Statistica nella ricerca

La ricerca scientifica sperimentale procede per esperimenti, ovvero per dimostrare la validità o meno di un'ipotesi si raccolgono dei dati, si analizzano e si tenta di capire da questi se l'ipotesi è vera o falsa. Essendo la statistica la scienza del trattamento dei dati, è trasversale a tutti gli ambiti scientifici che vengono studiati secondo il metodo scientifico, e nel tempo sono stati elaborati concetti e procedure validi per qualsiasi ambito.

In questa lezione vedremo quali sono le fasi principali da seguire per effettuare in modo corretto un esperimento scientifico.

Disegno sperimentale

Prima di incominciare un esperimento è necessario programmare tutto quello che si ha intenzione di fare, dalla raccolta dei dati alla formulazione del risultato; in particolare è di fondamentale importanza definire l'ipotesi che si vuole dimostrare.

In questa fase si deve definire la domanda alla quale l'esperimento dovrà rispondere: cioè se le differenze tra due gruppi di dati possono essere dovute al caso ( ipotesi nulla, H₀ ) o possono essere attribuite a una causa specifica ( ipotesi positiva, H₁ ).

Ad esempio, se si vogliono effettuare prove di rendimento di due motori diversi, la domanda da porsi potrà essere: "Le differenze tra le serie di dati ottenute con i due diversi motori potranno essere effettivamente dovute alle differenti caratteristiche, o potranno semplicemente essere attribuite al caso?".

La risposta a questa domanda sarà appunto il risultato dell'esperimento.

Campionamento

Gli oggetti dell'esperimento, ovvero tutti i possibili dati che si potrebbero raccogliere per rispondere alla domanda iniziale, costituiscono la popolazione o universo.

Normalmente è impossibile raccogliere tutta la popolazione dei dati, ma occorre scegliere un campione di dati, che sia rappresentativo dell'intera popolazione, ovvero tale che i risultati ottenuti dalla sua analisi siano validi per l'intera popolazione. La scelta del campione e del modo di ottenere i dati deve essere stabilita nel disegno sperimentale proprio a questo scopo.

Descrizione statistica

Dopo la raccolta dei dati arriva il momento di organizzarli e descriverne le caratteristiche statistiche, per valutare l'adeguatezza e la precisione del disegno sperimentale e del campionamento.

Per questo ci serve degli strumenti della statistica descrittiva, oggetto della prossima lezione.

Test d'inferenza

Il test d'inferenza è il procedimento logico-matematico che fornisce la risposta alla domanda dell'esperimento, cioè conferma o smentisce l'ipotesi nulla, secondo la quale le differenze misurate possono essere dovute esclusivamente al caso, e fornisce anche la probabilità che questa risposta sia giusta o sbagliata.

Gli strumenti per ottenere queste risposte costituiscono la statistica inferenziale, che verrà studiata in seguito.

Bibliografia

• Lamberto Soliani. Manuale di statistica per la ricerca e la professione. Parma, 2005.