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• Ramiro Cartuchi

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Conceptos y criterios de clasificación de los diseños experimentales. Principios generales de la experimentación

Estadística y Método Científico

Experimento

Proceso en su desarrollo “normal”.

Se introduce un cambio en el proceso.

Se evalúan los efectos de ese cambio.

EXPERIMENTO Un experimento es una pregunta que se hace a la Naturaleza, el resultado es su respuesta y es responsabilidad del científico el plantear bien esa pregunta e interpretar correctamente la respuesta.

Experimento Científico. Un buen experimento es el que nos lleva a obtener resultados concretos.

Es decir, avanzar en la solución del problema planteado.

¿QUÉ ES UN DISEÑO EXPERIMENTAL?  Es aquel en el cual se manipulan al menos una variable independiente.  Investigador tiene el poder de asignar al azar a los sujetos a los grupos experimentales. DISEÑO • Es un plan o un proyecto para conceptualizar la estructura de las relaciones entre las variables de un estudio de investigación. • No sólo dispone las relaciones del estudio, también implica como se controla la situación de investigación y como se analizaran los datos

Se pueden clasificar los experimentos según el grado de certidumbre o control de las variables que posean los científicos que lo llevan a cabo, en:

Pre-experimentos. •Aquellos en los que no hay un grupo de control, y que sirven como primer acercamiento a ciertos tópicos, es decir, en investigaciones exploratorias y descriptivas.

Cuasiexperimentos El término "cuasi-experimento" se refiere a diseños de investigación experimentales en los cuales los sujetos o grupos de sujetos de estudio no están asignados aleatoriamente. Los diseños cuasi-experimentales más usados siguen la misma lógica e

involucran la comparación de los grupos de tratamiento y control como en las pruebas aleatorias. En otros diseños, el grupo de

tratamiento sirve como su propio control (se compara el "antes" con el "después") y se utilizan métodos de series de tiempo para medir

el impacto neto del programa (Rossi y Freeman, 1993).

Factibilidad:

El desarrollo del proyecto es factible siempre que se pueda realizar las metas previstas y en el tiempo indicado

Requisitos para que un diseño sea considerado “experimental” Que haya manipulación intencional de una o más variables independientes. Que se “mida” el efecto de la(s) variable(s) independiente(s) sobre la(s) variable(s) dependiente(s). Que se tenga control de las variables externas (validez interna).

¿Qué significa manipular la(s) variable(s) independiente(s)? Intencionalmente el investigador introduce cambio(s) en el proceso “natural” o

“normal” de un fenómeno social.

Elementos clave en el diseño experimental 1. Replicación y pseudorreplicación: Replicar consiste en disponer al menos de dos unidades experimentales por cada tipo de tratamiento. La incorrecta consideración de lo que constituye una unidad experimental se conoce como pseudorreplicación. 2. Aleatorización y espaciamiento: Otro aspecto fundamental es la distribución de las réplicas en el espacio: un esquema de disposición espacial aceptable debe considerar la adecuada separación o espaciamiento (interspersion) de aquellas unidades experimentales con el mismo tratamiento. Lo ideal es una distribución aleatoria. 3. Control del diseño: Por control del diseño nos referimos a la consideración de otros elementos que tiene por objeto reducir el error experimental.

¿Qué significa el control de las variables? Esta condición de un experimento se refiere al control de las variables “externas” (también llamadas “extrañas” o “intervinientes”) en una situación experimental, ello determina la validez interna del estudio. Variable(s) Independiente(s)

Variable(s) Dependiente(s)

Variables “Extrañas”

Descripción del concepto El diseño experimental es una estructura de investigación donde al menos se manipula una variable y las unidades son asignadas aleatoriamente a los distintos niveles o categorías de la variable o variables manipuladas.

Variables del diseño experimental Tipo

Acción

V. Independiente

Manipulación

V. Dependiente

Medición

V. Extraña

Control

18

Papel de las variables en el contexto experimental Variable

Papel

V. Independiente

Causa

V. Dependiente

Efecto 19

V. Extraña

Confusión

Fundamentos del diseño experimental • Diseño experimental: [Krebs, 1999] Término que describe la estructura lógica de unexperimento. • Experimento: Es una operación o procedimiento para testar unahipótesis. • Unidad experimental: Es una unidad material (física), a la cual se aplica un tratamiento. Ejemplo: un animal, una persona, una máquina, una caja petri • Factor experimental o variable independiente: También denominadas variables experimentales independiente, que se codifican con letras mayúsculas, pueden ser cualitativas o cuantitativas. Ejemplo: Tipo de insumo, cantidad de insumo.

• Factor experimental o variable independiente: El efecto de los niveles o variantes de un factor experimental es observado a través de una/s variables denominadas respuesta, las cuales son previamente definidas. • Tratamientos: Las modificaciones de las variables independientes, resultado de la combinación de los diferentes niveles o variantes del factor experimental. Existen tratamientos simples (unifactoriales) y compuestos (experimentos factoriales). Los tratamientos se codifican con letras minúsculas y subíndices. • Testigo: Sujeto o tratamiento de comparación al llevar a cabo un experimento. • Unidades de muestreo: Elementos en los cuales se observa la variable respuesta. Unidad sobre la cual se mide el efecto del tratamiento.

• Replicación: Es la repetición de un tratamiento en varias unidades experimentales. • Variabilidad experimental: Efecto diferencial de los tratamientos, el error experimental o error de muestreo. • Error experimental: Variación que presenta la respuesta de unidades experimentales a los cuales se les ha aplicado un mismo tratamiento. • Error de muestreo: Se origina por la forma de agrupar las unidades experimentales para efecto de observar la respuesta que en ellas se produce.

Diseño experimental y análisis estadístico 4. Fundamentos del diseño experimental • Elementos clave en el diseño experimental 1. Reproducibilidad o replicaciones Es la característica del diseño que debe permitir la aplicación de un mismo tratamiento a varias unidades experimentales. 2. Aleatorización Se refiere a la asignación de los tratamientos y de su orden de aplicación a las unidades experimentales, de tal forma que se garantice la validez de la inferencia estadística y se elimine la presencia de sesgos en el análisis. 3. Control del diseño Se refiere a las medidas que se toman para controlar el error experimental dentro del diseño, por medio de la técnica de formación de bloques , donde las unidades experimentales sean relativamente iguales .

El control incluye tres aspectos importantes 1. Agrupamiento Colocación de un conjunto de unidades experimentales homogéneas en grupos, de manera que estos puedan sujetarse a distintos tratamientos. 2. Bloqueo Distribución de las unidades experimengtales en bloques, de tal manera que estas dentro de un mismo bloque sean relativamente homogéneas. 3. Balanceo Construcción de diseños que presenten igual cantidad de unidades experimentales por grupos

Diseño experimental y análisis estadístico Fundamentos del diseño experimental • Elementos clave en el diseño experimental 3. Control del diseño Para reducir el error experimental (es decir, para que las conclusiones delas comparaciones estadísticas sean más precisas), hay que considerar: a) usar unidades experimentales más homogéneas; b) usar información de variables adicionales medidas en cadaunidad experimental (análisis de lacovarianza); c) usar más réplicas; d) usar un diseño experimental más eficiente: diseños equilibrados o “balanceados” (balancing) y uso de bloques (blocking).

Diseño experimental y análisis estadístico Fundamentos del diseño experimental • Factores (efectos) fijos y factores (efectos)aleatorios Una variable la consideramos factor fijo cuando sus niveles o valores son considerados de interés específico en la investigación y son seleccionados o “deliberadamente”. Una variable la consideramos como factor aleatorio cuando sus niveles o valores se seleccionan aleatoriamente entre todos los posibles. [No confundir con el concepto de variable aleatoria.] Los efectos fijos son los que analizamos normalmente sobre observaciones estadísticamente independientes. Los efectos aleatorios surgen cuando tenemos más de una observación en cada unidad experimental(Venables y Ripley 2002). Según los factores considerados, tenemos diseños (y modelos estadísticos) fijos, aleatorios o mixtos (si incluyen ambos tipos deefectos).

Diseño experimental y análisis estadístico Fundamentos del diseño experimental • Tipos de diseño experimental (Krebs1999) 1. 2. 3. 4.

Modelos lineales aditivos Diseños factoriales Diseños de bloques aleatorios Diseños split-plot

5. 6. 7. 8.

Diseños anidados Diseños de cuadrado latino Diseños de medidas repetidas Estudios de impacto ambiental

• Tipos (en función de la naturaleza de lasvariables) (Gotelli y Ellison 2004) Variable independiente

Variable dependiente

Continua

Categórica

Continua

Regresión

ANOVA

Regresión logística

Tabular

Categórica