Wat is ontwerp van experimenten?
Vooruitgang in technologie en wetenschappelijke kennis is vaak te danken aan winst in het gebruik van het juiste ontwerp van experimenten. Inzicht in dit statistische concept stelt onderzoekers in staat oorzaak-gevolg relaties toe te wijzen en vermoedens en vooroordelen uit de analyse van de resultaten te verwijderen. Zakelijke en economische vragen vereisen evenveel zorg als wetenschappelijk onderzoek bij het ontwerpen van experimenten.
In het wetenschappelijke ontwerp van experimenten probeert de onderzoeker de logische bewering te bewijzen: Als X, dan Y. Het tegenovergestelde moet ook worden aangetoond om een oorzaak-gevolg relatie vast te stellen: zo niet X, dan niet Y. Intuïtief begrijpen we , bijvoorbeeld, dat een plant water nodig heeft om te leven, en als de plant geen water ontvangt, zal deze sterven. Er bestaat daarom een oorzakelijk verband tussen de behoeften van de plant en water.
De onderzoeker probeert beide logische verklaringen te bewijzen door het gebruik van controlegroepen. In het ideale geval ervaren dezelfde proefpersonen tegelijkertijd dezelfde experimentele omstandigheden. Wanneer dit niet mogelijk is, zoals vaak het geval is in biologische experimenten, wordt een tweede groep proefpersonen in zoveel mogelijk factoren gekoppeld aan de eerste groep die de uitkomsten kunnen beïnvloeden. De werkzaamheid van een dieet kan bijvoorbeeld worden getest door een controlegroep te selecteren die vergelijkbaar is met de testgroep in leeftijd, inkomen, activiteitenniveau en aantal kinderen. In meer kritische experimenten zal het ontwerp van experimenten de feitelijke afstemming van individuele onderwerpen omvatten; dat wil zeggen, subject nummer 1A zal dezelfde leeftijd, geslacht, activiteitenniveau en startgewicht hebben als subject nummer 1B, maar zal het testdieet ontvangen, terwijl 1A dat niet zal doen.
Met factorontwerpen kan meer dan één variabele worden bestudeerd binnen hetzelfde experiment, maar met dezelfde strengheid als controlegroepen, door de waarschijnlijkheidswiskunde toe te passen. De doorbraken in genetica die door Mendel werden bereikt, waren te wijten aan factoriële experimenten en observaties. In deze experimenten worden twee of meer onafhankelijke factoren getest op twee of meer niveaus. Als een voorbeeld kunnen de proefpersonen worden verdeeld over drie onafhankelijke variabelen: normaal dieet, dieet A of dieet B. Elk van deze subgroepen wordt weer opgesplitst op basis van hoe lang het dieet wordt toegepast, hetzij drie weken of zes weken.
Statistische methoden zijn vrij eenvoudig toe te passen bij het ontwerpen van experimenten in de rijken van de natuurwetenschappen. In de sociale wetenschappen, waaronder gedragsstudies, zijn ze moeilijker. In de studie van economie en bedrijfskunde zijn de onderwerpen mensen en bedrijven. Deze onderwerpen lenen zich niet gemakkelijk om te studeren.
Marketingstudies zijn vaak afhankelijk van focusgroepen, wiens selectie zorgvuldig is. Kennis van het juiste ontwerp van experimenten is noodzakelijk om de selectiecriteria vast te stellen. Enquêtes, een veelgebruikt hulpmiddel van productmanagers en politieke fracties, hebben deze expertise ook nodig bij hun ontwerp.