Een introductie tot experimenteel onderzoek

In een experiment manipuleer je een of meerdere onafhankelijke variabelen, waarna je het effect op een of meerdere afhankelijke variabelen meet. Bij een experimenteel design bedenk je een procedure om hypothesen te toetsen.

Een goed experimenteel design vraagt om een goed begrip van dat wat je wilt onderzoeken. Zo moet je eerst bepalen welke variabelen van belang zijn en hoe ze gerelateerd zijn (stap 1) voordat je toetsbare voorspellingen kunt doen (stap 2).

De mate waarin je je onafhankelijke variabelen manipuleert (stap 3), bepaalt de gedetailleerdheid en externe validiteit van je resultaten. Je keuzes met betrekking tot randomisatie, controlevariabelen en een between-subjects of within-subjects design (stap 4) bepalen de interne validiteit van je experiment.

Stap 1: Definieer je onderzoeksvragen en variabelen

Je begint je onderzoek met een specifieke onderzoeksvraag in gedachten. Meestal moet je eerst veel literatuur lezen om te bepalen wat nog niet onderzocht is en welke vragen je interessant vindt.

In deze gids gebruiken we twee voorbeelden: een over de relatie tussen telefoongebruik en slaappatronen en een over de relatie tussen voorleesmethoden en woordenschat.

Voorbeeld 1: Telefoongebruik en slaappatroon
Je wilt bepalen hoe telefoongebruik voor het slapen het slaappatroon beïnvloedt. Je bent specifiek geïnteresseerd in het effect van het aantal minuten telefoongebruik voor het slapen op het aantal uren dat iemand slaapt.
Voorbeeld 2: Voorleesmethoden en woordenschat
Je wilt bepalen hoe voorlezen de woordenschat beïnvloedt. Je bent specifiek geïnteresseerd in het effect van twee voorleesmethoden (passief of interactief) op de woordenschatscores van kinderen tussen de 4 en 6 jaar oud met een andere moedertaal dan het Nederlands.

Om je onderzoeksvragen om te zetten in experimentele hypothesen moet je de belangrijkste variabelen identificeren en voorspellingen doen over hoe ze aan elkaar gerelateerd zijn.

Je begint met een overzicht van de onafhankelijke en afhankelijke variabelen. In de voorbeelden wordt telkens gesproken over één onafhankelijke en één afhankelijke variabele om de uitwerking overzichtelijk te houden.

Overzicht van onafhankelijke en afhankelijke variabelen
Voorbeeld Onafhankelijke variabele Afhankelijke variabele
Telefoongebruik en slaap Aantal minuten telefoongebruik voor het slapen Aantal uren slaap per nacht
Voorlezen en woordenschat Voorleesmethode (passief of interactief) Score op de woordenschattest

Vervolgens is het belangrijk om te bepalen welke externe of confounding variabelen er kunnen zijn en hoe je hiervoor zou kunnen controleren. Ook hier worden slechts één externe variabele en één oplossing genoemd om de voorbeelden overzichtelijk te houden.

Overzicht van externe variabelen
Voorbeeld Externe variabele Op welke manier controleren?
Telefoongebruik en slaap Natuurlijke verschillen in slaappatronen Statistisch controleren: bereken het gemiddelde verschil tussen het aantal uren slaap met en zonder telefoongebruik in plaats van het gemiddelde aantal uren slaap per groep
Voorlezen en woordenschat Verschillende moedertalen Experimenteel controleren: voer het experiment alleen uit met kinderen die dezelfde moedertaal spreken, zodat er geen onderlinge verschillen zijn

Het kan handig zijn om de variabelen met de verwachte relaties te weergeven in een schema. Soms verwachten begeleiders dat je een conceptueel model toevoegt aan je scriptie.

Stap 2: Formuleer je hypothese

Nu je een goed begrip hebt van dat wat je wilt onderzoeken, kun je een specifieke, toetsbare hypothese formuleren die betrekking heeft op je onderzoeksvraag.

In sommige gevallen verwacht je begeleider dat je zowel een nulhypothese (H0) als een alternatieve hypothese (H1) formuleert, maar meestal neem je alleen de alternatieve hypothese op in je scriptie.

Overzicht van nulhypothese en alternatieve hypothese
Voorbeeld Nulhypothese (H0) Alternatieve hypothese (H1)
Telefoongebruik en slaap Telefoongebruik voor het slapen heeft geen effect op het aantal uren dat iemand slaapt Langer telefoongebruik voor het slapen leidt ertoe dat iemand minder uren slaapt
Voorlezen en woordenschat De voorleesmethode heeft geen effect op de woordenschatscore Een interactieve voorleesmethode leidt tot hogere woordenschatscores dan een passieve voorleesmethode

De volgende stappen laten zien hoe je een gecontroleerd experiment (controlled experiment) opzet. Bij een gecontroleerd experiment moet je:

  • De onafhankelijke variabele(n) systematisch en nauwkeurig kunnen manipuleren;
  • De afhankelijke variabele(n) nauwkeurig kunnen meten;
  • Kunnen controleren voor mogelijke confounding variabelen.

Als je niet kunt voldoen aan deze criteria zijn er andere onderzoekstypen die je beter kunt gebruiken om je onderzoeksvraag te beantwoorden.

Hoeveel fouten bevat jouw scriptie?

De taalexperts van Scribbr verbeteren gemiddeld 150 fouten per 1000 woorden. Benieuwd wat er precies wordt verbeterd? Verschuif de cursor van links naar rechts!

Scriptie nakijken op taal

Stap 3: Ontwerp je experimentele condities

De manier waarop en de mate waarin je je onafhankelijke variabele manipuleert kan een invloed hebben op de externe validiteit (de mate waarin je je resultaten kunt generaliseren naar een grotere of andere populatie).

Het is eerst van belang om te bepalen welk meetniveau je je variabelen wilt toekennen. Soms wordt het meetniveau al bepaald door het type variabele (zoals bij het type voorleesmethode), maar meestal moet je zelf een keuze maken.

Voorbeeld: Meetniveau kiezen bij telefoongebruik voor het slapen
Je kunt de onafhankelijke variabele “telefoongebruik” verschillende meetniveaus geven. Hierbij is een categorische benadering minder precies dan een continue benadering.

  • Categorische variabele
    • Nominaal of ordinaal: Je kunt er bijvoorbeeld voor kiezen om alleen de categorieën “geen telefoongebruik” of “wel telefoongebruik” te hanteren (binair). Je zou er ook voor kunnen kiezen om de categorieën “geen telefoongebruik”, “weinig telefoongebruik”, “veel telefoongebruik” te hanteren.
  • Continue variabele
    • Scale (interval of ratio): Je zou er ten slotte voor kunnen kiezen om “het aantal minuten telefoongebruik per avond” te meten.

Stap 4: Verdeel je participanten over de experimentele condities

De manier waarop je je participanten verdeelt over je experimentele condities heeft een grote invloed op de validiteit en de betrouwbaarheid van je resultaten.

Allereerst moet je bepalen hoe groot je steekproef wordt: hoeveel participanten laat je deelnemen aan het experiment? Over het algemeen is het zo dat een grotere steekproef zorgt voor meer statistische power, waardoor je meer vertrouwen kunt hebben in je resultaten.

Vervolgens moet je je participanten gerandomiseerd (willekeurig) verdelen over je experimentele groepen. Iedere groep ervaart een andere experimentele conditie (bijvoorbeeld passief worden voorgelezen of interactief worden voorgelezen).

Het is ook belangrijk om een controlegroep toe te voegen aan je design. Voor deze groep vindt er helemaal geen manipulatie of interventie palaats. In het geval van het voorlees-experiment wordt deze groep bijvoorbeeld helemaal niet voorgelezen. Hierdoor kun je onderzoeken wat er zou gebeuren zonder experimentele manipulatie.

Als je je participanten over de groepen gaat verdelen, moet je twee keuzes maken:

  1. Een compleet gerandomiseerd design vs een gerandomiseerd block design.
  2. Een between-subjects design vs een within-subjects design (vs een mixed-subjects design).

Randomiseren

Een experiment kan geheel gerandomiseerd zijn of gerandomiseerd zijn in blokken (strata):

  • In een compleet gerandomiseerd design wordt iedere participant willekeurig toegewezen aan een groep.
  • Bij een gerandomiseerd block design (gestratificeerd random design) worden participanten eerst gegroepeerd op basis van gedeelde eigenschappen en vervolgens krijgen ze willekeurig een experimentele conditie toegewezen.
Overzicht van designs
Voorbeeld Compleet gerandomiseerd design Gerandomiseerd block design
Telefoongebruik en slaap Participanten krijgen allemaal een niveau van telefoongebruik toegewezen (geen, laag, hoog) met een nummer-generator Participanten worden eerst gegroepeerd op basis van gender en vervolgens worden de experimentele condities willekeurig toegewezen aan de participanten binnen die gender-groepen
Voorlezen en woordenschat Kinderen worden ingedeeld in een voorleesgroep (niet voorlezen (controle), passief of interactief) op basis van een nummer-generator De kinderen worden eerst ingedeeld op basis van leeftijd en vervolgens worden de experimentele condities willekeurig toegewezen aan de participanten binnen die leeftijdsgroepen

Soms is randomisatie niet praktisch of niet ethisch verantwoord, dus in dat geval gebruiken onderzoekers gedeeltelijk gerandomiseerde of niet-gerandomiseerde designs. Een experimenteel design waarbij je geen gebruik maakt van randomisatie noem je een quasi-experimenteel design.

Het kan ook onethisch zijn om een controlegroep zonder behandeling toe te voegen aan je design. Dit is vaak het geval bij onderzoek naar medicatie. Het is niet ethisch verantwoord om een groep geen enkele vorm medicatie toe te dienen. Daarom wordt dan vaak een “gouden standaard” (de beste methode op dat moment) vergeleken met de nieuwe methode of met een combinatie van de gouden standaard en de nieuwe methode.

Between subjects vs within-subjects vs mixed subjects

In een between-subjects design (independent measures design) ervaren participanten slechts één van de mogelijke niveaus van je experimentele conditie. In het voorbeeld over telefoongebruik voor het slapen zou een participant dus óf geen telefoon gebruiken, óf weinig óf veel.

Bij medisch of sociaal onderzoek gebruik je vaak paren (matched pairs) in je between-subjects design om ervoor te zorgen dat iedere experimentele groep dezelfde variatie in participant-eigenschappen in dezelfde verhoudingen bevat. Zo matchen onderzoekers vaak op leeftijd of gender.

Bij een within-subjects design (repeated measures design) ervaren participanten alle niveaus van de experimentele condities. In het voorbeeld over telefoongebruik voor het slapen zou een participant dus eerst geen telefoon gebruiken, daarna weinig en daarna veel (of een andere volgorde). Na ieder niveau van de experimentele conditie wordt het effect gemeten.

Een within-subjects design wordt ook gebruikt als je het effect op meerdere momenten in de tijd meet, bijvoorbeeld voor de interventie, na een week, na een maand en na een half jaar.

In het geval van een within-subjects design is het van belang om voor counterbalancing te zorgen. Dit betekent dat je de volgorde van de condities aanpast. De ene participant gebruikt de telefoon bijvoorbeeld eerst niet, dan weinig, dan veel, terwijl een andere participant de telefoon eerst veel gebruikt, dan weinig en dan niet. Zo kun je vaststellen of de volgorde waarin de condities worden aangeboden de resultaten beïnvloedt.

In veel gevallen is het nodig om een mixed-subjects design te gebruiken, bijvoorbeeld als je participanten allemaal één conditie wilt geven (of geen telefoongebruik, of weinig telefoongebruik of veel telefoongebruik), maar ook op meerdere momenten (van tevoren, na een week, na een maand, na een half jaar) wilt meten.

Overzicht van between- vs within-subjects design
Between-subjects design Within-subjects design
Telefoongebruik en slaap Participanten krijgen willekeurig een experimentele conditie toegewezen (geen, laag of veel telefoongebruik) en ze volgen de richtlijnen voor die conditie gedurende het experiment Participanten krijgen opeenvolgend alle condities toegewezen (geen, laag en veel telefoongebruik), en de volgorde waarin ze deze condities toegewezen krijgen is gerandomiseerd
Voorlezen en woordenschat Participanten krijgen willekeurig een experimentele conditie toegewezen (passief of interactief voorlezen) en ze volgen de richtlijnen voor die conditie gedurende het experiment Participanten krijgen opeenvolgend alle condities toegewezen (passief en interactief voorlezen), en de volgorde waarin ze deze condities toegewezen krijgen is gerandomiseerd

Experimenten zijn altijd afhankelijk van de context en een goed experimenteel design houdt rekening met alle factoren, zodat je valide, betrouwbare en relevante resultaten kunt verzamelen om je onderzoeksvraag te beantwoorden.

Wat vind jij van dit artikel?
Rebecca Bevans

Rebecca is bezig met haar PhD in bodemecologie (soil ecology) en spendeert haar vrije tijd aan schrijven. Ze wil jullie alles over methodologie en statistiek vertellen.

1 reactie

Rebecca Bevans
Rebecca Bevans (Scribbr Team)
6 juli 2021 om 14:10

Bedankt voor het lezen! Ik hoop dat je er iets aan hebt gehad. Is er nog iets onduidelijk of ontbreekt er iets aan het artikel? Laat een opmerking achter, dan zal ik proberen je te antwoorden.

Is er iets nog niet helemaal duidelijk of ontbreekt er wat? Laat een opmerking achter.

Please click the checkbox on the left to verify that you are a not a bot.