Контрольная переменная (или научная константа ) в научном эксперименте — это экспериментальный элемент, который является постоянным (контролируемым) и неизменным на протяжении всего исследования. Контрольные переменные могли бы сильно влиять на экспериментальные результаты, если бы они не оставались постоянными в ходе эксперимента с целью проверки относительной связи зависимой переменной (DV) и независимой переменной (IV) . Сами контрольные переменные не представляют первостепенного интереса для экспериментатора.
«Хорошие элементы управления», также известные как «конфаундеры» или «деконфаундеры», — это переменные, которые, как предполагается, не подвержены влиянию обработки и которые предназначены для устранения смещения из-за пропущенных переменных . [1] «Плохие элементы управления», с другой стороны, — это переменные, которые могут быть затронуты обработкой, могут способствовать смещению коллайдера и приводить к ошибочным результатам. [1]
Переменная в эксперименте, которая поддерживается постоянной для оценки взаимосвязи между несколькими переменными [a] , является контрольной переменной. [2] [3] Контрольная переменная — это элемент, который не изменяется на протяжении всего эксперимента, поскольку его неизменное состояние позволяет лучше понять взаимосвязь между другими тестируемыми переменными. [4]
В любой системе, существующей в естественном состоянии, многие переменные могут быть взаимозависимыми, при этом каждая из них влияет на другую. Научные эксперименты проверяют связь IV (или независимой переменной: того элемента, которым манипулирует экспериментатор) с DV (или зависимой переменной: того элемента, на который воздействует манипуляция IV). [4] Любая дополнительная независимая переменная может быть управляющей переменной. [2]
Контрольная переменная — это экспериментальное условие или элемент, который остается неизменным на протяжении всего эксперимента, и он не является первостепенным в эксперименте и не повлияет на результат эксперимента. [3] Любое неожиданное (например, неконтролируемое) изменение контрольной переменной во время эксперимента сделает недействительной корреляцию зависимых переменных (DV) с независимой переменной (IV), тем самым исказив результаты и сделав недействительной рабочую гипотезу . Это указывает на наличие ложной связи , существующей в экспериментальных параметрах. [4] Неожиданные результаты могут быть результатом наличия вмешивающейся переменной , что потребует повторной проработки первоначальной экспериментальной гипотезы. Вмешивающиеся переменные представляют собой угрозу внутренней валидности эксперимента. [5] [4] Эту ситуацию можно разрешить, сначала определив вмешивающуюся переменную, а затем перепроектировав эксперимент с учетом этой информации. Один из способов сделать это — контролировать вмешивающуюся переменную, тем самым сделав ее контрольной переменной. Однако, если ложную связь не удается определить, от рабочей гипотезы, возможно, придется отказаться. [4] [5]
Возьмем, к примеру, известный комбинированный газовый закон , который математически выражается следующим образом:
где:
При экспериментальной проверке частей объединенного газового закона ( P * V = T ), где давление, температура и объем являются переменными, для проверки результирующих изменений любой из этих переменных требуется, чтобы хотя бы одна из них оставалась постоянной. [3] Это делается для того, чтобы увидеть сопоставимые экспериментальные результаты по оставшимся переменным.
Если температура сделана управляющей переменной и ей не разрешено изменяться в ходе эксперимента, связь между зависимыми переменными, давлением и объемом, может быть быстро установлена путем изменения значения одной или другой, и это закон Бойля . Например, если давление повышается, то объем должен уменьшаться.
Однако, если объем сделать управляемой переменной и не позволять ей изменяться в ходе эксперимента, то связь между зависимыми переменными, давлением и температурой, можно быстро установить, изменяя значение одной или другой, и это закон Гей-Люссака . Например, если давление повышается, то температура должна повыситься.
