หลักการทดลอง

1. หลักการทดลอง

2. ศัพท์เฉพาะที่ใช้ในการทดลองศัพท์เฉพาะที่ใช้ในการทดลอง • ทรีทเมนต์ (Treatment)หมายถึงสิ่งที่เป็นลักษณะประจำตัวของวัตถุทดลอง หรือวิธีปฏิบัติที่ใช้กระทำกับหน่วยทดลอง โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะวัดผลและเปรียบเทียบ • เช่น ต้องการเปรียบเทียบพันธุ์ต่างๆ ของสุกร  พันธุ์ของสุกร คือ ทรีทเมนต์ • ต้องการเปรียบเทียบวิธีการเลี้ยงไก่ไข่  วิธีการเลี้ยง คือ ทรีทเมนต์

3. ในการทดลองทั่วไป จะมีทรีทเมนต์ชนิดหนึ่งเรียกว่า คอนโทรล (Control) คือ ตัวแทนของสิ่งหรือสภาพที่เป็นอยู่ หรือปฏิบัติจริง เช่น ปกติชาวบ้านใช้รำเลี้ยงหมู แต่ผู้วิจัยต้องการใช้มันเส้น หรือเศษอาหารเลี้ยงแทนรำ  รำ = คอนโทรล ในกรณีอาหารสัตว์ คอนโทรล = สูตรอาหารมาตรฐาน (basal ration)

4. 2. หน่วยทดลอง (Experimental unit)หมายถึงหน่วยหนึ่ง หรือกลุ่มหนึ่งของวัตถุทดลองที่ได้รับทรีทเมนต์ใด ๆ ในครั้งหนึ่ง ๆ ขนาดของหน่วยทดลอง = จำนวนหรือปริมาณของวัตถุในหนึ่งหน่วยทดลอง หน่วยเดี่ยว = สุกร 1 ตัว ในคอก, ไก่ 1 ตัวในกรง หน่วยกลุ่ม = สุกร 10 ตัวในคอก , ไก่ 10 ตัวในกรง

5. 3. ความคลาดเคลื่อนของการทดลอง (Experimental error; ) คือ ความแตกต่างระหว่างหน่วยทดลอง 2 หน่วยที่ได้รับทรีทเมนต์เดียวกัน ไม่สามารถควบคุมได้ ซึ่งอาจเกิดจากสิ่งแวดล้อม หรือวิธีปฏิบัติ หรือธรรมชาติของหน่วยทดลองเอง

6. 3. ความคลาดเคลื่อนของการทดลอง (Experimental error)เป็นสิ่งที่นักวิจัยต้องควบคุมในอยู่ในระดับต่ำ เพื่อให้ผลการทดลองที่แม่นยำสูง โดย 1. ความผันแปรที่มีอยู่แล้วในหน่วยทดลอง แก้ไข โดยการเลือกหน่วยทดลองที่สม่ำเสมอกัน หรือเลือกใช้แผนการทดลองที่เหมาะสมกับสภาพของหน่วยทดลอง 2. ความผันแปรที่เกิดขึ้นในขณะทดลอง แก้ไข โดยเพิ่มความละเอียดลออในการทดลอง

7. 3. ความคลาดเคลื่อนของการทดลอง (Experimental error)หมายถึง ความผันแปรระหว่างหน่วยทดลองที่ได้รับทรีทเมนต์เดียวกัน มี 2 สาเหตุ 3.1 ความผันแปรที่มีอยู่แล้วในหน่วยทดลอง (inherent variability) เช่น เพศ อายุ กรรมพันธุ์ น้ำหนักเมื่อเริ่มทำการทดลอง 3.2 ความผันแปรที่เกิดขึ้นในขณะทดลอง (extraneous variability) เกิดจากการขาดความสม่ำเสมอในวิธีปฏิบัติ เช่น ให้อาหารสัตว์ไม่ครบ

8. 4. การซ้ำ (Replication)หมายถึง การที่ทรีทเมนต์หนึ่ง ๆ ปรากฏในการทดลองมากกว่า 1 ครั้ง จำนวนซ้ำ = จำนวนครั้งที่ทรีทเมนต์นั้น ๆ ปรากฏในการทดลอง วัตถุประสงค์ของการซ้ำ 1. เพื่อประมาณค่าความคลาดเคลื่อนของการทดลองได้ หากการทดลองที่มีจำนวนซ้ำ = 1 จะให้ค่า dfสำหรับความคลาดเคลื่อน (n-1)= 0 ทำให้ไม่สามารถคำนวณหาค่าทางสถิติได้

9. 4. การซ้ำ (Replication) วัตถุประสงค์ของการซ้ำ 2. เพื่อช่วยเพิ่มความแม่นยำของการทดลองให้สูงขึ้น โดย ความแม่นยำมาก ความคลาดเคลื่อนน้อย จาก โดย r = จำนวนซ้ำ 2 s s = - y r

10. 4. การซ้ำ (Replication) วัตถุประสงค์ของการซ้ำ 3. ขยายขอบเขตของการสรุปผล เช่น ทำการทดลองเลี้ยงสุกรซ้ำหลายๆสถานีทดลอง (แพร่ สระบุรี ขอนแก่น เพชรบุรี สงขลา) จะสรุปผลได้กว้างกว่าทำการทดลองที่เดียว 4. ควบคุมความคลาดเคลื่อนในหน่วยทดลองให้น้อยลง

11. 5. การสุ่ม (Randomization)หมายถึง วิธีการจัดทรีทเมนต์ให้กับหน่วยทดลอง โดยคำนึงถึง กฎแห่งโอกาส (law of chance) • วัตถุประสงค์ของการสุ่ม • เพื่อขจัดความลำเอียง (bias) อันเกิดจากตัวผู้ทดลองเอง • เพื่อเป็นไปตามข้อกำหนดการวิเคราะห์ความแปรปรวน ที่กำหนดว่า ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นต้องเกิดขึ้นโดยสุ่มและอิสระจากกัน

12. 5. การสุ่ม (Randomization)มีวิธีการสุ่มดังนี้ • จับสลาก • ใช้ตารางเลขสุ่ม นิยมใช้ในกรณีมีหน่วยทดลองมาก ๆ โดยใช้ตารางเลขสุ่มหมื่นตัว (Ten thousand random number table) ทำโดย • 2.1 สุ่มหน้าตาราง 2.2 สุ่มตำแหน่งที่เริ่มต้นใช้ตาราง • 2.3 ให้หมายเลขกำกับตัวเลข 2.4 ทำการสุ่มทรีทเมนต์

13. 6. แบบหุ่นทางสถิติ (Mathematical model)หมายถึง สมการที่ใช้อธิบายว่ามีปัจจัยใดบ้างที่มีผลกระทบต่อลักษณะที่ศึกษา ทำให้ทราบว่าความผันแปรทั้งหมดในข้อมูลจะถูกแยกเป็นส่วนต่าง ๆ อย่างไรบ้าง เช่น

14. 6. แบบหุ่นทางสถิติ (Mathematical model) Yij = ค่าสังเกตของหน่วยทดลองที่ i = ค่าเฉลี่ยของประชากร i = อิทธิพลของทรีตเมนต์ i, i = 1, 2, 3… εij = ความคลาดเคลื่อนของการทดลอง

15. ขั้นตอนในการวางแผนการทดลองขั้นตอนในการวางแผนการทดลอง 1. กำหนดวัตถุประสงค์ของการทดลอง ควรกำหนดให้ชัดเจน ไม่คลุมเครือ มีขอบเขตเฉพาะ อาจมีรูปแบบดังต่อไปนี้ - มีลักษณะเป็นคำถามเพื่อใช้เป็นแนวทางหาคำตอบ - มีลักษณะเป็นสมมุติฐานที่ต้องการทดสอบ - กำหนดเป็นเกณฑ์มาตรฐาน (Specification) ที่ต้องการจะได้ - กำหนดในรูปของอิทธิพล (Effect) ที่ต้องการประมาณค่า

16. 2. เลือกทรีทเมนต์ที่จะใช้ในการทดลอง โดย วัตถุประสงค์ที่กำหนดอย่างชัดเจนจะช่วยทำให้สามารถกำหนดชนิดและจำนวน ทรีทเมนต์ที่จะทดลองได้ง่ายขึ้น 3. เลือกหน่วยทดลองและกำหนดขนาดของหน่วยทดลอง การเลือกใช้ขนาดของหน่วยทดลองที่เหมาะสมจะทำให้ความคลาดเคลื่อนของการทดลองต่ำ หากหน่วยทดลองมีขนาดใหญ่เกินทำให้ควบคุมยาก เสียเวลา และเสียค่าใช้จ่ายสูง ขนาดของการทดลอง = จำนวนของหน่วยทดลองทั้งหมดที่ต้องใช้ (จำนวนซ้ำ)

17. 4. การเลือกแผนการทดลองที่มีประสิทธิภาพ โดย มีลักษณะดังนี้ - ให้ความคลาดเคลื่อนของการทดลองต่ำ - สามารถตอบวัตถุประสงค์ของการทดลองได้ครบถ้วน - ง่ายต่อการวิเคราะห์ - ประหยัดค่าใช้จ่าย และสะดวกในการทดลอง

18. 5. การดำเนินการทดลอง ต้องพยายามควบคุมให้เกิดความคลาดเคลื่อนให้น้อยที่สุดโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากปัจจัยภายนอกและการขาดความสม่ำเสมอในการปฏิบัติ 6. การวิเคราะห์และตีความหมาย ข้อมูลที่ได้จากการทดลองที่มีการวางแผนไว้ มักจะไม่มีปัญหาในการวิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีอาจพบว่าผลสรุปที่ได้จากการวิเคราะห์มีความขัดแย้งกับกฎ ข้อความจริง หรือทฤษฎีที่รวบรวมมา

19. ปัจจัยที่กำหนดจำนวนซ้ำปัจจัยที่กำหนดจำนวนซ้ำ • ความแปรปรวนของหน่วยทดลอง • ถ้าหน่วยทดลองแปรปรวนสูง จำเป็นต้องใช้จำนวนซ้ำมาก • โดยทั่วไป ใช้ ค่าที่นิยมใช้วัดความแปรปรวนคือ ค่าสัมประสิทธิ์ความผันแปร (Coefficient of variability, CV) โดย

20. ปัจจัยที่กำหนดจำนวนซ้ำปัจจัยที่กำหนดจำนวนซ้ำ 2. ปริมาณความแตกต่างค่าเฉลี่ยของทรีทเมนต์ ทรีทเมนต์ที่มีความแตกต่างกันมากจะใช้จำนวนซ้ำน้อยกว่า เช่น การทดสอบผลของการใช้และไม่ใช้ปุ๋ย จะมีจำนวนซ้ำน้อยกว่าการทดสอบผลของปุ๋ย A กับ B

21.  = ความน่าจะเป็นที่จะปฏิเสธสมมติฐานหลัก เมื่อสมมติฐานหลักนั้นเป็นจริง  = ความน่าจะเป็นที่จะยอมรับสมมติฐานหลัก เมื่อสมมติฐานทางเลือกนั้นเป็นจริง ปัจจัยที่กำหนดจำนวนซ้ำ 3. ขนาดของความคลาดเคลื่อนที่ยอมให้มีได้ การทดลองที่ต้องการคลาดเคลื่อนต่ำ ต้องใช้จำนวนซ้ำมาก การตัดสินใจ ความเป็นจริง Hoเป็นจริง Hoไม่เป็นจริง ความผิดพลาดประเภทที่ 1,  1-  ปฏิเสธ Ho ความผิดพลาดประเภทที่ 2,  1-  ยอมรับ Ho

22. 4. ประเภทของการทดสอบ การทดสอบแบบหางเดียวจะใช้จำนวนซ้ำน้อยกว่าการทดสอบแบบสองหาง - แบบหางเดียว จะให้ผลสรุปที่มีความคลาดเคลื่อนตรงกับระดับนัยสำคัญของการทดสอบที่กำหนด - แบบสองหาง ระดับนัยสำคัญของการทดสอบจะถูกแบ่งออกเป็นสองด้าน ถ้าต้องการความคลาดเคลื่อนตรงกับระดับนัยสำคัญของการทดสอบ ต้องกำหนดให้ค่าลดลงครึ่งหนึ่งของการทดสอบแบบหางเดียว ทำให้ต้องเพิ่มซ้ำมากขึ้น

23. 5. จำนวนทรีทเมนต์ที่ต้องการทดลอง จำนวนทรีทเมนต์มากจะใช้จำนวนซ้ำน้อยกว่าการทดลองที่มีจำนวนทรีทเมนต์น้อย เพื่อให้มีจำนวนความเป็นอิสระ (degree of freedom) มากพอ 6. แผนการทดลอง แผนการทดลองที่ให้ ค่า Error dfสูง จะใช้จำนวนซ้ำน้อยกว่า แผนการทดลองที่ให้ Error dfต่ำ

24. 6. แผนการทดลอง

25. 7. งบประมาณและระยะเวลา หากต้องการให้การทดลองมีความคลาดเคลื่อนต่ำ จำเป็นต้องใช้จำนวนซ้ำมาก ดังนั้นถ้าผู้ทดลองมีงบประมาณมากและระยะเวลาทดลองที่พอเพียงพอก็สามารถทำได้

26. ส่วนประกอบที่จำเป็นของแผนการทดลองส่วนประกอบที่จำเป็นของแผนการทดลอง • แผนการทดลองที่นำไปใช้ทดลองแล้วทำให้ได้มีข้อมูลที่มีคุณภาพ • สามารถนำไปใช้วิเคราะห์ให้ได้ผลสรุปที่ถูกต้อง มีส่วนประกอบดังนี้ • มีการซ้ำ เพื่อประมาณค่าความคลาดเคลื่อนได้ • มีการสุ่ม เพื่อขจัดความลำเอียงและทำให้ได้ค่าประมาณความคลาดเคลื่อนที่เป็นไปตามข้อกำหนด • มีการควบคุมการคลาดเคลื่อน ให้ต่ำ สามารถตรวจความแตกต่างของ trt ได้

27. ประเภทของแผนการทดลอง 1. ทรีทเมนต์มาจากปัจจัยเดียว • ไม่มีการจัดกลุ่มทดลอง • (1) Completely randomized design

28. 2. มีการจัดกลุ่มหน่วยทดลอง 2.1 แต่ละกลุ่มสามารถใส่ได้ครบทุกทรีทเมนต์ a) การจัดกลุ่มในทิศทางเดียว (2) Randomizedcompletely block design b) การจัดกลุ่มทำในสองทิศทาง (3) Latin square design

29. c) การจัดกลุ่มทำในสามทิศทาง (4) Graeco -Latin square design 2.2 แต่ละกลุ่มไม่สามารถใส่ได้ครบทุกทรีทเมนต์ a) การจัดกลุ่มในทิศทางเดียว (5) Incompletely block design b) การจัดกลุ่มทำในสองทิศทาง (6) Incompletely Latin square design

30. 2. ทรีทเมนต์มาจากหลายปัจจัย • 2.1 ปัจจัยถูกใช้ผสมกัน • หน่วยทดลองมีขนาดเดียว • a) ไม่มีการจัดกลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มใส่ได้ครบทุกทรีทเมนต์ • (7) Factorial experiment in any design • b) มีการจัดกลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มใส่ได้ไม่ครบทุกทรีทเมนต์ • (8) Confounded design

31. 2. ทรีทเมนต์มาจากหลายปัจจัย 2. หน่วยทดลองมีขนาดต่างกัน (9) Split – plot and split – block design 2.2 ปัจจัยหนึ่งซ้อนอยู่ใต้ปัจจัยอื่น (10) Hierarchical or Nested design

32. 3. แผนการทดลองประเภทอื่น ๆ 3.1 หน่วยทดลองแต่ละหน่วยได้รับหลายทรีทเมนต์ (11) Change-over and Switchback designs 3.2 การทดลองเฉพาะบางส่วนของซ้ำ (12) Fractional factorial design 3.2 การทดลองที่มีวัตถุประสงค์เฉพาะ (13) Response surface design