Om du vill fastställa effektiviteten hos ett program som är utformat för att förbättra skolans läsnivå skulle du naturligtvis vara intresserad av att mäta barnens läsnivå före och efter programmet. Om du gjorde just detta med en grupp barn, och deras läsnivå förbättrades med 50 procent, skulle du då vara tvungen att besvara en knepig fråga: hur vet du att barnens läsnivå inte skulle ha förbättrats på egen hand ändå?

Vad är en vetenskaplig kontrollgrupp?

Det vanligaste sättet att undvika detta är att bygga in en kontrollgrupp i forskningsdesignen. Normal biologisk variation, forskarens bias och miljövariationer är alla externa variabler som kan störa det förhållande man försöker förstå. Att ”förankra” en grupp genom att göra den identisk med en annan grupp på alla sätt utom när det gäller en variabel ger dig mycket mer insikt i den variabeln.

Experimentell/behandlingsgrupp:

Kontrollgrupp: Behandling eller intervention, vanligen manipulering av den oberoende variabeln: Får ingen behandling eller intervention, eller så får den standardbehandling som kan uppfattas som en baslinje.

Som kontroll för variabler på detta sätt ger kontrollgrupper i den experimentella utformningen också en indikation på storleken på effekten. Om forskaren upptäcker att barn som inte deltog i programmet ändå ökade sin läsnivå med 10 % kan han resonera om att inte allt det resultat han ser i sin försöksgrupp beror enbart på programmet. Kontrollgrupper gör det möjligt att göra meningsfulla jämförelser.

Ett annat exempel är ett experiment där man använder placebo. I en medicinsk studie kommer man att använda två grupper och ge den ena gruppen den riktiga medicinen och den andra en placebo. En placebo har ingen effekt men är omöjlig att skilja från en intervention som gör det, till exempel ett piller som liknar medicin men som egentligen bara består av socker. Forskarna lärde sig tidigt att en patients tillstånd kan förbättras enbart på grund av deras tro på att en behandling kommer att fungera. Detta kallas placeboeffekten och är ett av de vanligaste skälen till att inkludera en kontrollgrupp.

I denna särskilda typ av forskning är experimentet dubbelblint, vilket innebär att varken läkarna eller patienterna är medvetna om vilket piller de får, vilket eliminerar potentiell forskningsbias. En annan försiktighetsåtgärd är att slumpmässigt fördela deltagarna till antingen kontroll- eller behandlingsgruppen, för att försöka göra de två grupperna så lika som möjligt.

Förutom placeboeffekten är Hawthorne-effekten ett annat fenomen där, om människor vet att de är föremål för ett experiment, de automatiskt ändrar sitt beteende. Forskare utformar ibland geniala sätt att kringgå detta, vanligtvis genom att tala om för deltagarna att de testar en sak medan de i själva verket testar en annan sak. Detta kan vara ett mycket smart tillvägagångssätt, så länge man först tar hänsyn till studiens etik.

I samhällsvetenskaperna är kontrollgrupper en särskilt viktig del av experimentet, eftersom det ofta är mycket svårt att eliminera alla förväxlingsvariabler och fördomar.

Det finns två huvudtyper av kontrollgrupper, positiva och negativa, som båda ger forskarna möjligheter att öka den statistiska giltigheten av sina data.

Positiva vetenskapliga kontrollgrupper

En positiv vetenskaplig kontrollgrupp är en kontrollgrupp som förväntas ge ett positivt resultat. Genom att använda en behandling som redan är känd för att ge en effekt kan forskaren jämföra testresultaten med den (positiva) kontrollen och se om resultaten kan matcha effekten av den behandling som man vet fungerar.

En forskare som t.ex. testar effekten av nya antibiotika på petriskålar med bakterier, kan använda ett etablerat antibiotikum som man vet fungerar som kontroll. Om alla prover av det nya antibiotikumet misslyckas, utom det etablerade antibiotikumet, är det troligt att det nya antibiotikumet är ineffektivt.

Och om kontrollen också misslyckas kan det vara något fel på konstruktionen. Positiva vetenskapliga kontrollgrupper minskar risken för falskt negativa resultat.

Negativa vetenskapliga kontrollgrupper

I en negativ vetenskaplig kontrollgrupp förväntas inget resultat. I detta fall säkerställer kontrollgruppen att ingen förväxlingsvariabel eller bias har påverkat resultaten.

I samma antibiotikaexempel skulle den negativa kontrollgruppen vara en petriskål med bakterier utan att något antibiotikum av något slag har tillsatts. Resultaten från kontrollgruppen och försöksgruppen jämförs sedan. Detta gör det möjligt för forskaren att visa att en eventuell minskning av bakterier i försöksgruppen beror på effekten av det nya antibiotikumet som testas, eftersom det inte hände i kontroll-Petriskålen.

Om allt nytt antibiotikum hämmade bakterierna, men den negativa kontrollgruppen också gjorde det, kan någon annan variabel ha haft en effekt, vilket förväxlar resultaten.

Slutligt kan kontrollgrupper stämmas in för att fastställa en baslinje. Till exempel skulle en forskare som testar radioaktivitetsnivåerna i olika prover med en Geigerräknare också ta prover på bakgrundsnivån, vilket gör det möjligt för dem att justera resultaten i enlighet med detta. Bakgrundsnivån fungerar som en kontroll.

Att etablera starka vetenskapliga kontrollgrupper är utan tvekan en viktigare del av varje vetenskaplig design än de faktiska proverna. Om man inte kan tillhandahålla tillräckliga bevis för starka kontrollgrupper kan en studie helt och hållet undergrävas, men höga signifikansnivåer indikerar en låg sannolikhet för fel.