Обещала в прошлый раз рассказать, как проверяется нулевая гипотеза при эксперименте? Рассказываю.
Для начала напомню то, что мы уже знаем о планировании эксперимента вообще и о нулевой гипотезе в частности:
Итак, мы уже знаем, что такое:
✅ независимая переменная - параметр, который не зависит ни от чего и ни от кого кроме воли экспериментатора. Экспериментатор его меняет по своему произволу;
✅ зависимая переменная - параметр, который зависит от независимой переменной и меняется, когда меняется она;
✅ нулевая гипотеза - это предположение о том, что связи между независимой переменной и зависимой переменной нет;
✅ альтернативная ей гипотеза (она же рабочая гипотеза) - это предположение, что между этими двумя параметрами связь-таки есть.
Исследование-эксперимент, собственно, и проводится для того, чтобы проверить рабочую гипотезу - догадку экспериментатора. Но начинается оно с проверки нулевой гипотезы. Если нулевая гипотеза неверна, то что это значит? Включаем логику. Значит верна гипотеза рабочая. Третьего не дано. Либо - либо.
А теперь новенькое, чего не было в предыдущих статьях. Для проверки нулевой гипотезы не обойтись без отрицательного контроля. Отрицательный контроль - это ещё и термин, который, если его не знать, может ввести в ступор при выполнении заданий №№ 22-23 на ЕГЭ по биологии. Что же это такое?
Отрицательный контроль
Это ситуация, созданная экспериментатором, при которой действие независимой переменной сводится к нулю. Независимая переменная как бы выключается. Все же прочие условия-параметры эксперимента сохраняются при этом неизменными (про сохранение прочих параметров неизменными - это важно!).
Позвольте-позвольте! Оно понятно, как можно выключить, скажем, действие электрического тока или свести к нулю действие цианида калия: не засовывайте пальцы в розетку и вытащите капсулу с цианидом изо рта, только и всего. А вот как убрать воздействие температуры или углекислого газа? Поместить объект в условия с температурой равной абсолютному нулю, то есть в небытие? Удалить весь углекислый газ из атмосферы? Нет, конечно. В таких ситуациях независимую переменную не приводят к нулю, а принимают её естественное природное значение. В данных примерах: температуру оставляют в лаборатории равной средней комнатной (примерно 22-23 градуса Цельсия), ну и углекислый газ не трогают, его концентрация обычно около 0,04% в атмосфере.
Однако есть параметр, который я до конца не представляю, как обнулить, окажись он независимой переменной. О нём - позже, в следующей статье.
Ну и для чего же он нужен этот отрицательный контроль экспериментатору? А для того, чтобы проверить нулевую гипотезу. Верна нулевая гипотеза – неверна гипотеза рабочая - сворачивай эксперимент, суши вёсла суши лабораторное оборудование.
Вот мы и подошли к ответу на вопрос статьи.
Как проверить нулевую гипотезу?
Ну, то есть как начать эксперимент?
✅1. Формулируем рабочую гипотезу и нулевую гипотезу.
✅2. Определяем независимую переменную и зависимую переменную.
✅3. Организуем отрицательный контроль: «выключаем» действие независимой переменной (если это возможно), либо оставляем её в естественных природных границах. Все прочие параметры в эксперименте не меняем!
✅4. Измеряем значение зависимой переменной при таких условиях. Фиксируем его, например, как З0.
✅5. Осуществляем экспериментальное воздействие, то есть меняем значение независимой переменной на любое другое.
✅6. Измеряем новое значение зависимой переменной. Фиксируем его, например, как З1.
✅7. Сравниваем два показателя зависимой переменной: З0 и З1.
✅8. Делаем вывод на основании следующей памятки:
- если З0 и З1 равны, значит верна нулевая гипотеза, а альтернативная ей (рабочая) гипотеза неверна;
- если З0 и З1 не равны, значит неверна нулевая гипотеза, а альтернативная ей (рабочая) гипотеза верна.
Тренируемся
Тренируемся на примере уже известного вам по предыдущим статьям гипотетического эксперимента с количеством лабораторных работ и успешностью на ЕГЭ:
Я как учитель хочу выяснить, как влияет количество лабораторных работ в 10-11 классах на успешность выпускников на ЕГЭ по биологии
Проходим все этапы проверки нулевой гипотезы:
📝1. Рабочая гипотеза - количество лабораторных работ влияет на балл на ЕГЭ.
Нулевая гипотеза - количество лабораторных работ не влияет на балл на ЕГЭ.
📝2. Независимая переменная - количество лабораторных работ.
Зависимая переменная - балл на ЕГЭ.
📝3. Отрицательный контроль: поскольку я не могу свести количество лабораторных работ к нулю (мне программа не позволяет), оставляю их ровно столько, сколько по программе требуется. Один из классов обучаю два года в таком режиме. Все прочие параметры (объём теоретического материала, количество проверочных и контрольных работ и так далее) оставляю без изменения.
📝4. Вычисляю средний балл ЕГЭ по биологии, полученный выпускниками данного класса (З0).
📝5. Экспериментальное воздействие: в другом классе добавляю несколько лабораторных работ в свою рабочую программу.
📝6. Вычисляю средний балл ЕГЭ по биологии, полученный выпускниками второго класса (З1).
📝7. Сравниваем два показателя зависимой переменной: З0 и З1.
📝8. Делаю вывод. Если З0 = З1, значит верна нулевая гипотеза и учителю нет никакой необходимости увеличивать количество лабораторных работ в старших классах. Если З0 > З1, то верна рабочая гипотеза, но увеличивать количество лабораторных всё же нельзя. Если З0 < З1, то верна рабочая гипотеза и есть смысл увеличить количество лабораторных работ для старшеклассников.
Ещё один пример проверки нулевой гипотезы
Отрицательный контроль:
