METODOLOGIA I METODYKA NAUK PRZYRODNICZYCH

Prezentacja na temat: "METODOLOGIA I METODYKA NAUK PRZYRODNICZYCH"— Zapis prezentacji:

1 METODOLOGIA I METODYKA NAUK PRZYRODNICZYCH
Lucyna Wojas

2

3 Przypomnienie Hipoteza :
jednoznaczne stwierdzenie mówiące co jest potencjalnym wyjaśnieniem dla obserwacji [jakiegoś zjawiska]. możliwość jej weryfikacji: ODRZUCENIA lub POTWIERDZENIA

4 Sztuka eksperymentowania...
1. Odpowiednia grupa kontrolna 2. Randomizacja (lub eliminacja) wszystkich potencjalnych zmiennych zaburzających (confoundig variables)

5 Plan i specyfika eksperymentu
Natura jednostek eksperymentu Liczba i rodzaj zabiegów Właściwości miar odpowiedzi na zabieg

6 Najprostszy eksperyment
zmienna zależna (dependent variable) zmienna niezależna (independent variable)

7 wpływ zabiegu | treatment effect
grupa eksperymentalna | experimental group grupa kontrolna | control group

8 wpływ zabiegu | treatment effect
grupa eksperymentalna | experimental group grupa kontrolna | control group TREAT

9 wpływ zabiegu | treatment effect
grupa eksperymentalna | experimental group grupa kontrolna | control group TREAT

10 Najprostszy eksperyment
osobniki do zabiegów i kontroli powinny zostać przydzielone losowo zmienna niezależna (independent variable)

11 osobniki do zabiegu/ów i kontroli powinny być przypisane losowo
osobniki podlegające zabiegowi i kontroli muszą być traktowane jednakowo (poza zabiegiem)

12 osobniki do zabiegu/ów i kontroli powinny być przypisane losowo
osobniki podlegające zabiegowi i kontroli muszą być traktowane jednakowo (poza zabiegiem)

13 osobniki do zabiegu/ów i kontroli powinny być przypisane losowo
osobniki podlegające zabiegowi i kontroli muszą być traktowane jednakowo (poza zabiegiem)

14 Blocking – grupowanie Termin od eksperymentów rolniczych
Blok – fragment ziemi wybrany tak aby żyzność, czy położenie nie wpływało na zabieg

15 Blocking – grupowanie Jeśli jedna ze zmiennych może wpływać na wyniki eksperymentu możemy ją „poblokawać” np. młody średni stary Prędkość biegu Prędkość biegu Dieta A Dieta B Dieta A Dieta B

16 Zabieg eksperymentalny
Grupowanie Jeśli testujemy obiekt o różnych porach dnia powinniśmy mieć losową próbę (+/- równą) w każdej z nich zabieg rano południe wieczór Zabieg eksperymentalny Grupa 1 (N=12) Grupa 2 (N=11) Grupa 3 (N=13) Zabieg kontrolny Grupa 4 (N=11) Grupa 5 (N=13) Grupa 6 (N=12)

17 Completely randomised design - całkowita losowość
* Manipulujemy jedną zmienną * Pozostałe zmienne na tym samym poziomie (lub losowe i niewielkie odchylenie) * Możliwe kiedy inne czynniki poza zabiegiem nie są istotne (np.pogoda, płeć) plusy minusy Bezpośrednie porówanie gupy kontrolnej i eksperymentalnej Nie można testować interakcji pomiędzy zmiennymi Łatwy do przeprowadzenia i analizy

18 Obiekty eksperymentu

19 Rozkład zabiegów Chwytamy i podajemy testosteron
Chwytamy i podajemy flutamide Chwytamy i podajemy placebo

20 Rozkład zabiegów Chwytamy i podajemy testosteron
Chwytamy i podajemy flutamide Chwytamy i podajemy placebo

21 Wysiadywanie jaj i klucie piskąt
Rozkład zabiegów Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt

22 Wysiadywanie jaj i klucie piskąt
Rozkład zabiegów Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt

23 Wysiadywanie jaj i klucie piskąt
Rozkład zabiegów Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt

24 Wysiadywanie jaj i klucie piskąt
Rozkład zabiegów Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt

25 Wysiadywanie jaj i klucie piskąt
Rozkład zabiegów Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt Pseudozabiegi: Czas w sezonie Model = Zabieg x Pseudozabieg ŹLE!

26 Factorial design – zabieg czynnikowy
* Umożliwia równoczesne testowanie kilku czynników na obiekt eksperymentu (zabieg, płeć, pora dnia) * Pozwala na testowanie interakcji pomiędzy zmiennymi

27 Wysiadywanie jaj i klucie piskąt
Rozkład zabiegów Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt

28 Zmienna dodatkowa: Czas w sezonie
Rozkład zabiegów OK! Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt Zmienna dodatkowa: Czas w sezonie Model = Zabieg x Czas

29 Wyniki z poprawnego eksperymentu

30 Matched – pairs design eksperyment sparowany
Wykorzystywany kiedy spodziewamy się dużych różnic odpowiedzi pomiędzy osobnikami Każdy osobnik testowany jest przynajmniej dwa razy (sam dla siebie jest kontrolą)

31 Eksperyment sparowany
Wykorzystywany kiedy spodziewamy się dużych różnic odpowiedzi pomiędzy osobnikami Każdy osobnik testowany jest przynajmniej dwa razy (sam dla siebie jest kontrolą)

32 Repeated measures – powtarzane pomiary
Wielokrotne powtarzanie pomiarów jednego obiektu Umożliwia analizę nawet w przypadku braku niektórych pomiarów dla poszczególnych obiektów (GEE, GLMM) os. 1 2 3

33 Rozkład eksperymentów
1. 2. 3. 4. 5. Ustalanie terytoriów Parowanie się Wysiadywanie jaj i klucie piskąt 6. Zmienne dodatkowe: czas w sezonie, kolejność pseudopowtórzeń Model= Zabieg x Czas x Kolejność

34 4 pytania – Tinbergen 1963 Horyzont czasowy: AKTUALNY
Horyzont czasowy: HISTORYCZNY Bezpośredni Proximate Jak to działa? Jak się rozwija? Ostateczny Ultimate Do czego służy? Jak wyewoluował?

35 Badanie „rozwoju” Horyzont czasowy: AKTUALNY
Horyzont czasowy: HISTORYCZNY Bezpośredni Proximate Jak to działa? Jak się rozwija? Ostateczny Ultimate Do czego służy? Jak wyewoluował? Tinbergen 1963

36 Badanie „rozwoju” Longitudinal measurement – „wzdłużne” os. 1 2 3

37 Badanie „rozwoju” Cross-sectional experiment - przekrojowe os. 1 2 3

38 Wzdłużne vs. przekrojowe
Badana jest wielkość repertuaru hipotetycznego ptaka Samce dożywają do 5 lat Dla 10 samców odnotowywano wielkość repertuaru (w jednym lub więcej sezonów)

39 Wzdłużne vs. przekrojowe
Badania przekrojowe (każdy z ptaków miał raz oceniony repertuar w wieku 1-5) r=0.58

40 Wzdłużne vs. przekrojowe
Badania wzdłużne (każdy z ptaków miał co roku raz oceniony repertuar w wieku 1-5)

41 Wzdłużne vs. przekrojowe
To nie repertuar wzrasta z wiekiem ale ptaki o różnym repertuarze różnią się przeżywalnością

42 Błąd systematyczny Selekcjonowanie np. osobników do eksperymentów
Np. w badaniach dotyczących wchłaniania witaminy A u człowieka pod uwagę bierzemy tylko niebieskookie kobiety

43 Błąd systematyczny Selekcjonowanie np. osobników do eksperymentów
Np. ślimaki dzielą się na dorodne i niedorodne i tylko te pierwsze należy brać pod uwagę w badaniach

44 Błąd systematyczny Selekcjonowanie np. osobników do eksperymentów
Procedury próbkowania np. ...

45 Proporcje płci w populacjach nornika w środowiskach
o różnej presji drapieżniczej

46 Proporcje płci w populacjach nornika w środowiskach
o różnej presji drapieżniczej

47 Proporcje płci w populacjach nornika w środowiskach
o różnej presji drapieżniczej

48 prowadzi do błędnych lub niekonkluzywnych wyników
Błąd systematyczny Selekcjonowanie np. osobników do eksperymentów Procedury próbkowania prowadzi do błędnych lub niekonkluzywnych wyników

49 Kiedy osiągniemy sukces
Posiadamy odpowiednie możliwości techniczne

50 Kiedy osiągniemy sukces
Posiadamy odpowiednie możliwości techniczne Nie wprowadzamy błędu systematycznego (systematic bias) i minimalizujemy błąd losowy

51 Kiedy osiągniemy sukces
Posiadamy odpowiednie możliwości techniczne Nie wprowadzamy błędu systematycznego (systematic bias) i minimalizujemy błąd losowy Potrafimy określić, czy eksperyment przebiega oraz jest wykonywany prawidłowo!!!

52 Kiedy osiągniemy sukces
Posiadamy odpowiednie możliwości techniczne Nie wprowadzamy błędu systematycznego (systematic bias) i minimalizujemy błąd losowy Potrafimy określić, czy eksperyment przebiega oraz jest wykonywany prawidłowo!!!

53

54 Wrony i trąbiki Hipteza Błędy Eksperyment