Deney Tasarımları

Deney Tasarımının Amacı

Deney tasarımı, bir veya daha fazla bağımsız değişkenin (faktörün), kontrollü koşullar altında bilinçli olarak değiştirilerek bağımlı değişken (yanıt) üzerindeki etkisinin incelenmesi için deneyin planlanmasıdır. İyi bir deney tasarımı, neden-sonuç ilişkisi kurmayı, deneysel hatayı en aza indirmeyi ve sonuçların genellenebilirliğini sağlar. Modern deney tasarımının temelleri Ronald A. Fisher tarafından tarımsal araştırmalarda atılmıştır.

Temel Kavramlar

• Faktör: Etkisi incelenen bağımsız değişken (gübre türü, öğretim yöntemi).
• Düzey: Faktörün aldığı farklı değerler (üç farklı gübre dozu).
• İşlem (muamele): Deneysel birime uygulanan faktör düzeyi veya düzeyler bileşimi.
• Deneysel birim: İşlemin uygulandığı en küçük birim (tarla parseli, öğrenci).
• Deneysel hata: Aynı işlemi alan birimler arasındaki, kontrol edilemeyen değişkenlik.
• Kontrol grubu: İşlem uygulanmayan veya standart işlem uygulanan karşılaştırma grubu; plasebo etkisini ayırmak için kullanılır.

Deney Tasarımının Temel İlkeleri (Fisher)

• Rassallaştırma (randomizasyon): İşlemlerin deneysel birimlere tesadüfî olarak atanması; sistematik hataları ve yanlılığı önler, istatistiksel çıkarımın temelini oluşturur.
• Tekrarlama: Her işlemin birden fazla deneysel birime uygulanması; deneysel hatanın tahmin edilmesini ve sonuçların güvenilirliğinin artmasını sağlar.
• Bloklama (yerel kontrol): Deneysel birimlerin benzer özelliklere göre homojen gruplara (bloklara) ayrılması; bilinen değişkenlik kaynaklarının etkisini kontrol ederek deneysel hatayı azaltır.

Başlıca Deney Tasarımları

• Tamamen rassal tasarım: İşlemler deneysel birimlere tamamen tesadüfî atanır; birimlerin homojen olduğu durumlarda uygundur. Tek yönlü varyans analiziyle çözümlenir.
• Rassal tam blok tasarımı: Birimler homojen bloklara ayrılır ve her blokta bütün işlemler rassal olarak uygulanır. Bloklar arası farklılık hatadan ayrılır; iki yönlü varyans analiziyle çözümlenir.
• Latin kare tasarımı: İki değişkenlik kaynağının (satır ve sütun) aynı anda kontrol edildiği tasarım; her işlem her satırda ve her sütunda yalnız bir kez yer alır. İşlem sayısı satır ve sütun sayısına eşit olmalıdır.
• Faktöriyel tasarım: İki veya daha fazla faktörün tüm düzey bileşimlerinin birlikte incelendiği tasarım; faktörlerin ana etkileri ve faktörler arası etkileşim etkileri tahmin edilir. Örneğin 2 faktörlü ve her biri 3 düzeyli bir tasarımda 3 × 3 = 9 işlem vardır. Faktör sayısı arttıkça işlem sayısı hızla arttığı için kesirli faktöriyel tasarımlar kullanılabilir.
• Bölünmüş parseller tasarımı: Bir faktörün büyük birimlere (ana parsel), diğerinin küçük birimlere (alt parsel) uygulandığı tasarım.
• Tepki yüzeyi yöntemleri: Yanıtı optimize eden faktör düzeylerini bulmaya yönelik tasarımlar.

Deneysel ve Gözlemsel Çalışmalar

Deneysel çalışmada araştırmacı bağımsız değişkeni kontrol eder ve rassal atama yapar; bu nedenle nedensellik çıkarımı mümkündür. Gözlemsel çalışmada ise araştırmacı değişkenlere müdahale etmez, yalnız gözler; ilişki saptanabilir ancak karıştırıcı (karışan) değişkenler nedeniyle nedensellik kurmak zordur. Yarı deneysel çalışmalarda rassal atama yapılamaz. Ayrıca deneyde katılımcıların veya araştırmacının hangi grupta olunduğunu bilmemesi (tek kör, çift kör deney) yanlılığı azaltır.