El Experimento

  1. El objeto en el experimento
  2. El estímulo
  3. La reacción
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El experimento es un método para verificar empíricamente una  hipótesis causal. Sobre la base de la hipótesis, diseñamos el experimento de forma que nuestro objeto de estudio tenga la posibilidad de comportarse de acuerdo con nuestra hipótesis o no. El método está así sólidamente anclado en la teoría existente y es posible sólo cuando ya conocemos nuestro objeto bastante bien desde el comienzo y sólo queremos depurar nuestro conocimiento, por ejemplo, estableciendo asociaciones cuantitativas entre variables.

En los tres diagramas siguientes las hipótesis incluye sólo una variable independiente y también una variable dependiente. En proyectos de investigación reales las hipótesis suelen constar de varias variables de ambos tipos.

En el método experimental, el punto de partida del investigador es una hipótesis teórica. La primera tarea es traducir la hipótesis a un diseño experimental, empírico, donde la variable independiente aparezca como un estímulo que se aplica sobre el objeto de estudio. A este estímulo, el objeto puede optar por reaccionar en el modo que se especifica en la hipótesis; esta reacción entonces es medida y así obtenemos el valor de la variable dependiente.

El experimento ha de ser repetido al menos una vez, para que podamos comprobar al menos dos valores distintos de la variable independiente y saber si tienen algún efecto sobre la variable dependiente. Pero puede que necesitemos muchos más experimentos si nuestras hipótesis incluyen más de dos variables, si la relación causal que estamos comprobando es muy débil o si hay perturbaciones.

En el mundo real el objeto de estudio también recibe, junto al estímulo que se planea, otras influencias. Muchas de ellas no han sido incluidas en nuestra hipótesis. Desde el punto de vista de nuestro proyecto de investigación, estas otras influencias son perturbadoras, porque pueden causar variaciones indeseadas en las reacciones (Fig. de la izquierda). Las influencias externas son a veces llamadas ruido.

Una forma de eliminar la variación indeseada es mirarla como "variación aleatoria" y eliminarla incrementando el número de experimentos y calculando la media de los resultados. Sin embargo, este método puede forzarnos a preparar miles de experimentos sólo para comprobar una única hipótesis.

Otro método para eliminar las perturbaciones y las variables independientes superfluas es extraerlas protegiendo nuestro objeto de estudio. Esto se suele hacer moviendo el diseño experimental a una sala cerrada en un entorno de laboratorio y evitando todo estímulo extra (como en la fig. de la derecha).

Por otro lado, el aislamiento hace las condiciones del objeto menos naturales y menos auténticas, y así puede reducir la "validez ecológica" de nuestro experimento y sus resultados. Este riesgo es significativo especialmente cuando el objeto de estudio es un ser humano o un animal; el riesgo es frecuentemente insignificante cuando el objeto es materia inerte. -- Si tenemos dudas sobre si el aislamiento tiene influencia sobre la reacción o no, podemos primero comprobar sus efectos como un proyecto separado.

El objeto en el experimento

Cuando se selecciona el objeto u objetos que han de estudiarse en el experimento, la primera tarea es definir población a la cual queremos generalizar nuestros resultados. Tenemos que preguntarnos a nosotros mismos: ¿Cuál es la población donde se supone que nuestra hipótesis será cierta? Una vez respondida esta pregunta, podemos proceder a seleccionar el/los elemento(s) para esa población, tal vez por muestreo.

Puesto que es deseable tener tan poca variación como sea posible entre los experimentos repetidos (aparte de la variación deliberada de la variable independiente), sería práctico usar sólo un objeto de pruebas en los experimentos duplicados. Sin embargo, esto sólo será factible si el experimento trata sobre cambios no permanentes en el objeto de estudio. En algunos casos, el objeto será deformado o incluso destruido en el curso del experimento, por ejemplo cuando vamos a estudiar la fuerza de estructuras.
Del mismo modo, cuando el objeto de estudio es una persona, no podemos replicar totalmente el experimento, porque la reacción de la persona, como consecuencia, se modificará la vez siguiente.
Así, en muchos casos nos vemos obligados a tener un objeto distinto de prueba en cada experimento, siendo cada uno de ellos elegido preferiblemente por muestreo aleatorio.

Si todos los elementos en la población son prácticamente idénticos, todo va muy bien. Pero si los objetos presentan disimilitudes, por ejemplo: la gente, su varianza ocasionará una cantidad bastante grande de variaciones indeseadas en las reacciones. Una forma de compensar esto es incrementar el número de sujetos en cada diseño experimental. Esto significa que administramos cada tipo distinto de estímulo no sólo a un sujeto, sino a un grupo entero de ellos.

En los (históricamente) primeros experimentos solía haber sólo dos grupos que recibían los siguientes nombres:

Estas denominaciones se usan incluso hoy en ocasiones; sin embargo, son más bien poco afortunadas el sentido de que se saca la impresión equivocada de que el "grupo de control" está de alguna manera más "controlado" que el otro; además, en los experimentos modernos habitualmente son necesarios muchos más de dos grupos. Así que es un método mejor llamar a los grupos sólo por los números.

Los grupos experimentales paralelos deben ser tan similares como sea posible, para que no haya más diferencias que las causadas por las diferencias en los estímulos. El hecho de que las distintas personas de la prueba varíen hasta cierto punto de forma aleatoria no puede evitarse, pero el investigador debe intentar no causar una diferencia sistemática en los grupos de la prueba. Para propiciar este objetivo, podemos colocar a los individuos en los grupos tras echarlo a suertes.
Otro modo de propiciar la similitud de los grupos de la prueba es colocar a los sujetos de acuerdo a un diseño por sujetos coincidentes. Primero los sujetos son agrupados por pares, sobre la base de la similitud. Entonces, para los fines de la prueba, estos pares coincidentes se dividen y son colocados en grupos distintos. Un caso tradicional de pares coincidentes en la investigación han sido los gemelos idénticos.

En experimentación no siempre es posible usar el objeto real de investigación. Este es el caso cuando el objeto de interés es un producto que únicamente está siendo diseñado: ni siquiera existe en el momento de la experimentación y ha de ser simulado, reemplazándolo por un modelo del objeto real. Las alternativas de hacer prototipos y otras variedades de modelos para productos aún no existentes se tratan bajo el título Construcción de prototipos.

Otro aspecto que complica y prohíbe a veces el arreglar de un experimento se relaciona con la ética de la investigación. Si una criatura viva deberá estar implicada en un diseño experimental, el proceso no debe causar dolor o disturbio, por lo menos excesivamente. Para garantizar esto, hay instrucciones éticas para muchos campos de investigación.

Hay también muchos fenómenos que no podemos en todo duplicar como experimentos. Éstos incluyen por ejemplo muchas decisiones importantes en la vida humana: elegir una escuela, una carrera, un esposo o un lugar para vivir, y también los acontecimientos perjudiciales tales como desastres naturales, accidentes de tráfico y crímenes. Sin embargo, en el caso que estos acontecimientos y sus razones o consecuencias concebibles se han registrado en un grado suficiente, es a veces posible utilizar tales archivos para crear un diseño quasi-experimental con el método del ex post facto.

El estímulo

¿En qué grado ha de ser realista un estímulo? Hay unos requisitos respecto a esta cuestión que son objeto de controversia:

Un ejemplo de investigación de arte. Si queremos descubrir si la gente aprecia el hecho de que algunas obras de arte siguen la proporción de la llamada Sección áurea (1:1.6), el investigador ha de elegir entre las alternativas que le serán presentadas a continuación, comenzando por el enfoque más realista y acabando por el más abstracto. El más realista (número 1) requeriría incluso que las obras de arte fuesen presentadas en su entorno natural, por ejemplo una exposición de arte. En las demás alternativas, sin embargo, la prueba se llevaría a cabo en un entorno de estudio, por ejemplo en un laboratorio.

  1. Usar como estímulos obras de arte reales -- antes que nada, las obras que emplean la sección áurea -- también las demás en que ésta no se ha empleado. Este método produce numerosas diferencias en los estímulos. La mayor parte de ellos simplemente serían perturbadores.
  2. Usar fotografías de estas obras de arte reales, quizás tras disminuir su varianza, por ejemplo omitiendo los colores y estandarizando el contraste.
  3. Pueden usarse variaciones "con aspecto real" de una única obra de arte hecha por el investigador. La proporción de estas variaciones ha sido cambiada por ejemplo deformando o transfiriendo partes a ubicaciones nuevas. La intención del investigador es hacer que las distintas versiones difieran sólo respecto a la variable cuya influencia quiere estudiar.
  4. Usar sólo cuadrángulos dibujados en distintas proporciones, siendo uno de ellos dibujado de acuerdo con la sección dorada. Esto significa que el estímulo no contiene nada más que lo que es absolutamente necesario para presentar la variación de la variable estudiada.
Un ejemplo del último principio fue el estudio de Riitta Brusila sobre el efecto de los colores en un periódico. Hizo dos copias impresas del periódico del mismo día, una en color y una en blanco y negro.

Minna Uotila ha estudiado qué efecto tiene la textura del tejido en la impresión general producida por una prenda. Hizo un experimento mostrando a los sujetos de la prueba imágenes de un vestido de mujer. La única variación en las imágenes, y también la variable independiente en la hipótesis de Uotila (Arki & Image, 1992), era el dibujo del material: listas, puntos o pequeños cuadrados. Su intención era estudiar el efecto de la textura sobre la impresión de conjunto del vestido; encontró, sin embargo, que el efecto de la textura era más pequeño que la varianza entre los sujetos.

Algunos estímulos no pueden ser regulados totalmente por el investigador. Tales estímulos son los fenómenos naturales: la dirección del sol, la temperatura exterior, etc. Entonces el investigador ha de adaptarse al ritmo natural de la variación de los estímulos.

A veces también sería necesario sondear las reacciones de la gente ante un objeto, un edificio o un entorno que únicamente están siendo planeados. Resulta imposible presentarles un estímulo genuino; en lugar de ello debe usarse un sustituto, por ejemplo un dibujo, un modelo de cartulina u otro decorado de construcción en el laboratorio o en el entorno real.
El estímulo sustituto debe presentarse de manera tan clara que el sujeto reacciones en la misma manera en que lo haría ante un estímulo real. El investigador debe comprobar por adelantado la presentación. Los dibujos técnicos en blanco y negro y las miniaturas que suelen usar los diseñadores son normalmente demasiado complicadas de entender para los profanos. En lugar de ello, una imagen de televisión en color es hoy en día algo familiar y comprensible para casi todo el mundo, y es preferible para simular máquinas y entornos. Para las distintas alternativas, véase aquí Construcción de prototipos.

Si la conducta de la gente en situaciones sociales va a ser investigada en un laboratorio, la validez ecológica del experimento puede resentirse, porque la gente raramente se comporta de modo natural en un laboratorio. El remedio podría ser organizar el experimento como observación sistemática en un entorno natural.

Usaremos frecuentemente estímulos en los que un asistente de la investigación represente un papel acordado con antelación. La "representación" se hace ligeramente distinta para cada grupo experimental y la diferencia en las reacciones de los dos grupos se registra. No es ni mucho menos insólito los sujetos estén verdaderamente engañados en el experimento para hacerlos reaccionar genuinamente. Sin embargo, esto implica problemas éticos.

Una alternativa al uso de actores como asistentes es el método de representación de papeles. El estímulo es habitualmente una narración corta, o una imagen, creada por el investigador. Se pide a los sujetos que digan lo que había ocurrido antes de que la situación narrada tuviese lugar (o, alternativamente, cómo continuaría la situación). Las historias dadas a los sujetos en los dos grupos son en todo idénticas, con la excepción de una diferencia relacionada con el detalle que el investigador quiere estudiar.

En algunos experimentos, como por ejemplo cuando se hace investigación sobre los efectos de una medicina, es importante que los sujetos no sepan a qué grupo pertenecen. Tal experimento ciego puede organizarse haciendo que todos los fármacos de la prueba tengan la misma apariencia aunque los que se les den a uno de los grupos sean placebos. Si el asistente de la investigación que lleve a cabo el experimento se le mantiene sin saber cuál de los fármacos es uno y cuál es otro, se trata de un experimento doble-ciego (inglés: double-blind).

La reacción

Sólo aquellas reacciones del objeto que tienen algo que ver con la hipótesis investigada se registran.
Si la reacción es acción de algún tipo, normalmente usaremos métodos que se documentan bajo el encabezado observación sistemática. Si se quieren las reacciones verbales de los sujetos, se dan los métodos bajo Investigación interrogativa. Éstas dos pueden también combinarse: al sujeto puede pedírsele que "piense en alto" mientras que está realizando la tarea; el peligro de esto, sin embargo, es que el rendimiento del sujeto cambia.

Si el experimento es llevado a cabo en laboratorio, es posible organizar mediciones complicadas si éstas se precisan. El equipamiento en todo laboratorio incluye una variedad de instrumentos de medidas e indicadores; con frecuencia se pueden enlazar con un ordenador situado en el lugar con vistas a registrar los resultados automáticamente. Las reacciones físicas pueden medirse, como el pulso de los sujetos, o los movimientos del ojo que indica a qué detalles de un anuncio, por ejemplo, captaron la mayor parte de la atención del sujeto.

Algunas reacciones pueden ser por naturaleza demasiado débiles o lentas para permitir unas mediciones fiables. En tales casos, el investigador podría recurrir a reforzar el estímulo haciéndolo más fuerte de lo que lo es de manera natural. La datación de materiales, por ejemplo, ha sido estudiada elevando la temperatura, la humedad o la cantidad de sustancias u organismos dañinos. La fiabilidad del método es, no obstante, bastante dudosa y debe ser comprobado antes.

Una vez que se han registrado las mediciones o estimaciones empíricas, es estudio puede pasar a la fase de análisis.

Libros sobre diseños experimentales:

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3.ago.2007. Enviar los comentarios al autor:

Versión en español: con aumentos por Pentti Routio
Ubicación original: http://www2.uiah.fi/projects/metodi/