: 대상자를 그룹화한 후, 각 그룹 내에서 무작위 할당(층화 추출)

준실험 quasi-experiment

• 무작위화가 현실적/윤리적으로 불가능할 경우
• 동등하지 않은 그룹 설계
  • 비슷한 기존의 두 그룹을 각각 실험군과 대조군으로 지정
  • 예: 학교 2개를 골라 한 학교에서는 기존 방과 후 프로그램을 실시하고, 다른 학교에서는 새로운 프로그램을 실시
• 회귀 불연속
  • 어떤 점수에 따라 집단이 나눠지는 경우, 컷오프 점수에 가까운 개체들을 비교
  • 예: 특정 시험에 통과한 사람만 받을 수 있는 교육의 효과를 측정하기 위해 컷오프 점수의 위 아래 5점 내에 있는 사람들을 비교
• 자연 실험
  • 외부 사건이나 상황이 개체들을 거의 무작위로 할당하는 경우
  • 예: 복권 구매자들 중 복권 당첨자와 낙첨자의 차이를 비교