Một cuộc bỏ phiếu trực tuyến thu thập三十 nghìn (thirty thousand) câu trả lời. Một khảo sát cẩn thận chỉ hỏi một nghìn người. Cái nào gần chân lý hơn? Cái nhỏ hơn, hầu như mỗi…
Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp
3.1
Chúng ta Có Nên Tin Dữ liệu thu thập được Không?
Chương trình
Hiểu biết bền vững (VAR-1): Vì sự biến thiên có thể ngẫu nhiên hoặc không, nên những kết luận đều mang tính bất định.
Mục tiêu học tập VAR-1.E: Xác định các câu hỏi cần trả lời về phương pháp thu thập dữ liệu. [Kỹ năng 1.A]
VAR-1.E.1 Các phương pháp thu thập dữ liệu không dựa trên yếu tố ngẫu nhiên dẫn đến kết luận không đáng tin cậy.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Một kết luận chỉ tốt bằng dữ liệu đứng sau nó. Cách thức thu thập dữ liệu quyết định những gì bạn có thể kết luận – liệu bạn có thể khái quát hóa cho quần thể, hay có thể khẳng định nguyên nhân và kết quả hay không. Dữ liệu thu thập kém thậm chí còn tệ hơn là không có gì.
3.2
Nghiên cứu Quan sát và Thực nghiệm
Chương trình
Hiểu biết bền vững (DAT-2): Cách chúng ta thu thập dữ liệu ảnh hưởng đến những gì chúng ta có thể và không thể nói về một quần thể.
Mục tiêu học tập DAT-2.A: Xác định loại hình nghiên cứu. [Kỹ năng 1.C]
DAT-2.A.1 Một quần thể bao gồm tất cả các đối tượng hoặc chủ thể quan tâm.
DAT-2.A.2 Một mẫu được chọn để nghiên cứu là một tập con của quần thể.
DAT-2.A.3 Trong nghiên cứu quan sát, các điều trị không được áp đặt. Các nhà nghiên cứu xem xét dữ liệu từ một mẫu cá nhân (hồi cứu) hoặc theo dõi một mẫu cá nhân vào tương lai để thu thập dữ liệu (tiên tiến) nhằm khám phá một chủ đề quan tâm về quần thể. Khảo sát mẫu là một loại nghiên cứu quan sát thu thập dữ liệu từ một mẫu nhằm tìm hiểu về quần thể mà mẫu đó được抽取 từ.
DAT-2.A.4 Trong thí nghiệm, các điều kiện khác nhau (điều trị) được gán cho các đơn vị thí nghiệm (tham gia viên hoặc chủ thể).
Mục tiêu học tập DAT-2.B: Xác định các khái quát hóa và kết luận thích hợp dựa trên các nghiên cứu quan sát. [Kỹ năng 4.A]
DAT-2.B.1 Chỉ thích hợp khi đưa ra các khái quát hóa về một quần thể dựa trên các mẫu được chọn ngẫu nhiên hoặc đại diện cho quần thể đó.
DAT-2.B.2 Một mẫu chỉ có thể khái quát hóa sang quần thể mà từ đó mẫu được chọn.
DAT-2.B.3 Không thể xác định các mối quan hệ nguyên nhân - kết quả giữa các biến sử dụng dữ liệu thu thập được từ một nghiên cứu quan sát.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Trong nghiên cứu quan sát, bạn đo lường các cá nhân mà không cố gắng tác động đến chúng. Nó có thể cho thấy sự liên kết, nhưng không phải nguyên nhân, vì các biến ẩn có thể giải thích mối liên hệ đó.
Trong thực nghiệm, bạn chủ động áp dụng một liệu pháp và so sánh các phản hồi. Một thực nghiệm được thiết kế tốt có thể thiết lập mối quan hệ nguyên nhân - kết quả.
Khám phá
Nghiên cứu quan sát hay thí nghiệm?
Trong một thí nghiệm, nhà nghiên cứu áp đặt can thiệp (và có thể chứng minh nguyên nhân); một nghiên cứu quan sát chỉ ghi lại những gì đang xảy ra sẵn (và chỉ có thể chứng minh mối liên hệ, không phải nguyên nhân).
3.3
Lấy mẫu ngẫu nhiên
Chương trình
Hiểu biết bền vững (DAT-2): Cách chúng ta thu thập dữ liệu ảnh hưởng đến những gì chúng ta có thể và không thể nói về một quần thể.
Mục tiêu học tập DAT-2.C: Xác định phương pháp lấy mẫu, dựa trên mô tả về một nghiên cứu. [Kỹ năng 1.C]
DAT-2.C.1 Khi một đối tượng từ quần thể chỉ có thể được chọn một lần, điều này được gọi là lấy mẫu không hoàn lại. Khi một đối tượng từ quần thể có thể được chọn nhiều lần, điều này được gọi là lấy mẫu hoàn lại.
DAT-2.C.2 Một mẫu ngẫu nhiên đơn giản (SRS) là một mẫu trong đó mọi nhóm có kích thước cho trước đều có cơ hội ngang nhau để được chọn. Phương pháp này là nền tảng cho nhiều loại cơ chế lấy mẫu. Một vài ví dụ về các cơ chế dùng để thu được SRSs bao gồm đánh số các cá nhân và sử dụng máy phát số ngẫu nhiên để chọn những ai được đưa vào mẫu, bỏ qua các trường hợp trùng lặp, sử dụng bảng số ngẫu nhiên, hoặc rút một lá bài từ bộ bài mà không hoàn lại.
DAT-2.C.3 Mẫu ngẫu nhiên phân tầng bao gồm việc chia một tổng thể thành các nhóm riêng biệt, gọi là các tầng, dựa trên các thuộc tính hoặc đặc điểm chung (sự phân nhóm đồng nhất). Trong mỗi tầng, một mẫu ngẫu nhiên đơn được chọn, và các đơn vị được chọn được kết hợp để tạo thành mẫu.
DAT-2.C.4 Mẫu cụm bao gồm việc chia một tổng thể thành các nhóm nhỏ hơn, gọi là các cụm. Lý tưởng nhất, có sự khác biệt bên trong mỗi cụm, và các cụm tương tự nhau về cấu trúc của chúng. Một mẫu ngẫu nhiên đơn các cụm được chọn từ tổng thể để tạo thành mẫu cụm. Dữ liệu được thu thập từ tất cả các quan sát trong các cụm đã chọn.
DAT-2.C.5 Mẫu ngẫu nhiên hệ thống là phương pháp mà các thành viên mẫu từ tổng thể được chọn theo một điểm bắt đầu ngẫu nhiên và một khoảng cách định kỳ cố định.
DAT-2.C.6 Tổng điều tra chọn tất cả các mục/đối tượng trong một tổng thể.
Mục tiêu học tập DAT-2.D: Giải thích tại sao một phương pháp lấy mẫu cụ thể là phù hợp hoặc không phù hợp cho một tình huống cho trước. [Kỹ năng 1.C]
DAT-2.D.1 Mỗi phương pháp lấy mẫu đều có ưu điểm và nhược điểm tùy thuộc vào câu hỏi cần trả lời và tổng thể từ đó mẫu sẽ được抽取.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Để tìm hiểu về quần thể, bạn cần lấy một mẫu. Lấy mẫu ngẫu nhiên bảo vệ chống lại thiên kiến chọn lọc và cho phép bạn khái quát hóa (nó không thể sửa chữa thiếu phủ, phản hồi không trả lời, hoặc thiên kiến phản hồi – xem bên dưới). Các thiết kế phổ biến:
Mẫu ngẫu nhiên đơn giản (SRS): mọi nhóm có kích thước được chọn đều có khả năng ngang nhau.
Phân tầng: chia quần thể thành các tầng tương đồng, sau đó lấy mẫu trong từng tầng.
Phân cụm: chia thành các cụm, ngẫu nhiên chọn toàn bộ các cụm.
Có hệ thống: chọn cứ mỗi $k$ cá nhân bắt đầu từ một điểm ngẫu nhiên.
Bốn thiết kế lấy mẫu ngẫu nhiên: ai được chọn, và làm thế nào
Mẫu tiện lợi hoặc mẫu phản hồi tự nguyện là không ngẫu nhiên và có thiên lệch.
Ví dụ minh họa. Để khảo sát một trường học, một quản trị viên liệt kê tất cả học sinh theo lớp và chọn ngẫu nhiên $20$ từ mỗi lớp. Đây là mẫu phân tầng – các lớp là các tầng – điều này đảm bảo mọi lớp đều được đại diện, khác với SRS có thể do may mắn mà抽取 ít người từ một lớp.
Kết quả ngẫu nhiên: xúc xắc tạo khả năng ngang nhau cho mỗi mặt trong điều kiện công bằng
3.4
Khi Lấy Mẫu Ra Sao
Chương trình
Hiểu biết bền vững (DAT-2): Cách chúng ta thu thập dữ liệu ảnh hưởng đến những gì chúng ta có thể và không thể nói về một quần thể.
Mục tiêu học tập DAT-2.E: Xác định các nguồn thiên lệch tiềm tàng trong các phương pháp lấy mẫu. [Kỹ năng 1.C]
DAT-2.E.1 Thiên lệch xảy ra khi một số phản ứng được ưu tiên có hệ thống so với những phản ứng khác.
DAT-2.E.2 Khi một mẫu chỉ bao gồm những người tình nguyện hoặc những người chọn tham gia, mẫu thường sẽ không đại diện cho tổng thể (thiên lệch phản hồi tự nguyện).
DAT-2.E.3 Khi một phần của tổng thể có cơ hội thấp hơn để được đưa vào mẫu, mẫu thường sẽ không đại diện cho tổng thể (thiên lệch che phủ dưới).
DAT-2.E.4 Những cá nhân được chọn cho mẫu nhưng không thể thu thập dữ liệu (hoặc từ chối trả lời) có thể khác biệt so với những cá nhân mà dữ liệu có thể thu thập được (thiên lệch không phản hồi).
DAT-2.E.5 Các vấn đề trong dụng cụ hoặc quy trình thu thập dữ liệu dẫn đến thiên lệch phản hồi. Ví dụ bao gồm các câu hỏi gây nhầm lẫn hoặc mang tính dẫn dắt (thiên lệch cách đặt câu hỏi) và các phản hồi do chính người trả lời cung cấp.
DAT-2.E.6 Các phương pháp lấy mẫu phi ngẫu nhiên (ví dụ: mẫu chọn theo tiện lợi hoặc phản hồi tự nguyện) làm tăng khả năng xuất hiện thiên lệch vì chúng không sử dụng may mắn để chọn các cá nhân.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Thiên lệch khiến ước lượng sai lệch hệ thống so với thực tế:
Che phủ không đầy đủ: một số nhóm bị loại khỏi khung lấy mẫu.
Không phản hồi: những người được chọn không trả lời.
Thiên lệch phản hồi: người trả lời không chính xác (câu hỏi xấu, chủ đề nhạy cảm).
Thiên lệch liên quan đến một lỗi nhất quán theo một hướng – tăng kích thước mẫu không khắc phục được nó.
Mẫu tiện lợi bỏ sót quần thể: thiên lệch len lỏi vào khi việc chọn không ngẫu nhiên
Hiểu biết dai dẳng (VAR-3): Các thực nghiệm được thiết kế tốt có thể thiết lập bằng chứng về mối quan hệ nhân quả.
Mục tiêu học tập VAR-3.A: Xác định các thành phần của một thực nghiệm. [Kỹ năng 1.C]
VAR-3.A.1 Các đơn vị thực nghiệm là các cá nhân (có thể là con người hoặc các đối tượng nghiên cứu khác) được gán các điều trị. Khi các đơn vị thực nghiệm bao gồm con người, đôi khi họ được gọi là người tham gia hoặc đối tượng.
VAR-3.A.2 Một biến giải thích (hoặc yếu tố) trong một thực nghiệm là một biến mà các mức độ của nó được thao tác chủ ý. Các mức độ hoặc sự kết hợp các mức độ của biến giải thích được gọi là các điều trị.
VAR-3.A.3 Một biến phản hồi trong một thực nghiệm là một kết quả từ các đơn vị thực nghiệm được đo sau khi các điều trị đã được áp dụng.
VAR-3.A.4 Một biến nhiễu trong một thực nghiệm là một biến liên quan đến biến giải thích và ảnh hưởng đến biến phản hồi, có thể tạo ra cảm giác sai lầm về mối liên hệ giữa hai biến.
Mục tiêu học tập VAR-3.B: Mô tả các yếu tố của một thực nghiệm được thiết kế tốt. [Kỹ năng 1.B]
VAR-3.B.1 Một thực nghiệm được thiết kế tốt nên bao gồm các yếu tố sau:
a. So sánh ít nhất hai nhóm điều trị, trong đó một nhóm có thể là nhóm đối chứng.
b. Gán/ngân sách ngẫu nhiên các điều trị cho các đơn vị thực nghiệm.
c. Lặp lại (nhiều hơn một đơn vị thực nghiệm trong mỗi nhóm điều trị).
d. Kiểm soát các biến nhiễu tiềm tàng khi phù hợp.
Mục tiêu học tập VAR-3.C: So sánh các thiết kế và phương pháp thực nghiệm. [Kỹ năng 1.C]
VAR-3.C.1 Trong thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên, các điều trị được gán cho các đơn vị thực nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên. Việc gán ngẫu nhiên có xu hướng cân bằng các hiệu ứng của các biến không được kiểm soát (biến nhiễu) để các khác biệt trong phản hồi có thể được quy cho các điều trị.
VAR-3.C.2 Các phương pháp để gán ngẫu nhiên các điều trị cho các đơn vị thực nghiệm trong thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên bao gồm sử dụng bộ phát số ngẫu nhiên, bảng giá trị ngẫu nhiên, rút thẻ không thay thế, v.v.
VAR-3.C.3 Trong thực nghiệm một mù, các đối tượng không biết điều trị nào họ đang nhận, nhưng các thành viên trong đội ngũ nghiên cứu thì biết, hoặc ngược lại.
VAR-3.C.4 Trong thực nghiệm hai mù, cả các đối tượng lẫn các thành viên trong đội ngũ nghiên cứu tương tác với họ đều không biết điều trị nào một đối tượng đang nhận.
VAR-3.C.5 Nhóm đối chứng là một tập hợp các đơn vị thực nghiệm không được giao điều trị quan tâm hoặc được giao điều trị với chất vô hiệu (placebo) nhằm xác định xem điều trị quan tâm có tác động hay không.
VAR-3.C.6 Hiệu ứng placebo xảy ra khi các đơn vị thực nghiệm có phản hồi với một chất placebo.
VAR-3.C.7 Đối với thiết kế khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, các điều trị được gán hoàn toàn ngẫu nhiên trong từng khối.
VAR-3.C.8 Khối đảm bảo rằng ở đầu thực nghiệm, các đơn vị trong mỗi khối giống nhau với nhau về ít nhất một biến khối. Thiết kế khối ngẫu nhiên giúp tách biệt biến đổi tự nhiên khỏi các khác biệt do biến khối.
VAR-3.C.9 Thiết kế cặp tương ứng là một trường hợp đặc biệt của thiết kế khối ngẫu nhiên. Sử dụng biến khối, các đơn vị thực nghiệm (dù là con người hay không) được sắp xếp thành từng cặp được phân loại dựa trên các yếu tố liên quan. Các cặp tương ứng có thể hình thành tự nhiên hoặc do nhà thí nghiệm tạo ra. Mỗi cặp đều nhận cả hai điều trị bằng cách gán ngẫu nhiên một điều trị cho một thành viên trong cặp và sau đó gán điều trị còn lại cho thành viên thứ hai của cặp. Thay vào đó, mỗi đơn vị thực nghiệm có thể nhận cả hai điều trị.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Các thí nghiệm tốt tuân theo ba nguyên tắc:
So sánh với nhóm đối chứng (thường là giả dược).
Phân bổ ngẫu nhiên đối tượng vào các phương pháp điều trị, để cân bằng các biến số khác.
Lặp lại: đủ đối tượng cho mỗi phương pháp điều trị để phát hiện hiệu ứng thực sự.
Một thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên so sánh nhóm điều trị với nhóm đối chứng
Nhiễu loạn xảy ra khi một biến số khác gắn liền với phương pháp điều trị nên không thể tách biệt tác động; phân bổ ngẫu nhiên giúp ngăn ngừa điều này. Che giấu ẩn ai đang nhận phương pháp điều trị nào để tránh hiệu ứng kỳ vọng: trong nghiên cứu một che giấu, chỉ một bên giữ bí mật (thường là đối tượng, hoặc chỉ những người đánh giá kết quả), trong khi trong nghiên cứu hai che giấu, cả đối tượng lẫn các nhà nghiên cứu tương tác với họ đều không biết, chặn đứng cả hiệu ứng giả dược và đánh giá thiên vị. Chia nhóm gộp các đối tượng giống nhau và phân bổ ngẫu nhiên trong từng nhóm con để giảm biến異.
Thử nghiệm lâm sàng: phân bổ ngẫu nhiên tách biệt điều trị khỏi đối chứng
Hiểu biết dai dẳng (VAR-3): Các thực nghiệm được thiết kế tốt có thể thiết lập bằng chứng về mối quan hệ nhân quả.
Mục tiêu Học tập VAR-3.D: Giải thích tại sao một thiết kế thực nghiệm cụ thể là phù hợp. [Kỹ năng 1.C]
VAR-3.D.1 Mỗi thiết kế thực nghiệm đều có những ưu điểm và nhược điểm tùy thuộc vào câu hỏi nghiên cứu, nguồn lực sẵn có và bản chất của các đơn vị thực nghiệm.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Khớp thiết kế với mục tiêu: dùng thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên cho đối tượng đồng nhất; thiết kế chia nhóm ngẫu nhiên khi một biến số đã biết (giới tính, tuổi) ảnh hưởng đến phản hồi; thiết kế cặp ghép khi mỗi đối tượng có thể đóng vai trò đối chứng của chính mình. Nêu cách bạn sẽ tiến hành phân bổ ngẫu nhiên.
3.7
Những Gì Thí Nghiệm Cho Phép Bạn Kết Luận
Chương trình
Hiểu biết dai dẳng (VAR-3): Các thực nghiệm được thiết kế tốt có thể thiết lập bằng chứng về mối quan hệ nhân quả.
Mục tiêu Học tập VAR-3.E: Giải thích kết quả của một thực nghiệm được thiết kế tốt. [Kỹ năng 4.B]
VAR-3.E.1 Suy luận thống kê quy các kết luận dựa trên dữ liệu cho phân phối từ đó dữ liệu được thu thập.
VAR-3.E.2 Việc gán ngẫu nhiên các điều trị cho các đơn vị thực nghiệm cho phép các nhà nghiên cứu kết luận rằng những thay đổi quan sát được quá lớn đến mức khó có thể xảy ra do ngẫu nhiên. Những thay đổi này được gọi là có ý nghĩa thống kê.
VAR-3.E.3 Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hoặc trong các nhóm điều trị thực nghiệm là bằng chứng cho thấy các điều trị đã gây ra hiệu ứng.
VAR-3.E.4 Nếu các đơn vị thực nghiệm được sử dụng trong một thực nghiệm đại diện cho một nhóm đơn vị lớn hơn, kết quả của thực nghiệm có thể được ngoại suy hóa cho nhóm lớn hơn. Việc chọn ngẫu nhiên các đơn vị thực nghiệm mang lại cơ hội tốt hơn để các đơn vị này là đại diện.
Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP
Hai câu hỏi quyết định phạm vi kết luận:
Phân bổ ngẫu nhiên đã dùng chưa? Nếu có, sự khác biệt có ý nghĩa có thể归因于 treatment (nguyên nhân) – đối với những đối tượng này.
Lấy mẫu ngẫu nhiên từ quần thể? Nếu có, kết quả chính quy hóa sang quần thể đó.
Chỉ có thí nghiệm có phân bổ ngẫu nhiên mới hỗ trợ tuyên bố nguyên nhân - kết quả; chỉ có lấy mẫu ngẫu nhiên mới hỗ trợ chính quy hóa. Hãy nêu rõ đúng những gì bạn có.
Ví dụ minh họa. Các nhà nghiên cứu phân bổ ngẫu nhiên $100$tình nguyện viên vào một loại thuốc mới hoặc giả dược, và nhóm thuốc cải thiện đáng kể hơn. Nhờ phân bổ ngẫu nhiên, sự cải thiện có thể归因于 thuốc (nguyên nhân) – nhưng vì các đối tượng không được lấy mẫu ngẫu nhiên, kết luận chỉ áp dụng cho những tình nguyện viên này và không tự động chính quy hóa cho tất cả mọi người.