시험 설계와 변인 통제

핵심 정리

시험은 어떤 처리가 결과에 미치는 영향을 확인하도록 계획하고 수행하는 탐구다. 먼저 확인할 문제를 바탕으로 결과를 예측하는 가설을 세운다. 그 예측을 검증할 수 있도록 변인과 비교 집단을 정한다. 가설은 독립 변인과 종속 변인의 관계를 예측하는 검증 가능한 진술이다. 가설을 세운 뒤 실험으로 검증하는 방식은 연역적 탐구다.

변인은 실험에서 달라지거나 측정되는 조건이다. 독립 변인은 실험자가 의도적으로 조작해 변화를 주는 변인이다. 종속 변인은 그 조작에 따라 달라지는지 관찰하고 측정하는 대상이다.독립 변인은 실험자가 의도적으로 조작하는 변인이다. 종속 변인은 독립 변인의 조작에 따라 변하는 측정 대상 변인이다. 통제 변인은 실험 결과에 영향을 주지 않도록 실험 동안 일정하게 유지하는 변인이다.통제 변인은 실험 결과에 영향을 주지 않도록 일정하게 유지하는 변인이다.

실험 처리를 적용한 집단은 시험구다. 처리를 하지 않거나 기존 방법을 적용해 비교 기준으로 삼는 집단은 대조구다. 대조구는 실험 처리를 하지 않은 기준 집단이다. 변인 통제는 시험구와 대조구의 조건을 동일하게 유지하는 것이다. 시험 설계에서는 처리에 따른 차이를 비교하려고 시험구와 비교구를 설치한다.

자세히

실험은 단순히 처리를 해 보고 결과를 살피는 일이 아니다. 한 조건을 바꾸었을 때 나타나는 결과를 비교해 가설을 검증하는 과정이다. 먼저 해결할 문제를 분명히 하고, 그 문제에 대한 예측을 가설로 표현한다. 가설은 결과를 확인한 뒤 붙이는 설명이 아니다. 실험과 자료 해석으로 검증해야 할 예측이다. 가설을 세운 다음에는 예측이 맞는지 확인할 실험 방법을 정한다. 가설을 세우고 실험으로 검증하는 흐름은 관찰 자료만 모아 일반화하는 귀납적 방식과 구별되는 연역적 탐구다.

설계의 중심은 가설에 담긴 원인과 결과를 실험에서 구분하는 것이다. 가설이 어떤 처리가 결과에 영향을 준다고 예측한다면, 그 처리 조건을 의도적으로 달리하는 변인이 독립 변인이다. 실험자가 처리해 변화를 주는 변인이 독립 변인이다. 결과에서 변화를 확인할 기준은 종속 변인이다. 관찰하거나 측정한 결과 변인이 종속 변인이다. 따라서 ‘무엇을 다르게 했는가’를 물으면 독립 변인을, ‘무엇을 측정했는가’를 물으면 종속 변인을 찾는다. 두 변인은 가설의 원인과 결과 관계에 맞추어 정해야 한다. 결과에 해당하는 측정값을 실험자가 조작한 조건으로 잘못 분류하면 실험의 논리가 뒤집힌다.

처리 효과를 비교하려면 독립 변인만 달리하고 나머지 조건은 일정하게 유지해야 한다. 통제 변인은 일정하게 유지하는 조건이다. 실험 결과에 영향을 줄 수 있는 다른 조건이 집단마다 달라지면, 관찰한 차이가 독립 변인의 처리 때문인지 다른 조건 때문인지 판단하기 어렵다. 따라서 실험을 계획할 때는 결과에 영향을 줄 수 있는 조건을 살피고 시험구와 대조구에서 같게 맞춘다. 변인 통제는 시험구와 대조구의 조건을 동일하게 유지하는 것이다. 통제 변인은 결과를 측정하는 항목이 아니라 일정하게 두는 조건이다. 종속 변인은 일정하게 고정하는 조건이 아니라 처리에 따른 변화를 확인하는 대상이다.

집단의 역할도 변인의 구분과 함께 확인해야 한다. 시험구는 실험 처리를 적용한 집단이다. 실험자가 독립 변인을 처리한 집단을 시험구라고 한다. 시험구는 처리 조건을 달리해 비교하는 실험 단위 집단을 가리킨다. 대조구는 처리를 하지 않거나 기존 방법을 적용해 시험구와 비교하는 기준이다. 대조구가 있어야 처리한 집단의 결과를 기준과 대조해 해석할 수 있다. 시험구와 대조구는 처리 여부가 다르지만, 비교가 타당하도록 그 밖의 조건은 같게 유지해야 한다. 이때 처리 여부는 비교하려고 의도적으로 달리하는 조건이고, 나머지는 통제할 조건이다.