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Diseño Experimental Conceptos Principios
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Introducción al Diseño Experimental
MVZ. Oscar Rolando Espinoza SandovalMSPAS
Agosto-2014
EL MÉTODO CIENTÍFICO
• “La ciencia es una estructura asentada sobre hechos", escribe J. J. Davies (1968) en su obra sobre el método científico
• Principios y procedimientos para la búsqueda sistemática del conocimiento abarcando el reconocimiento y formulación de un problema, la recolección de datos a través de la observación y la experimentación y la formulación y prueba de hipótesis
INDUCTIVISMO
• El inductivismo o método lógico inductivo es un método científico que elabora conclusiones generales a partir de enunciados observacionales particulares.
FALSACIONISMO• Es una corriente epistemológica fundada por el
filósofo austriaco Karl Popper (1902-1994). Para Popper, contrastar una teoría significa intentar refutarla mediante un contraejemplo.
• Chalmers, A. 1999 ¿Qué es esa cosa llamada Ciencia? Un estatuto actual de la ciencia y sus métodos.
CONCEPTOS DE DISEÑO EXPERIMENTAL
QUE ES UN EXPERIMENTO?
• Es una investigación planeada para obtener nuevos hechos o para confirmar o refutar resultados de experimentos anteriores.
• Un experimento ayuda a un investigador a obtener una respuesta a alguna pregunta o para hacer inferencia acerca de algún fenómeno.
• Para un estadístico, un diseño experimental es un conjunto de reglas utilizado para elegir las muestras de las poblaciones.
• Las reglas se definen por el mismo investigador, y deben ser determinadas de antemano.
QUE ES UN DISEÑO EXPERIMENTAL?
QUE ES UN DISEÑO EXPERIMENTAL?
• Un diseño experimental controlado es el arreglo de las unidades experimentales utilizado para controlar el error experimental, a la vez que acomoda los tratamientos.
UNIDAD EXPERIMENTAL
• La unidad experimental es la entidad física o el sujeto expuesto al tratamiento independientemente de otras unidades.
• La unidad experimental, una vez expuesta al tratamiento, constituye una sola réplica del tratamiento
• En algunos experimentos es imposible muestrear toda la unidad de muestreo es necesario tomar submuestras.
UNIDAD DE MUESTREO• La unidad de muestreo puede ser idéntica a la
unidad experimental o puede ser parte de la unidad experimental.
• Ej. Si aplicamos un tratamiento a una nave avícola la nave es la unidad experimental y cada ave es la unidad de muestreo.
Unidad Experimental
Unidad de Muestreo
TRATAMIENTOS• Son el conjunto de circunstancias creados para el
experimento, en respuesta a la hipótesis de investigación y son el centro de la misma.
Dietas de animalesProducción de variedades de cultivos
TemperaturasTipos de suelo y cantidades de nutrientes.
• En un estudio comparativo se usan dos o más tratamientos y se comparan sus efectos en el sujeto de estudio.
TRATAMIENTO CONTROL
El tratamiento de control es un punto necesario para evaluar el efecto de los tratamientos experimentales; existen diversas circunstancias en las que el tratamiento de control es útil y necesario
CONTROL-TESTIGO En algunas situaciones es necesario incluir dos tipos
de control distintos. Por ejemplo, el no tratamiento y el tratamiento placebo
pueden indicar el efecto de manipular la unidad experimental en ausencia de tratamiento.
FACTOR Y NIVELES DEL FACTOR Un factor es un grupo específico de tratamientos:
temperatura, humedad y tipos de suelo se consideran un factor cada uno VARIABLE INDEPENDIENTE
Las diversas categorías de un factor se denominan niveles del factor.
Factores Cualitativos y Cuantitativos El arreglo factorial de tres niveles de temperatura con tres
niveles de tipo de suelo consiste en 3 X 3 = 9 combinaciones de tratamiento factorial, que son:
REPLICACION
• Cuando un tratamiento es aplicado a mas de 1 unidad experimental el tratamiento es replicado.
• La réplica implica una repetición independiente del experimento básico.
ERROR EXPERIMENTAL• El error experimental describe la variación entre las unidades
experimentales tratadas de manera idéntica e independiente.
• Los distintos orígenes del error experimental son: La variación natural entre unidades experimentales
La variabilidad en la medición de la respuesta La imposibilidad de reproducir las condiciones del tratamiento
con exactitud de una unidad a otra La interacción de los tratamientos con las unidades
experimentales Cualquier otro factor externo que influya en las características
medidas.
BLOQUENIZACION• La bloquización proporciona control local del ambiente para
reducir el error experimental.• Las unidades experimentales se asignan a grupos
homogéneos, llamados bloques, y los tratamientos son, luego, asignados al azar dentro de los bloques.
• Cuatro importantes criterios para la bloquización;
Proximidad (parcelas vecinas) Características físicas (edad o peso)
Tiempo Administración de tareas en el experimento
VARIABLE DE RESPUESTA
• Es la variable de estudio, aquella cuyos cambios se desean estudiar
• Variable Dependiente
COVARIABLE
• Las covariadas son variables relacionadas con la variable de respuesta que nos interesa.
• La información de las covariadas se usa para establecer un control estadístico sobre la varianza del error experimental, mediante un procedimiento conocido como análisis de covarianza.
COVARIABLE
Fertilidad de las parcelasCosecha del año anterior en siembras perenes Pureza de la materia prima en un proceso químico;
todas pueden variar de una unidad a otra.
• Cualquier atributo medible y que pueda tener una relación estadística con la variable de interés primario, es un candidato para ajuste covariado.
ESTUDIO EXPERIMENTAL
• En este tipo de estudios se interviene, por ejemplo, aplicando deliberadamente una medida preventiva, como un tratamiento, o controlando la exposición de un animal a un factor como la temperatura.
ESTUDIO OBSERVACIONAL
• En este tipo de estudios solo se observan los animales estudiados y se llevan registros de las mediciones relevantes en aquellos animales.
Estudios EcológicosEstudios de PrevalenciaEstudios de Casos y ControlesEstudios de Cohortes o de Seguimiento
EL LEGADO DE RONALD FISHER
1. Introdujo la subdivisión de la suma de cuadrados conocido como análisis de varianza (ANOVA) (1923)
2. Introdujo los principios del bloqueo y la aleatorización así como el cuadro latino así como los experimentos split-plot y después con 2 tablas (ANOVA) (1925)
3. Promovió los experimentos factoriales (1926)
PRINCIPIOS DEL DISEÑO EXPERIMENTAL
• En 1926 publicó el primer resumen completo de sus ideas en el artículo "The Arrangement of Field Experiments" (Fisher, 1926); en ese importante artículo describió tres componentes fundamentales de los experimentos en el área de pruebas agrícolas:
• Control Local: de las condiciones de campo para reducir el error experimental
• Replicación: como un medio para estimar la varianza del error experimental
• Aleatorización: para obtener una estimación válida de esa varianza
1-CONTROL LOCAL• El control local describe las acciones que emplea un
investigador para reducir o controlar el error experimental, incrementar la exactitud de las observaciones y establecer la base de la inferencia de un estudio.
El investigador controla: Técnica
Selección de unidades experimentales homogeneas Bloquización o aseguramiento de la uniformidad de
información en todos los tratamientos Selección del diseño experimental adecuado
Medición de covariados.
2-REPLICACION
• Demuestra que se pueden reproducir los resultados, al menos bajo las condiciones experimentales actuales.
• Proporciona cierto grado de seguridad contra resultados anormales en el experimento, debidos a accidentes no previstos.
• Proporciona las medias para estimar la varianza del error experimental.
• Proporciona la posibilidad de aumentar la precisión en la estimación de las medias de los tratamientos.
3-ALEATORIZACION
• La aleatorización es la asignación aleatoria de tratamientos a las unidades experimentales.
• Fisher (1926) señaló que la sola aleatorización proporciona estimaciones válidas de la varianza del error para los métodos de inferencia estadística justificados para la estimación y pruebas de hipótesis en el experimento
PLANEACIÓN DE UNA INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL
• Al iniciar el estudio, el investigador sagaz desarrolla una lista de verificación de aspectos concretos.
Introducción al problema Definir los Objetivos
Una Pregunta a ser contestadaUna Hipótesis a verificarUn Efecto que va ser estimado
Materiales y Métodos; Escoger o Diseñar un Diseño Experimental
Recolección de datos (Empezar el Experimento)Análisis de los datosInterpretar los ResultadosConclusiones
PLANEACIÓN DE UNA INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL
Identificación de los factores que influyen y cuáles de ellos varían y cuáles permanecen constantes
Características a medir Procedimientos particulares para realizar las
pruebas o medir las características Número de repeticiones
Recursos y Materiales disponibles.
REFERENCIAS
I. Kaps, M., Lamberson, W. 2004. Biostatistics for Animal Science. CABI Publishing. Cambridge, MA, USA.
II. Petrie, A., Watson, P. 2006. Statistics for Veterinary and Animal Science. Blackwell Publishing. Oxford, UK.
III. Kuehl, R.O. 2000. Diseño de Experimentos Thomson Editores. México D.F.
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