ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ มีสองสิ่งสำคัญที่เรียกว่าตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม ในบทความนี้ เราจะพิจารณาว่าตัวแปรอิสระและตัวแปรตามคืออะไร รวมถึงประเภทและตัวอย่างด้วย
ตัวแปรอิสระคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงหรือควบคุมในการทดลอง พวกเขาทำเช่นนี้เพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับตัวแปรตาม
ตัวแปรตามคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์กำลังทดสอบและวัดผลในการทดลอง ขึ้นอยู่กับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทำกับตัวแปรอิสระ เมื่อนักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนตัวแปรอิสระ พวกเขาจะเฝ้าดูและจดบันทึกสิ่งที่เกิดขึ้นกับตัวแปรตาม
พูดง่ายๆ ก็คือ ตัวแปรอิสระคือตัวแปรที่มีการเปลี่ยนแปลง และตัวแปรตามคือตัวแปรที่แสดงผลการเปลี่ยนแปลงนั้น นักวิทยาศาสตร์ดูว่าตัวแปรตามมีปฏิกิริยาอย่างไรเมื่อพวกเขาทำสิ่งต่างๆ กับตัวแปรอิสระ
ตัวแปรอิสระคืออะไร?
ตัวแปรอิสระคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงอย่างตั้งใจในการทดลองเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น มันเหมือนกับสวิตช์ที่เปิดหรือปิดเพื่อดูเอฟเฟกต์ บางครั้งนักวิทยาศาสตร์สามารถตั้งค่าสวิตช์นี้เป็นค่าที่แตกต่างกันเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมได้ แต่ในบางกรณี พวกเขาไม่สามารถควบคุมมันได้โดยตรง แต่พวกเขายังคงดูว่ามันส่งผลต่อผลลัพธ์ของการทดสอบอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์อาจใช้คำที่แตกต่างกันเพื่อพูดถึงตัวแปรอิสระ ตัวอย่างเช่น เมื่อพวกเขาทำสิ่งที่เรียกว่าการถดถอยเชิงเส้น พวกเขาอาจเรียกตัวแปรอิสระว่า "ตัวแปรด้านขวา" เนื่องจากตัวแปรเหล่านั้นแสดงทางด้านขวาของแผนภูมิ นอกจากนี้ยังอาจเรียกตัวแปรเหล่านี้ว่าตัวแปรทำนายเนื่องจากช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคาดการณ์เกี่ยวกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นในการทดลองได้
อีกชื่อหนึ่งคือตัวแปรอธิบายเนื่องจากช่วยอธิบายผลลัพธ์สุดท้าย ดังนั้น ตัวแปรอิสระจึงเปรียบเสมือนปัจจัยสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงหรือสังเกตเพื่อทำความเข้าใจว่าตัวแปรดังกล่าวส่งผลต่อการทดลองอย่างไร
ตัวแปรอิสระสองประเภท
- ตัวแปรทดลอง: สิ่งเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าตัวแปรควบคุม เนื่องจากนักวิจัยสามารถเปลี่ยนหรือควบคุมตัวแปรเหล่านี้ในระหว่างการทดลองเพื่อดูว่าตัวแปรเหล่านั้นส่งผลต่อผลลัพธ์อย่างไร ตัวอย่างเช่น หากนักวิทยาศาสตร์ต้องการทดสอบว่าปริมาณแสงแดดที่แตกต่างกันส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชอย่างไร พวกเขาสามารถปรับปริมาณแสงแดดที่พืชได้รับได้
- ตัวแปรหัวเรื่อง: นักวิจัยไม่สามารถควบคุมตัวแปรเรื่องได้ต่างจากตัวแปรทดลอง อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ยังคงมีคุณค่าในการทดลองเนื่องจากสามารถช่วยตอบคำถามในการวิจัยได้ ตัวอย่างเช่น หากนักวิจัยกำลังศึกษาคะแนนสอบมาตรฐานของนักเรียนมัธยมปลายจากภูมิภาคต่างๆ พวกเขาจะไม่สามารถควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงภูมิภาคของนักเรียนแต่ละคนได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังคงสามารถใช้ความแตกต่างในระดับภูมิภาคเพื่อจัดกลุ่มนักเรียนในช่วงเริ่มต้นการศึกษาได้
ตัวอย่างของตัวแปรอิสระ
มาดูตัวอย่างเพื่อทำความเข้าใจตัวแปรอิสระกันดีกว่า
ขั้นแรก ลองจินตนาการว่านักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าปริมาณปุ๋ยที่แตกต่างกันส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชอย่างไร ในการศึกษา พวกเขาตัดสินใจให้ปุ๋ยในปริมาณที่แตกต่างกันให้กับพืชแต่ละชนิด ปริมาณปุ๋ยที่ให้แก่พืชแต่ละต้นเป็นตัวแปรอิสระ ตัวแปรนี้เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามเจตนา พวกเขาต้องการดูว่ามันจะส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชแต่ละชนิดอย่างไร การเจริญเติบโตของพืชเป็นผลหรือขึ้นอยู่กับตัวแปรเพราะขึ้นอยู่กับปริมาณปุ๋ย
ตอนนี้ เรามาพิจารณาการศึกษาเกี่ยวกับผลการทดสอบทางคณิตศาสตร์กัน นักวิจัยสนใจที่จะเปรียบเทียบคะแนนของนักเรียนที่เรียนพีชคณิตระดับเกียรตินิยมกับนักเรียนที่เรียนพีชคณิตมาตรฐาน การเลือกชั้นเรียนของนักเรียนเป็นตัวแปรอิสระในการศึกษานี้ ผู้วิจัยไม่สามารถควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงชั้นเรียนที่นักเรียนแต่ละคนเลือกได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังสามารถศึกษาได้ว่าการเลือกชั้นเรียนทำให้เกิดความแตกต่างในคะแนนสอบมาตรฐานของนักเรียนหรือไม่ ในกรณีนี้ คะแนนสอบมาตรฐานจะเป็นตัวแปรตามเนื่องจากขึ้นอยู่กับการเลือกชั้นเรียนของนักเรียน
ดังนั้น ในทั้งสองตัวอย่าง นักวิทยาศาสตร์กำลังพิจารณาว่าสิ่งหนึ่งที่พวกเขาสามารถควบคุมได้ (ตัวแปรอิสระ) อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในอีกสิ่งหนึ่งที่พวกเขากำลังสังเกตอยู่ (ตัวแปรตาม) สิ่งนี้ช่วยให้พวกเขาเข้าใจความสัมพันธ์และรูปแบบในโลกแห่งวิทยาศาสตร์
ตัวแปรตามคืออะไร?
ตัวแปรตามคือสิ่งที่เปลี่ยนแปลงเมื่อคุณทำการเปลี่ยนแปลงกับสิ่งอื่นที่เรียกว่าตัวแปรอิสระในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ บางคนเรียกมันว่า “ตัวแปรผลลัพธ์” หรือ “ตัวแปรการตอบสนอง” เพราะมันขึ้นอยู่กับสิ่งที่เกิดขึ้นกับตัวแปรอิสระ
เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการทดลอง พวกเขาจะปฏิบัติตามกฎที่เรียกว่าวิธีการทางวิทยาศาสตร์ กฎสำคัญข้อหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงทีละสิ่งในการทดสอบเท่านั้น ทุกสิ่งทุกอย่างควรจะเหมือนเดิม สิ่งนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในสิ่งหนึ่งซึ่งเป็นตัวแปรอิสระส่งผลต่อสิ่งอื่น ๆ เช่นตัวแปรตามอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงตัวแปรตามโดยตรง แต่พวกเขาเปลี่ยนตัวแปรอิสระและดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับตัวแปรตาม มันเหมือนกับความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล นักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าตัวแปรตามจะขึ้นหรือลงตามสิ่งที่พวกเขาทำกับตัวแปรอิสระ
พูดง่ายๆ ก็คือ ตัวแปรตามคือสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากสิ่งที่คุณทำกับอีกสิ่งหนึ่งในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ต้องการดูว่าสิ่งต่าง ๆ เชื่อมโยงกันอย่างไร และสิ่งหนึ่งที่สามารถทำให้อีกสิ่งหนึ่งเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร
ตัวอย่างของตัวแปรตาม
มาสำรวจตัวแปรตามด้วยเงื่อนไขง่ายๆ โดยใช้ตัวอย่างในชีวิตจริงสองตัวอย่าง:
- การศึกษาการเจริญเติบโตของพืช: ลองจินตนาการว่าเรากำลังทำการทดลองเพื่อดูว่าปริมาณปุ๋ยที่แตกต่างกันส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชอย่างไร ตัวแปรอิสระที่เราเปลี่ยนแปลงโดยตั้งใจคือปริมาณปุ๋ยที่ให้แก่พืชแต่ละต้น ตอนนี้ ตัวแปรตามคือสิ่งที่เราวัดและสังเกต ในกรณีนี้ มันคือการเจริญเติบโตของพืชแต่ละชนิดที่บันทึกไว้ หากเรารักษาทุกอย่างให้เหมือนเดิม เช่น ปริมาณน้ำ ขนาดภาชนะ แสงแดด และเวลาปลูก เราสามารถพูดได้อย่างสมเหตุสมผลว่าการเจริญเติบโตของพืชได้รับผลกระทบโดยตรงจากตัวแปรอิสระ ซึ่งก็คือปุ๋ย
- การวิเคราะห์การทดสอบทางคณิตศาสตร์: สมมติว่าเราสนใจว่าชั้นเรียนพีชคณิตประเภทต่างๆ มีอิทธิพลต่อคะแนนสอบมาตรฐานของนักเรียนอย่างไร ตัวแปรอิสระที่นี่คือประวัติการเรียนของนักเรียน ไม่ว่าพวกเขาจะเรียนวิชาพีชคณิตปกติหรือวิชาพีชคณิตเกียรตินิยมก็ตาม ในทางกลับกัน ตัวแปรตามคือคะแนนที่นักเรียนได้รับจากการทดสอบมาตรฐาน เราในฐานะนักวิจัยไม่สามารถควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงคะแนนการทดสอบเหล่านี้ได้ เราสามารถสังเกตและเปรียบเทียบได้หลังจากเลือกกลุ่มนักเรียนที่มีพื้นฐานการเรียนที่แตกต่างกันเท่านั้น
ในทั้งสองตัวอย่าง ตัวแปรตามคือสิ่งที่เรากำลังดูและวัดผล และเปลี่ยนแปลงไปตามตัวแปรอิสระที่เราจงใจจัดการ ช่วยให้เราเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่เราทำกับผลลัพธ์ที่เราสังเกต
ตัวอย่างตัวแปรอิสระและตัวแปรขึ้นอยู่กับ
ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ มีหลายสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ควบคุมและสิ่งที่พวกเขาสังเกตเห็น มาแบ่งมันด้วยตัวอย่างบางส่วน
ตัวอย่างที่ 1: ผีเสื้อกลางคืนและแสง
ลองนึกภาพนักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาผีเสื้อกลางคืนและแสง พวกเขาต้องการทราบว่าความสว่างของแสงส่งผลต่อการดึงดูดแมลงเม่าหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ปรับความสว่างของแสง (ตัวแปรอิสระ) และสังเกตปฏิกิริยาของผีเสื้อกลางคืน (ตัวแปรตาม)
ตัวอย่างที่ 2: คะแนนอาหารเช้าและการทดสอบ
ตอนนี้คิดถึงนักเรียนและอาหารเช้า มีคนสงสัยว่าการรับประทานอาหารเช้าทำให้คะแนนสอบแตกต่างหรือไม่ ผู้ทดลองควบคุมอาหารเช้า (ตัวแปรอิสระ) และดูว่าคะแนนการทดสอบเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร (ตัวแปรตาม) แม้ว่าจะไม่มีความเชื่อมโยงระหว่างอาหารเช้ากับคะแนน แต่ผลการทดสอบยังคงขึ้นอยู่กับอาหารเช้า
ตัวอย่างที่ 3: ยาและความดันโลหิต
ในการทดลองอื่น นักวิทยาศาสตร์จะตรวจสอบว่ายาตัวหนึ่งควบคุมความดันโลหิตสูงได้ดีกว่ายาตัวอื่นหรือไม่ ประเภทของยาเป็นตัวแปรอิสระ และตัวแปรตามคือความดันโลหิตของผู้ป่วย เพื่อให้การทดสอบมีความแม่นยำมากขึ้น จึงได้มีการเพิ่มตัวแปรควบคุม (ยาหลอกที่ไม่มีส่วนผสมออกฤทธิ์) ซึ่งจะช่วยให้ทราบว่ายาตัวใดตัวหนึ่งส่งผลต่อความดันโลหิตอย่างแท้จริงหรือไม่
ตัวแปรอิสระและขึ้นอยู่กับการวิจัย
ในการวิจัย เรามักจะใช้ตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม โดยเฉพาะในการศึกษาเชิงทดลองและกึ่งทดลอง มาดูตัวอย่างคำถามวิจัยและตัวแปรอิสระและตัวแปรตามที่เกี่ยวข้องกัน
- แสงใดดีที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของมะเขือเทศ
- ตัวแปรอิสระ: ประเภทของแสงที่ใช้ปลูกมะเขือเทศ
- ตัวแปรตาม: อัตราการเจริญเติบโตของต้นมะเขือเทศ
- การอดอาหารเป็นระยะส่งผลต่อน้ำตาลในเลือดอย่างไร
- ตัวแปรอิสระ: มีหรือไม่มีการอดอาหารเป็นระยะ
- ตัวแปรตาม: ระดับน้ำตาลในเลือด
- กัญชาทางการแพทย์สามารถลดอาการปวดเรื้อรังได้หรือไม่?
- ตัวแปรอิสระ: มีหรือไม่มีการใช้กัญชาทางการแพทย์
- ตัวแปรตาม: ความถี่และความรุนแรงของความเจ็บปวด
- การทำงานระยะไกลส่งผลต่อความพึงพอใจในงานหรือไม่?
- ตัวแปรอิสระ: ประเภทของสภาพแวดล้อมการทำงาน (ระยะไกลหรือในสำนักงาน)
- ตัวแปรตาม: รายงานความพึงพอใจในงานด้วยตนเอง
เมื่อจัดการกับข้อมูลการทดลอง การวิเคราะห์เกี่ยวข้องกับการสร้างสถิติเชิงพรรณนาและการแสดงภาพผลการค้นพบ การเลือกการทดสอบทางสถิติขึ้นอยู่กับประเภทของตัวแปร ระดับการวัด และจำนวนระดับตัวแปรอิสระ
โดยปกติแล้ว -ทดสอบที or ANOVA ใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลและตอบคำถามการวิจัย การทดสอบเหล่านี้ช่วยในการสรุปผลและทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม
เรียนรู้ที่จะแยกตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม
หากต้องการแยกความแตกต่างระหว่างตัวแปรอิสระและตัวแปรตาม ให้ทำตามคำแนะนำง่ายๆ นี้:
- จัดการหรือสังเกต: ขั้นแรก ให้พิจารณาว่าตัวแปรสามารถเปลี่ยนแปลงหรือเลือกโดยนักวิจัย (ดัดแปลง) หรือเพียงแค่เฝ้าดูและวัดผลในระหว่างการทดลอง (สังเกตได้) ตัวแปรที่ผู้วิจัยควบคุมนั้นมีความเป็นอิสระอยู่เสมอ ตัวแปรที่ถูกสังเกตและบันทึกจะขึ้นอยู่กับ แม้ว่านักวิจัยจะไม่สามารถควบคุมตัวแปรตามได้ แต่ก็ยังคงถือว่าเป็นอิสระเนื่องจากมีอิทธิพลต่อตัวแปรตาม
- กราฟ: ลองนึกภาพการวางแผนตัวแปรบนกราฟด้วยระนาบพิกัด X-Y ตัวแปรอิสระ ซึ่งเป็นตัวแปรที่คุณสามารถเปลี่ยนแปลงได้ มักจะอยู่บนแกน X (แนวนอน) ตัวแปรขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงจะอยู่บนแกน Y (แนวตั้ง)
- ประเภทที่สาม – ตัวแปรที่ทำให้เกิดความสับสน: บางครั้งมีตัวแปรประเภทที่สามที่ไม่เป็นอิสระหรือขึ้นอยู่กับแต่ยังสามารถรบกวนผลลัพธ์ได้ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าตัวแปรที่ทำให้เกิดความสับสน ส่งผลต่อการทดลองในลักษณะที่นักวิจัยอาจคาดไม่ถึง เช่น ตัวแปรอิสระที่คาดไม่ถึง การเรียงลำดับตัวแปรไม่ใช่ตัวเลือกที่ชัดเจนระหว่างตัวแปรอิสระและตัวแปรอิสระเสมอไป ตัวแปรบางตัว เช่น ตัวแปรที่ทำให้สับสน อาจไม่จัดอยู่ในหมวดหมู่เหล่านั้นอย่างเรียบร้อย