“自然实验”估计因果效应产生偏差的原因
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实验结果的偏差与误差分析实验是科学研究中常用的方法之一,通过实验可以验证理论假设并获取数据结果。
然而,在实验中我们常常会面对实验结果与理论值之间的偏差与误差。
本文将探讨实验结果的偏差与误差产生的原因,并分析如何进行误差分析以提高实验结果的准确性。
一、偏差与误差的定义在实验中,偏差和误差是常见的概念,但两者有着不同的含义。
偏差是指实验结果与理论值或标准值之间的差异,它可以是正向的或负向的。
而误差则是指实验结果相对于实际值的差异,它包括了系统误差和随机误差两个方面。
二、偏差的原因分析1.系统误差:系统误差是由于实验设置、仪器精度、操作方法等方面引入的固定偏差。
例如,在实验测量中如果仪器的刻度存在固定的偏移或者实验条件中存在系统性的误差,都会导致实验结果产生偏差。
2.随机误差:随机误差是由于实验环境、人为操作等因素引起的不确定的、无规律的误差。
例如,在重复实验中由于个体差异、观察判断的主观性等原因都会导致实验结果的随机误差。
三、误差分析方法1.确定系统误差:首先要通过仔细分析实验过程和条件,确定可能引入系统误差的原因。
然后,采取相应的修正措施,如校准仪器、优化实验设计等,以减小系统误差的影响。
2.重复实验:通过重复实验来减小随机误差的影响,获取更加准确的实验结果。
多次实验可以通过对数据进行统计处理,如计算平均值和标准偏差,以评估实验结果的准确性。
3.数据分析:对实验数据进行统计分析,可以进一步揭示偏差和误差。
利用统计方法,如相关性分析、回归分析等,可以探究实验结果与各个因素之间的关系,找出可能导致偏差和误差的原因。
四、实验结果的准确性提高为提高实验结果的准确性,除了要进行误差分析,还可以采取以下方法:1.提高实验技能:熟练掌握实验技术和操作方法,减少人为误差的发生。
2.增加样本量:增加实验样本数量可以提高数据的可靠性,降低随机误差的影响。
3.改进实验设计:精心设计实验方案,优化实验条件,减小系统误差和随机误差的发生。
自然科学测量误差的分析与处理在自然科学研究中,测量是不可或缺的一环。
通过测量,我们可以获取实验数据,从而得出科学结论。
然而,由于各种因素的影响,测量结果往往存在一定的误差。
本文将探讨自然科学测量误差的分析与处理方法。
一、误差的来源误差的产生有多方面的原因。
首先,仪器的精度和灵敏度是测量误差的主要来源之一。
如果使用的仪器精度较低或者已经磨损,那么测量结果就会出现较大的误差。
其次,操作人员的技术水平也会对测量结果产生影响。
不同的人在操作仪器时,可能会存在不同的技巧和误差控制能力。
此外,环境因素也是测量误差的重要来源。
比如,温度、湿度、气压等因素都可能对测量结果产生一定的影响。
二、误差的分类根据误差的性质,我们可以将误差分为系统误差和随机误差。
系统误差是由于测量仪器或者操作人员的原因而引起的,其产生的原因是可追溯的。
而随机误差则是由于不可预测的因素而引起的,其产生的原因是无法确定的。
系统误差通常是有方向性的,而随机误差则是无方向性的。
三、误差的分析方法对于系统误差,我们可以通过校正仪器或者改进操作方法来减小其影响。
例如,我们可以使用更精密的仪器来代替原有的仪器,或者通过培训提高操作人员的技术水平。
此外,还可以通过对测量数据进行多次测量,然后取平均值来减小系统误差的影响。
而对于随机误差,我们可以通过统计学方法来分析和处理。
首先,我们可以计算测量数据的平均值和标准差。
平均值可以反映测量结果的中心位置,而标准差则可以反映测量结果的离散程度。
如果标准差较大,说明测量结果的离散程度较高,即随机误差较大。
在进行数据处理时,我们可以采用合适的统计方法,如t检验、方差分析等,来判断测量结果之间是否存在显著差异。
此外,我们还可以通过增加测量次数来减小随机误差的影响。
通过多次测量,我们可以提高数据的精确度和可靠性。
同时,还可以运用数据拟合和回归分析等方法,对测量数据进行模型建立和预测,从而减小随机误差的影响。
四、误差的传递与控制在实际科学研究中,误差的传递是一个重要的问题。
第1篇一、引言实验是科学研究和教学的重要手段,通过实验可以验证理论、发现规律、解决问题。
然而,在实验过程中,误差是不可避免的现象。
误差的存在不仅会影响实验结果的准确性,还可能误导我们的判断。
因此,分析实验误差产生的原因,对于提高实验质量和准确性具有重要意义。
本文将从以下几个方面对实验误差产生的原因进行分析。
二、实验误差的分类1. 系统误差系统误差是指在实验过程中,由于实验设备、实验方法、实验环境等因素引起的误差。
系统误差具有重复性和规律性,可以通过改进实验方法、设备或环境来减小或消除。
2. 随机误差随机误差是指在实验过程中,由于实验者操作不当、实验环境变化等因素引起的误差。
随机误差具有偶然性和不确定性,无法完全消除,但可以通过多次重复实验来减小。
3. 偶然误差偶然误差是指在实验过程中,由于实验者主观判断、实验设备故障等因素引起的误差。
偶然误差具有偶然性和不可预测性,需要通过严格的实验操作和设备维护来减小。
三、实验误差产生的原因分析1. 实验设备(1)设备精度:实验设备的精度直接影响实验结果的准确性。
设备精度较低,会导致实验误差增大。
(2)设备老化:实验设备使用时间过长,会导致设备性能下降,从而产生误差。
(3)设备故障:实验设备在运行过程中可能发生故障,导致实验数据失真。
2. 实验方法(1)实验原理:实验原理错误会导致实验结果与实际不符,从而产生误差。
(2)实验步骤:实验步骤不规范、操作失误等都会导致实验误差。
(3)数据处理:数据处理方法不当、数据取舍不合理等都会影响实验结果的准确性。
3. 实验环境(1)温度、湿度:温度、湿度等环境因素的变化会影响实验结果的准确性。
(2)电磁干扰:实验过程中可能受到电磁干扰,导致实验数据失真。
(3)噪音:实验过程中噪音干扰可能导致实验误差。
4. 实验者(1)操作技能:实验者操作技能不熟练,可能导致实验误差。
(2)主观判断:实验者在实验过程中可能存在主观判断,导致实验误差。
自然科学实验设计的常见偏差分析与解决方法自然科学实验是科学研究的基础,通过实验可以验证理论,探索未知,但在实验过程中常常会出现各种偏差。
本文将分析常见的实验设计偏差,并提出相应的解决方法,以期提高实验结果的准确性和可靠性。
一、实验设计偏差之样本选择偏差在实验设计中,样本选择是至关重要的一环。
如果样本选择不当,可能导致实验结果的偏差。
比如,在研究新药物疗效时,如果选择的样本是同一种族、同一地区的人群,那么得出的结论可能不具有普遍适用性。
为了避免样本选择偏差,我们可以采取以下措施:1. 扩大样本规模:增加样本数量可以提高实验结果的可靠性和代表性。
2. 多样本来源:选择不同地区、不同种族、不同性别的样本,以确保结果的普遍适用性。
3. 随机选择:通过随机选择样本的方式,避免主观因素对结果的影响。
二、实验设计偏差之实验条件控制不当实验条件的控制是保证实验结果准确性的重要因素。
如果实验条件控制不当,可能导致结果的偏差。
比如,在测量温度时,如果实验室的温度不稳定,那么测得的温度数值可能不准确。
为了解决实验条件控制不当的问题,我们可以采取以下措施:1. 严格控制环境:确保实验室的温度、湿度等环境因素稳定,避免对实验结果的影响。
2. 校准仪器:定期对实验所使用的仪器进行校准,确保其准确性和稳定性。
3. 多次重复实验:通过多次重复实验,减少实验条件变化对结果的影响,提高结果的可靠性。
三、实验设计偏差之实验操作不当实验操作的不当也可能导致结果的偏差。
比如,在称量试剂时,如果操作不准确,可能导致试剂的量不准确,进而影响实验结果。
为了避免实验操作不当的问题,我们可以采取以下措施:1. 严格按照实验操作规程进行操作:确保每个步骤都按照规定的方法进行,避免操作不准确。
2. 培训实验人员:对实验人员进行培训,提高其实验技能和操作水平。
3. 使用精确的仪器和设备:选择准确度高的仪器和设备,减少操作误差。
四、实验设计偏差之数据处理不当在实验结果的数据处理过程中,如果处理不当,可能导致结果的偏差。
“自然实验”估计因果效应产生偏差的原因在经济学科中涉及人类活动的实验长期以来都被认为是十分昂贵,并且受到诸多限制,实际上,我们愈发的意识到许多我们所感兴趣的参量,诸如,教育或工作经验对于收入的影响,在众多对收入产生影响的变量中有些我们无法察觉的变量会对我们所感兴趣的参量产生一个非正交的影响。
这些没有被测量或说无法测量的因素可能包括随个体不同而事先存在的基本技术,个人偏好等等。
这些属性特征中可能存在的异质性,意味着几乎所有的估计在基于这些特性的个人选择上都存在许多备选的解释,如测定教育的回报,个人将不能被认为是在不同教育水平上的随机分配。
换句话说,受教育程度越高的人将拥有更高的收入可能反映的是有更好能力的个人会偏好于受更多的教育或说面临更低的教育机会成本。
经济学家用的经过随机化处理的实验来评估他们存在异质性时的影响。
这些问题当中,一些最为突出的实验是研究负所得税对劳动力供给的影响;班级规模对学生测试成绩的影响;职业培训课程对收入的影响。
然而,这些人造的“实验”被广泛批评为没有共性,最为重要的是他们常常不能遵循处理组“随机性”这一要求。
经济学很长一段历史中应对“识别因果关系”或“处理效应”最为广泛的方法是工具变量技术。
这种方法实质上是假定一些非实验组成部分的数据是随机的,也就是说,它假定一些变量或时间满足“随机性”的原则。
由于去寻找或筹措一个近似完美的随机的经济实验非常困难,导致在回答一些重要问题时所运用的标准工具变量的假设也并非那么可信。
于是,经济学家和其他领域的一些研究者就寻找到了“自然实验”,从而意外收获到了对于随机效应的处理。
但是在大多数关于“自然实验”的文章或摘要中,由于研究规则的改变而具备的自然特性使得大多数研究关于“行为表现”并未能轻易的给出可归纳概括的结果,如同许多“随机实验”的文献一样,这些研究存在的主要问题依旧是关于随机性假设可信与否的问题。
近些年来,经济学家意识到关于一些重要的变量,“自然”为我们提供了近乎完美的随机性。
自然科学实验中常见误差分析自然科学实验是科学研究的重要手段之一,通过实验可以验证理论假设、探索未知领域,并为科学发展提供新的见解。
然而,在实验过程中,我们经常会遇到各种误差,这些误差可能会对实验结果产生影响。
因此,正确地分析和处理实验误差是保证实验结果可靠性的重要一环。
一、系统误差系统误差是指在实验过程中由于实验装置、测量仪器、环境条件等因素引起的偏差。
这种误差通常是固定的,会在每次实验中产生相同的影响。
例如,在测量温度时,如果温度计的刻度不准确,那么每次测量的温度值都会有一个固定的偏差。
为了减小系统误差,我们可以采取以下措施:1. 校正仪器:定期对实验装置和测量仪器进行校准,确保其准确度和精确度。
2. 控制环境条件:尽量保持实验环境的稳定性,例如控制温度、湿度等参数,以减少环境因素对实验结果的影响。
3. 重复实验:多次重复实验,取平均值可以减小系统误差的影响。
二、随机误差随机误差是指由于实验过程中的偶然因素引起的不确定性。
这种误差是无法避免的,但可以通过统计方法进行分析和处理。
例如,在测量同一物体的长度时,由于测量者的手抖动等原因,每次测量结果都会有一定的差异。
为了减小随机误差,我们可以采取以下措施:1. 增加样本量:增加实验次数或测量样本的数量,可以通过取平均值等统计方法减小随机误差的影响。
2. 使用精确仪器:选择精确度高的测量仪器,可以减小测量误差。
3. 控制实验条件:尽量保持实验条件的一致性,减少不确定因素的干扰。
三、人为误差人为误差是指由于实验者的主观因素引起的误差。
这种误差可能是由于实验者的技术水平、经验、操作不当等原因造成的。
例如,在称量物质时,如果实验者没有注意到秤盘上的风扇造成的气流干扰,就会导致称量结果偏大或偏小。
为了减小人为误差,我们可以采取以下措施:1. 培训实验者:提高实验者的技术水平和操作经验,使其能够熟练掌握实验方法和仪器使用。
2. 注意细节:在实验过程中,实验者应注意细节,遵循操作规程,减少操作不当带来的误差。
自然科学实验中常见的误差分析技巧自然科学实验是探索自然规律的重要手段,而误差则是实验中不可避免的存在。
误差的存在会对实验结果的准确性和可靠性产生影响,因此对误差进行分析和处理是实验研究的关键步骤之一。
本文将介绍一些常见的误差分析技巧,以帮助科学家更好地理解和处理误差。
一、随机误差分析技巧随机误差是由于实验条件的不完全控制或测量仪器的精度限制而引起的。
它的特点是在多次实验中,测量结果会在一定范围内波动,没有明显的规律性。
为了减小随机误差的影响,科学家可以采取以下技巧:1.多次重复实验:通过多次重复实验,可以获得更多的数据点,从而减小随机误差的影响。
通过对多次实验结果的统计分析,可以得到更准确的平均值和标准差。
2.增加测量次数:增加测量次数可以提高实验数据的可靠性。
科学家可以在实验中增加测量次数,以获得更多的数据点,从而减小随机误差的影响。
3.使用合适的统计方法:科学家可以使用统计学方法对实验数据进行分析,例如计算平均值、标准差和置信区间等。
这些统计指标可以帮助科学家评估实验结果的可靠性,并提供一定的误差范围。
二、系统误差分析技巧系统误差是由于实验条件的固有偏差或测量仪器的系统性偏差而引起的。
与随机误差不同,系统误差具有一定的规律性,会导致实验结果偏离真实值。
为了减小系统误差的影响,科学家可以采取以下技巧:1.校正仪器:科学家可以通过校正仪器来减小系统误差。
校正仪器可以检测和修正仪器的固有偏差,从而提高测量的准确性。
2.控制实验条件:科学家可以通过控制实验条件来减小系统误差。
例如,在实验中控制温度、湿度、压力等因素的变化,可以减小实验结果的偏离。
3.使用参考标准:科学家可以使用已知的参考标准来校正实验结果。
通过与参考标准进行比较,可以评估实验结果的准确性,并进行修正。
三、人为误差分析技巧人为误差是由于实验人员的主观因素或操作不当而引起的。
为了减小人为误差的影响,科学家可以采取以下技巧:1.培训实验人员:科学家可以对实验人员进行培训,提高其实验技能和操作水平。
自然科学领域中实验过程中常见错误与解决方法解答在自然科学领域中,实验是获取和验证知识的重要方法。
然而,由于实验本身的复杂性和不确定性,常常会出现各种错误。
本文将就自然科学领域中实验过程中常见的错误进行解答,并提供相应的解决方法。
一、实验设计错误实验设计错误是实验中最常见的错误之一。
它包括实验目的的不明确、实验变量的选择不合理、实验样本的选取不恰当等。
这些错误可能导致实验结果的不准确或无法得出有意义的结论。
解决方法:1.明确实验目的:在进行实验前,明确实验的目的和预期结果。
这有助于指导实验的设计和操作过程。
2.合理选择实验变量:实验变量是影响实验结果的因素,应根据实验目的选择合适的变量,并进行适当的控制。
3.恰当选取实验样本:样本的选择应具有代表性,并且样本数量应足够大,以保证实验结果的可靠性。
二、实验操作错误实验操作错误是实验中另一个常见的错误类型。
它包括实验仪器的使用不当、实验步骤的漏洞、实验条件的控制不严格等。
这些错误可能导致实验结果的偏差或不可重复。
解决方法:1.熟悉实验仪器:在进行实验前,应仔细阅读实验仪器的使用说明书,熟悉其操作方法和注意事项。
2.严格按照实验步骤操作:实验步骤应详细、准确,并按照规定的顺序进行操作,以确保实验的可重复性。
3.控制实验条件:实验条件的控制应尽可能严格,包括温度、湿度、光照等。
必要时可以使用控制组进行对照实验。
三、数据处理错误数据处理错误是实验中另一个常见的错误类型。
它包括数据记录的不准确、数据分析的方法错误、数据解读的主观性等。
这些错误可能导致实验结果的误解或偏离真实情况。
解决方法:1.准确记录数据:在进行实验时,应准确记录实验数据,并注意数据的单位、精度等。
可以使用数据记录表格或软件辅助记录。
2.选择合适的数据分析方法:根据实验数据的性质和实验目的,选择合适的数据分析方法,如均值、标准差、相关性分析等。
3.客观解读数据:在进行数据解读时,应尽量客观,避免主观偏见的影响。
实验结果的误差分析与改进策略实验是科学研究的重要手段之一,通过实验可以验证和论证科学理论,获取实际数据。
然而,在实验过程中常常会出现一定的误差,这对于得出准确结论产生一定影响。
因此,正确分析和改进实验结果中的误差是科学研究中不可或缺的一环。
本文将从误差的来源、分析方法以及改进策略三个方面进行探讨。
一、误差来源误差是指实验结果与真实值之间的差异。
误差的来源主要可以分为系统误差和随机误差两种。
1. 系统误差系统误差又称为固有误差,是由实验装置、操作者技术、环境条件等多种因素引起的。
这些因素具有一定的规律性,会导致实验结果在一个相同的范围内偏离真实值。
2. 随机误差随机误差是指由实验中诸多无规律的因素引起的误差,如实验环境的微小变化、仪器的随机误差和个体差异等。
随机误差是不可避免的,但可以通过多次实验取平均值来减小其对结果的影响。
二、误差分析方法正确的误差分析可以帮助我们了解实验结果的可靠性和误差的大小,为进一步改进实验提供依据。
常用的误差分析方法包括残差分析、方差分析和回归分析等。
1. 残差分析残差是指实验数据与拟合曲线之间的差异。
通过观察残差的分布情况,可以了解到实验数据是否存在偏差,并进一步判断误差是否符合正态分布。
如果残差呈现正态分布,说明误差是随机的;反之,若存在明显的规律性,则说明存在系统误差。
2. 方差分析方差分析是一种常用的多因素比较方法,可用于分析不同因素对实验结果的影响程度。
通过计算各因素间的方差和误差的方差比值,可以判断不同因素是否对实验结果产生显著影响。
3. 回归分析回归分析通过建立数学模型,寻找实验数据与自变量之间的关系,从而预测实验结果。
通过回归分析,可以对实验数据进行合理的拟合,并判断模型的拟合程度,进而探究实验结果中的误差来源。
三、改进策略在实验结果中发现误差后,我们可以采取一些措施来改善实验结果的准确性和可靠性。
1. 优化实验设计合理的实验设计可以减小误差的产生。
在实验设备选择上,应选择精度高、稳定性好的仪器设备;在实验过程中,应加强操作者的技术培训和管理,提高实验操作的标准化程度;同时,合理控制实验环境的温度、湿度等条件,减小外界因素的干扰。
自然科学实验误差分析自然科学实验是科学研究中重要的一环,但它并不完美。
无论做多么精密的实验,在测量和数据处理过程中都存在着误差。
理解和分析这些误差对于正确解读实验结果和推断科学定律至关重要。
本文将探讨自然科学实验中的误差来源以及如何进行误差分析。
一、误差来源1. 人为误差:人为误差是由操作者的技能、经验、判断以及测量仪器和设备使用不当所引起的误差。
例如,操作者在读数时出现的视觉误差、测量精度不高的仪器等都会导致人为误差的产生。
2. 测量误差:测量误差是指仪器本身的精度或者使用不当引起的误差。
比如,仪器的刻度不够清晰、仪器的零点漂移等都会导致测量误差。
3. 环境误差:环境误差是由实验环境中无法控制的因素引起的误差。
例如,温度变化、湿度变化、气压变化等都可能对实验结果产生一定的影响。
4. 随机误差:随机误差是由各种无法预测和控制的因素引起的误差,具有随机性。
它可能是由于实验材料的变化、测量仪器的微小运动、电路中的微小杂散信号等引起的。
二、误差分析方法为了正确评估实验结果的准确性和可靠性,我们需要进行误差分析。
以下是几种常见的误差分析方法:1. 绝对误差:绝对误差是指测量结果与真实值之间的差值。
通过比较测量结果与已知值的差异,我们可以评估测量的精度和准确性。
2. 相对误差:相对误差是指绝对误差与测量结果的比值。
相对误差更能反映测量结果的可靠性和精确度。
3. 标准偏差:标准偏差是指一组测量结果离均值的平均偏差。
通过计算标准偏差,我们可以评估实验数据的一致性和可靠性。
4. 系统误差:系统误差是指在实验过程中存在且对实验结果有重大影响的偏差。
通过仔细分析实验过程和仪器使用情况,我们可以确定并纠正系统误差。
5. 随机误差分布:随机误差呈正态分布,即服从高斯分布。
通过绘制误差分布曲线,我们可以判断实验结果的可靠性和稳定性。
三、误差控制与改进为了减小误差并提高实验的精确性,我们可以采取以下措施:1. 使用高精度的仪器和设备,避免使用精度较低的仪器和设备进行测量。
如何分析自然科学实验结果的可能影响因素引言:自然科学实验是科学研究中不可或缺的一环。
通过实验,科学家们可以验证假设、探索未知、发现规律。
然而,任何一个实验结果都可能受到多种因素的影响,因此,正确分析实验结果的可能影响因素是确保实验结果可靠性的重要步骤。
一、实验设计实验设计是影响实验结果的关键因素之一。
一个良好的实验设计应该具备以下几个特点:1. 控制组和实验组的设置:在实验中,通常需要设置一个控制组和一个或多个实验组。
控制组是不接受实验处理的组,用于与实验组进行对比,判断实验结果是否由实验处理引起。
2. 随机分组:为了减少实验结果受到个体差异的影响,应该采用随机分组的方法将实验对象随机分配到不同的组别中。
3. 样本量的确定:样本量的大小直接影响实验结果的可靠性。
应根据实验目的和效应大小确定适当的样本量,以保证实验结果的统计显著性。
二、实验操作实验操作是另一个可能影响实验结果的因素。
在进行实验操作时,应注意以下几点:1. 实验环境的控制:实验环境的温度、湿度、光照等因素都可能对实验结果产生影响。
应尽量控制这些环境因素的变化,保持实验条件的一致性。
2. 实验操作的标准化:实验操作的标准化可以减少人为误差的影响。
应制定详细的实验操作步骤,并培训实验人员按照标准操作进行实验。
3. 实验设备的校准:实验设备的准确性对实验结果的可靠性至关重要。
在进行实验之前,应对实验设备进行校准,确保其精度和准确性。
三、数据采集与分析数据采集与分析是分析实验结果的关键步骤。
以下是一些值得注意的因素:1. 数据的准确性:数据的准确性直接影响实验结果的可靠性。
在数据采集过程中,应尽量避免人为误差的产生,并使用准确的测量工具和方法。
2. 数据的统计分析:对实验结果进行统计分析可以帮助我们了解实验结果的显著性。
应选择适当的统计方法,并根据实验设计和数据特点进行分析。
3. 结果的解释与讨论:在分析实验结果时,应结合实验目的和背景知识进行结果的解释与讨论。
实验误差的原因范文实验误差是指实验结果与理论值或期望值之间的差异。
它可以由多种原因引起,下面将以1200字以上的篇幅从实验设计、仪器设备、环境因素和人为因素四个方面进行详细解释。
实验设计方面:1.样本选择:样本选择不具有代表性或选取过程中存在偏差,可能导致实验结果发生误差。
2.样本数量:样本数量较小或者个别样本数据较大,可能导致误差增加。
3.随机误差:由于随机抽样引起的误差,在实验中会引入不确定性,导致结果偏离预期。
仪器设备方面:1.仪器精度:仪器的测量误差会直接影响实验结果的准确性。
如果使用的仪器精度较低或者没有进行精确校准,将会引入误差。
2.仪器漂移:仪器的性能随时间的推移或环境变化而发生变化,例如温度、湿度等,会导致测量结果发生偏移。
3.测量方法:不正确的测量方法或不完全遵循测量方法的操作规范,如读数误差、不适当的测量范围选择等,都可能导致误差。
环境因素方面:1.温度和湿度:实验环境的温度和湿度的变化会对实验结果产生影响,特别是对于一些热敏感的实验。
2.粒子污染:实验室中存在的微粒、灰尘等污染物可能会影响实验仪器的测量准确性。
3.环境振动:实验中的振动或震动,如空调、电梯等都可能对实验结果产生影响。
人为因素方面:1.操作技巧:不熟练的实验操作技巧可能导致误差增加,如不正确的用量和混合操作等。
2.主观判断:操作中主观判断的偏差或个人认识的偏见,可能导致数据的不准确性。
3.数据处理:数据处理过程中的个人因素,如数据处理的方法、公式的选择等都会对最终结果产生影响。
误差是实验中不可避免的,但可以通过严谨的实验设计、准确的仪器设备、控制环境因素和规范的操作来尽量减小误差,并确保实验结果的可靠性和准确性。
自然科学实验中常见误差及其修正方法自然科学实验是科学研究中不可或缺的一环,通过实验可以验证理论、探索未知、获取数据等。
然而,在实验过程中,常常会出现误差,这些误差可能会对实验结果产生影响。
本文将介绍一些常见的实验误差及其修正方法。
一、随机误差随机误差是实验中最常见的误差类型之一,它是由于实验条件的不确定性导致的。
例如,温度、湿度、压力等环境因素的波动都可能对实验结果产生影响。
为了减小随机误差,可以采取以下措施:1. 重复实验:通过多次重复实验,可以减小随机误差的影响,从而获得更加可靠的结果。
2. 控制环境条件:尽量保持实验环境的稳定,例如控制温度、湿度等因素的波动,以减小随机误差的干扰。
二、系统误差系统误差是由于实验设备、操作方法等固有的偏差导致的。
与随机误差不同,系统误差是有方向性的,会对实验结果产生一致的影响。
为了减小系统误差,可以采取以下措施:1. 校正仪器:定期对实验设备进行校正,确保其准确度和精度。
2. 采用对照组:在实验中引入对照组,与实验组进行对比,以消除系统误差的影响。
3. 重复测量:对同一样本进行多次测量,取平均值来减小系统误差的影响。
三、人为误差人为误差是由于实验操作者的主观因素导致的误差。
例如,读数不准确、操作不规范等都可能对实验结果产生影响。
为了减小人为误差,可以采取以下措施:1. 培训操作者:对实验操作者进行培训,提高其操作技能和准确性。
2. 使用辅助工具:使用辅助工具,如显微镜、计时器等,可以提高读数的准确性。
3. 严格遵守实验步骤:按照实验步骤进行操作,避免因个人主观因素导致的误差。
四、数据处理误差数据处理误差是由于数据记录、计算等环节中的错误导致的。
为了减小数据处理误差,可以采取以下措施:1. 仔细记录数据:在实验过程中,要仔细记录数据,确保数据的准确性。
2. 使用合适的统计方法:在数据处理过程中,选择合适的统计方法,如平均值、标准差等,以减小数据处理误差的影响。
自然科学实验中的错误识别与修正方法引言:自然科学实验是科学研究的重要手段之一,通过实验可以验证假设、揭示规律、推动科学发展。
然而,在实验过程中,错误的出现是不可避免的。
本文将探讨自然科学实验中的错误识别与修正方法,帮助科学家更好地进行实验研究。
一、实验设计阶段的错误识别与修正在实验设计阶段,科学家需要明确实验目的、确定实验方案、选择合适的实验方法和工具。
然而,由于实验条件的限制和科学家个人的主观判断,可能会出现错误。
为了避免这些错误,科学家可以采取以下方法:1. 仔细分析实验目的:在确定实验目的时,科学家需要充分理解问题的本质和所要解决的科学难题。
只有明确了实验目的,才能更好地设计实验方案。
2. 多方面考虑实验条件:科学家需要考虑实验条件对实验结果的影响。
例如,温度、湿度、光照等环境因素可能会对实验结果产生重要影响,科学家应该尽量控制这些因素,确保实验的准确性。
3. 合理选择实验方法和工具:在选择实验方法和工具时,科学家需要充分了解其原理和适用范围。
如果选择不当,可能会导致实验结果的误差。
因此,科学家应该进行充分的实验前调研,选择最适合的方法和工具。
二、实验操作阶段的错误识别与修正在实验操作阶段,科学家需要按照实验方案进行实验操作。
然而,由于个人技术水平、实验条件等因素的限制,可能会出现错误。
为了减少这些错误,科学家可以采取以下方法:1. 严格遵守实验步骤:科学家需要按照实验方案中规定的步骤进行实验操作,确保实验过程的准确性。
如果有任何疑问或不确定的地方,应及时与同事或导师进行讨论。
2. 注意实验环境和条件:科学家需要确保实验环境和条件的稳定性。
例如,实验室的温度、湿度、洁净度等因素都可能会对实验结果产生影响,科学家应该尽量控制这些因素,确保实验的准确性。
3. 及时记录实验过程和结果:科学家需要及时记录实验过程和结果,以便后续分析和修正。
如果发现实验结果与预期不符,应该仔细检查实验操作是否有误,并进行必要的修正。
自然科学实验中的系统误差与随机误差在自然科学实验中,我们经常会遇到两种类型的误差,即系统误差和随机误差。
这两种误差都对实验结果的准确性和可靠性产生影响,因此了解和控制这些误差是非常重要的。
系统误差是由于实验装置、测量仪器或操作者的固有偏差而引起的。
这种误差通常是一种常态误差,其方向和大小在多次实验中保持一致。
例如,如果我们在实验中使用的天平存在一个固定的偏差,那么无论我们称量多少次,结果都会偏离真实值。
系统误差的存在可能是由于仪器的不精确性、环境条件的变化或操作人员的技术水平等因素引起的。
为了减小系统误差,我们可以采取一些措施。
首先,我们应该选择准确度更高的仪器和设备。
其次,我们应该在实验前进行仪器的校准和调试,以确保其准确性。
此外,我们还可以通过增加实验的重复次数来减小系统误差的影响。
通过多次实验,我们可以观察到系统误差的规律,并进行相应的修正。
与系统误差不同,随机误差是由于实验过程中的各种偶然因素而引起的。
这种误差通常是一种偶然误差,其方向和大小在多次实验中是随机变化的。
例如,在同一实验条件下,我们重复进行多次测量,每次结果都会有一定的差异。
这些差异可能是由于实验环境的微小变化、测量仪器的噪声或操作者的不稳定造成的。
随机误差是不可避免的,但我们可以通过一些方法来减小其影响。
首先,我们可以增加实验的重复次数,通过取平均值来减小随机误差的影响。
其次,我们可以采用统计方法来分析数据,确定误差范围和置信区间。
此外,我们还可以使用合适的数据处理方法,如回归分析和方差分析,来消除随机误差的影响。
在实验过程中,我们还需要注意系统误差和随机误差的区别。
系统误差是由于固有偏差引起的,其方向和大小是一致的;而随机误差是由于偶然因素引起的,其方向和大小是随机变化的。
因此,在数据处理和结果分析中,我们需要针对不同类型的误差采取不同的方法和策略。
总之,自然科学实验中的系统误差和随机误差都对实验结果的准确性和可靠性产生影响。
如何识别和排除自然科学实验中的潜在偏差自然科学实验是科学研究的重要手段之一,通过实验可以验证科学理论的正确性,揭示事物的本质规律。
然而,在进行自然科学实验时,由于各种因素的干扰,可能会产生潜在偏差,影响实验结果的准确性和可靠性。
本文将就如何识别和排除自然科学实验中的潜在偏差进行探讨。
首先,识别潜在偏差需要对实验设计和操作过程进行全面的分析和评估。
实验设计是实验的基础,合理的实验设计可以减少潜在偏差的产生。
在实验设计中,应尽量避免样本选择偏差和实验组和对照组之间的差异。
同时,实验操作过程中的随机误差也是产生潜在偏差的重要原因,因此,实验操作应严格按照实验方案进行,操作人员要具备专业的实验技能和严谨的工作态度。
其次,对于已经发生的潜在偏差,我们需要通过一系列的方法进行识别。
首先,可以通过重复实验来验证实验结果的可靠性。
如果多次实验结果一致,那么可以排除潜在偏差的可能性;反之,如果多次实验结果存在差异,就需要进一步分析实验过程中的潜在偏差。
其次,可以通过对实验数据的统计分析来识别潜在偏差。
例如,可以进行方差分析、回归分析等,找出实验数据中的异常值和异常规律,进一步分析其产生的原因。
此外,还可以通过与其他研究结果的比对来识别潜在偏差。
如果实验结果与其他研究结果存在明显的差异,就需要进一步分析实验过程中可能存在的偏差。
最后,排除潜在偏差需要综合运用科学方法和技术手段。
首先,可以通过改进实验设计和操作过程来减少潜在偏差的产生。
例如,可以增加样本量、改善实验设备、优化实验条件等。
其次,可以通过控制实验环境和条件来排除潜在偏差。
例如,在实验过程中,可以控制温度、湿度、光照等环境因素的影响。
此外,还可以通过使用标准物质和标准方法来校准实验设备和验证实验结果的准确性。
同时,还可以运用数学统计方法和计算机模拟技术来对实验数据进行处理和分析,进一步排除潜在偏差。
综上所述,识别和排除自然科学实验中的潜在偏差是科学研究中的重要环节。
过程中的自然偏差自然偏差(natural bias)是指在研究中,数据的获取或处理过程中由于自然原因导致的系统性差异或误差。
这些偏差可能会影响研究结果的准确性和可解释性,并对结论的推广性产生重要影响。
本文将从数据采集、质量控制、数据处理和数据分析等方面详细探讨过程中的自然偏差。
在数据采集过程中,测量工具和测量误差也会引入自然偏差。
测量工具的精确性和准确性决定了数据的质量。
例如,使用不准确的测量仪器可能导致测量结果存在系统性的偏倚。
此外,测量者的主观判断可能会导致主观误差(subjective bias)。
例如,在问卷调查中,调查员根据个人主观意愿选择问题的顺序或所用的评分标准可能会导致测量结果存在一定程度的主观偏差。
质量控制(quality control)在研究过程中是至关重要的一环,但它也可能导致自然偏差。
例如,在实验设计中,如果实验条件在实施过程中发生了变化,对研究结果的解释和比较就会受到限制。
此外,试验的执行过程中,可能存在实施者的行为偏好(experimenter bias)。
例如,实验者可能对参与者采取不同的态度或使用不同的指导方式,影响研究结果的可解释性。
数据处理阶段是研究中容易出现自然偏差的另一个阶段。
数据处理过程中常用的统计方法和模型选择也可能导致自然偏差。
研究者选择的统计方法可能忽略了潜在的偏倚,或者对数据做了过多的处理,导致所得到的结果与真实情况存在较大的偏差。
此外,研究者对数据进行预处理和清洗时也可能引入自然偏差。
例如,在处理缺失数据时,填补缺失值的方法或删除缺失值的方式都可能对结果产生重要的影响。
数据分析阶段也容易引入自然偏差。
研究者通常会根据研究问题选择适当的统计方法来分析数据。
然而,不同的统计模型和方法对数据的处理方式和结果的解释可能存在差异,从而影响结论的推广性。
此外,研究者在进行数据分析时选择的变量和计算指标也可能存在自然偏差。
例如,选择了错误或不合适的变量和指标可能导致结论的偏差,影响研究结果的准确性和可靠性。
自然科学实验中的常见误差及其避免方法实验是科学研究中不可或缺的环节,通过实验可以验证理论,揭示事物的本质。
然而,在进行实验的过程中,我们常常会遇到各种误差,这些误差可能会导致实验结果的不准确甚至错误。
本文将探讨自然科学实验中常见的误差类型以及相应的避免方法。
一、人为误差人为误差是指由于实验者的主观因素引起的误差。
这种误差可能包括实验者的操作不准确、读数不准确等。
为了减少人为误差的影响,我们可以采取以下几种方法:1. 仔细阅读实验操作步骤,并按照要求进行操作。
实验者应该对实验操作步骤有清晰的理解,并尽量准确地按照要求进行实验。
2. 提高实验者的技术水平。
实验者应该经过专门的培训,熟练掌握实验技术,以减少操作不准确带来的误差。
3. 多次重复实验。
通过多次重复实验可以减少个别实验操作不准确带来的误差,提高实验结果的准确性。
二、仪器误差仪器误差是指由于仪器的误差引起的实验结果的偏差。
仪器误差可能包括仪器的固有误差、测量仪器的误差等。
为了减少仪器误差的影响,我们可以采取以下几种方法:1. 定期校准仪器。
仪器在使用一段时间后,可能会出现误差累积的情况,因此需要定期进行校准,确保仪器的准确性。
2. 选择合适的仪器。
在进行实验时,应该选择适合实验要求的仪器,确保仪器的精度和准确性。
3. 仔细读取仪器的测量结果。
在读取仪器的测量结果时,应该仔细观察,确保读数的准确性。
三、环境误差环境误差是指由于实验环境的变化引起的误差。
环境误差可能包括温度的变化、湿度的变化等。
为了减少环境误差的影响,我们可以采取以下几种方法:1. 控制实验环境的稳定性。
在进行实验时,应该尽量保持实验环境的稳定,避免温度、湿度等因素的变化对实验结果的影响。
2. 进行对照实验。
通过设置对照实验组,可以减少环境因素对实验结果的干扰,更准确地判断实验结果。
3. 重复实验。
通过多次重复实验,可以减少环境误差的影响,提高实验结果的准确性。
四、统计误差统计误差是指由于样本选择的随机性引起的误差。
因果丢失机制因果丢失机制是指在观察研究中,由于某种原因导致研究对象之间的因果关系无法被准确地捕捉或推断出来的现象。
在科学研究中,我们通常希望能够准确地了解某种因果关系,以便进行正确的推断和解释。
然而,由于各种原因,因果丢失机制常常会导致我们对因果关系的理解出现偏差。
造成因果丢失机制的原因有很多种,下面我将介绍其中几种常见的原因。
首先,随机分配的失败可能是造成因果丢失机制的一个重要原因。
在实验研究中,我们通常会使用随机分配的方法将研究对象分为不同的组别,以确保实验组和对照组之间的差异是由于处理变量引起的。
然而,由于各种原因,随机分配可能会失败,导致实验组和对照组之间的差异不是由处理变量引起的,而是由于其他因素的干扰。
这就导致我们无法准确地推断出处理变量对因果关系的影响。
其次,观察研究中的混淆变量也是造成因果丢失机制的一个重要原因。
在观察研究中,我们通常无法进行随机分配,而只能观察研究对象之间的差异。
然而,这些差异可能是由于其他因素引起的,而不是我们感兴趣的处理变量。
如果我们无法准确地控制这些混淆变量,就会导致我们对因果关系的理解出现偏差。
此外,时间顺序的混淆也可能导致因果丢失机制。
在观察研究中,我们通常会观察研究对象在不同时间点上的变化,以了解某个因素对于某个结果的影响。
然而,如果我们无法确定因素在时间上的先后顺序,就会导致我们对因果关系的推断不准确。
最后,隐藏因素的存在也是造成因果丢失机制的一个重要原因。
在科学研究中,我们通常只能观察到一部分变量,而无法观察到所有可能影响因果关系的因素。
如果我们无法控制或观察到这些隐藏因素,就会导致因果关系的推断不准确。
为了克服因果丢失机制,我们可以采取一些方法来改进研究设计和分析方法。
首先,我们可以使用随机分配的方法来确保实验组和对照组之间的差异是由处理变量引起的。
其次,我们可以通过引入控制变量来控制混淆变量的影响。
此外,我们可以使用长期观察和研究来确定因果关系的时间顺序。
因果丢失机制是指在观察性研究中,由于各种原因导致因果关系被掩盖或丢失的现象。
这种机制可能会导致研究者无法准确地确定变量之间的因果关系,从而影响研究结果的可信度。
因果丢失机制的原因可能包括以下几个方面:1.选择偏差:选择偏差是指由于研究者在选择研究对象时存在偏差,导致研究结果不能代表整个总体的情况。
例如,研究者只选择了某个特定群体进行研究,而这个群体可能与其他群体存在差异,从而导致研究结果无法推广到整个总体。
2.混淆变量:混淆变量是指与自变量和因变量都有关联的变量,如果研究者没有控制或测量这些混淆变量,就可能导致因果关系的丢失。
例如,研究者想研究某种药物对血压的影响,但没有考虑到患者的年龄、性别、饮食等因素,这些因素可能会同时影响血压和药物的效果,从而导致研究结果无法确定药物对血压的因果影响。
3.反向因果关系:反向因果关系是指因变量可能会影响自变量,而不是自变量影响因变量。
例如,研究者想研究吸烟对肺癌的影响,但实际上,肺癌患者可能会因为患病而减少吸烟,从而导致研究结果无法确定吸烟对肺癌的因果影响。
4.测量误差:测量误差是指在测量自变量或因变量时存在的误差,如果测量误差较大,就可能导致因果关系的丢失。
例如,研究者使用的测量工具不准确,或者在测量时存在观察者偏差,就可能导致研究结果无法确定变量之间的因果关系。
为了避免因果丢失机制的影响,研究者可以采取以下措施:1.随机分组:通过随机分组,可以减少选择偏差的影响,确保研究对象能够代表整个总体。
2.控制混淆变量:通过控制或测量混淆变量,可以减少它们对因果关系的影响。
3.采用纵向研究设计:纵向研究设计可以避免反向因果关系的影响,因为它可以在不同时间点上测量自变量和因变量。
4.使用准确的测量工具:使用准确的测量工具可以减少测量误差的影响,提高研究结果的可信度。
总之,因果丢失机制是观察性研究中常见的问题,研究者需要采取相应的措施来避免其影响,从而确保研究结果的可信度。
“自然实验”估计因果效应产生偏差的原因在经济学科中涉及人类活动的实验长期以来都被认为是十分昂贵,并且受到诸多限制,实际上,我们愈发的意识到许多我们所感兴趣的参量,诸如,教育或工作经验对于收入的影响,在众多对收入产生影响的变量中有些我们无法察觉的变量会对我们所感兴趣的参量产生一个非正交的影响。
这些没有被测量或说无法测量的因素可能包括随个体不同而事先存在的基本技术,个人偏好等等。
这些属性特征中可能存在的异质性,意味着几乎所有的估计在基于这些特性的个人选择上都存在许多备选的解释,如测定教育的回报,个人将不能被认为是在不同教育水平上的随机分配。
换句话说,受教育程度越高的人将拥有更高的收入可能反映的是有更好能力的个人会偏好于受更多的教育或说面临更低的教育机会成本。
经济学家用的经过随机化处理的实验来评估他们存在异质性时的影响。
这些问题当中,一些最为突出的实验是研究负所得税对劳动力供给的影响;班级规模对学生测试成绩的影响;职业培训课程对收入的影响。
然而,这些人造的“实验”被广泛批评为没有共性,最为重要的是他们常常不能遵循处理组“随机性”这一要求。
经济学很长一段历史中应对“识别因果关系”或“处理效应”最为广泛的方法是工具变量技术。
这种方法实质上是假定一些非实验组成部分的数据是随机的,也就是说,它假定一些变量或时间满足“随机性”的原则。
由于去寻找或筹措一个近似完美的随机的经济实验非常困难,导致在回答一些重要问题时所运用的标准工具变量的假设也并非那么可信。
于是,经济学家和其他领域的一些研究者就寻找到了“自然实验”,从而意外收获到了对于随机效应的处理。
但是在大多数关于“自然实验”的文章或摘要中,由于研究规则的改变而具备的自然特性使得大多数研究关于“行为表现”并未能轻易的给出可归纳概括的结果,如同许多“随机实验”的文献一样,这些研究存在的主要问题依旧是关于随机性假设可信与否的问题。
近些年来,经济学家意识到关于一些重要的变量,“自然”为我们提供了近乎完美的随机性。
应该善于寻找和合理的利用一些自然的随机事件作为工具变量,这些出于自然之手的“自然实验”受到大量的关注和青睐,不仅是它可以作为一种工具而且是因为它确实处理了经济学中一些重要的问题。
现如今,由生物、气候机制引起的五个主要随机结果已被广泛作为一种工具运用,他们分别是,双胞胎出生数、人类克隆(同卵双胞胎)、出生日期、性别和天气事件。
这些自然结果考虑到至少关于人类总体“异质性”的两个主要来源:品味和能力,从而被看做是似真随机的。
除此之外,一些政策的实施、法律法规的颁布,因为有着与自然事件异曲同工的随机性,也被大量运用于政策效应评估的研究中。
二、国内外文献回顾㈠、国内研究综述国内关于运用此类随机实验或自然实验的起步比较晚,研究成果也较少,已有的研究大多数建立在对国外类似问题研究的基础之上。
张世伟等人(2008)将2005年个人所得税制度改革作为一个自然实验,运用双重差分法,实证分析了已婚女性和已婚男性受税收改革影响群体的劳动力供给效应。
李树森,张世伟(2010)将对西部农民参加新农村合作医疗的财政扶持政策的实施作为一个自然实验,应用微观计量的方法分析了财政扶持政策对西部农民参加新农村合作医疗的影响,结果显示,此项政策的实施对西部农民参加新农合的效果显著,与2004年相比,2006年参加率增加了96.4%;何浩然(2012)以我国2008年6月执行的强制全国所有商品零售商对塑料购物袋收费的政策为契机,运用自然实验研究方法,在政策执行前后分别进行大规模调查对比研究,实证分析限塑令对消费者行为的影响。
王飞(2014)将广西兴边富民行动看做一个实验,其实验对象是边境县(市、区)而与其毗邻的县(市、区)是天然的对照组,广西兴边富民行动的实施效果进行定量分析,回归结果表明,广西兴边富民行动对其边境县(市、区)经济发展确实起到了显著的促进作用;赖永剑(2013)认为加入WTO作为我国扩大经济开放的重要事件,其可以被视为一次准自然实验,使用准倍差法研究了这一事件对中国地区经济增长的影响。
研究结果表明,加入WTO对中国地区经济增长有显著的促进作用,而且表现出地区差异性,对开放程度较高地区的经济增长产生了更大的影响;贾朋,张世伟(2013)以 2005 年和 2006 年之间中国各省市最低工资的提升作为一项自然实验,使用就业方程和工作时间方程控制个体异质性,应用“双重差分法”分析了最低工资提升的劳动供给效应。
研究结果表明:最低工资提升对女性就业产生了显著的负面影响,对男性周工作时间产生了显著的正面影响;随着最低工资提升幅度的逐渐增大,其对女性就业的负面影响越来越大,对男性工作时间的正面影响也越来越大。
㈡、国外研究综述国外关于应用自然实验研究经济及社会问题的起步较早,也产出了大量优秀的科研成果。
Hongbin Li,Junjian Yi (2011)通过把中国独生子女政策的实施当做一项自然实验,考虑到该政策之针对中国的汉族人,而在少数民族却不施行这一政策,据此设定实验组和对照组,并且考虑到中国文化背景下的男孩偏好所导致的性别选择技术的进步(主要指B超技术)下的选择性流产。
通过对1990-2005年间几次人口普查数据的双重差分分析,在消除种族差异和社会经济发展等因素的影响后,最终得出中国的独生子女政策导致在1991-2005年间的出生队列中,每出生10个女孩,将会额外多出生7个男孩。
由于独生子女政策使得在1991-2000以及2001-2005年间出生队列的性别比例中,男孩分别占到57%和54%;Nancy Qian(2008)延续Schultz(1985)在研究瑞典19世纪后期生育率变化时,采用变化中的世界谷物的价格作为女性与男性工资比例变化的工具变量这一思路,结合在中国农村,女性在采茶劳动中具有比较优势,而男性在果园劳动中具有比较优势这一似真的经验性事实。
茶叶的相对价值提高既增加了茶农家庭的总收入,也增加了女性的相对收入。
与此相反,果园的相对价值提高增加了果农家庭的总收入,但却使家庭内女性的相对收入下降。
通过估计茶叶相对价格提高对性别比的影响。
作者先估计了在男性收入不变的条件下,成年女性收入提高对性别比的影响。
接着,通过估计果园相对价值的提高对性别比的影响,又估计了在成年女性收入不变的前提下,成年男性收入提高对性别比的影响。
然后,在不改变家庭内男女成员相对收入比例的条件下,通过估计一些性别中性的经济作物相对价值提高对性别比的影响,揭示家庭总收入增加的影响。
将这三种估计方法结合起来,能够在家庭总收入提高的条件下,把特定性别的(相对)收入增加效应区分出来。
最后,通过采用同样的方法来估计受教育状况,能够将总收入增加与相对收入增加分别对男孩与女孩接受教育的影响估计出来。
结果显示,成年女性的相对收入增加对提高女孩的存活率有着直接的、正的影响。
在20世纪80年代早期的中国农村,如果男性收入保持不变,成年女性收入每提高7.7美元(相当于农村家庭平均收入的10%)将会使女孩的存活率提高1个百分点,并且使男孩与女孩的受教育程度同时提高。
与此相反,在女性收入不变的条件下,提高男性收入则降低了女孩的存活率和受教育水平,但对男孩的受教育水平却无显著影响。
单独提高家庭总收入对女孩的存活率和受教育水平都没有影响。
从而得出与特定性别有关的收入和男女性别失衡之间的因果效应关系;Nathan Nunn and Diego Puga(2012)认为地理环境通过其对历史的影响,进而可对现如今的经济发展产生重大的影响。
作者从“非洲国家地形的险峻度”这一随机的自然现象入手,集中分析险峻的地理环境和非洲奴隶贸易之间的关系。
得出虽然崎岖的地形会阻碍贸易和大多数的生产活动,对全球的收入有一个消极的影响。
但是在奴隶贸易时期的非洲,崎岖的地形却可以为那些试图被强行抓去贩卖的奴隶提供一个庇护。
经验上来看,崎岖地形对经济发展有不利的影响,但是作者通过对世界范围内一些国家的研究,估计出了对非洲国家的人均收入不同的影响效应,并且经实证证明这种影响效应不光在统计上显著而且在经济上也显著。
同时作者也指出,由于历史上奴隶贸易的缘故,这种影响效应是非洲国家独有的;Bianhchim, Gudmundson B and Zonega. G (2001) 研究了冰岛税制改革对劳动力供给的影响,其实验组与对照组运用的也是税制改革法令颁布前后的劳动力供给市场;关于对估计人类能力投资(教育和工作经验)的回报,一个重要的条件就是找出一个能够引起学校学识变化却与个人天生能力无关的自然实验,用以消除在估计教育回报时个人天生能力产生的偏差。
Joshua Angrist and Alan Krueger (1991), 用孩子的出生日期作为自然实验,Kristin Butcher and AnneCase (1994),使用的是孩子的性别作为随机的自然实验,John J. Donohue Ⅲ and Steven D. Levitt (2001) 以堕胎合法化这一法规的出台作为一项自然实验,分别观察大约18年后,通过这项法律的州和当时没有通过这项法律的州的犯罪情况。
作者通过实证分析得出,1970年允许堕胎的5个州相比于其他州经历了更早的犯罪率的下降,以1973年罗诉韦德案(Roe V. Wade)为契机而促成堕胎合法化的在70年代和80年代具有高堕胎率的州在90年代经历了更大程度的犯罪率的下降。
最终得出堕胎的合法化使犯罪率下降近50%;Nathan Nunn and Nancy Qian (2011)利用适合种植土豆的地区差异加上由于将土豆从美洲引入旧世界的时间变化性,作者也是根据已经发生的历史事件作为一项自然实验,将土豆引入前后的旧世界作为对照组和实验组,以总的适宜种植土豆的土地数量的自然对数作为变量来估计土豆对旧世界人口和城市化的影响。
结果显示,土豆的引入对18世纪和19世纪人口和城市化有着明显的促进作用,根据保守估计,土豆的引入使1700年到1900年间的旧世界的人口和城市化大约增加0.25个百分点。
现有的研究对于如何寻找和合理的地运用一些自然的随机事件作为工具变量进而解决处理组遵循“随机性这一要求,有着很好的启示意义。
然而,部分研究者在一味的追求“自然实验”所带来的近乎完美的随机性的同时,却往往忽略了他们运用自然事件的介入所构造的处理组和对照组之间的可比性问题,这就导致研究者进行了错误的分组间的比较,进而使研究偏离了研究者一直追求的因果关系。
另外,研究者常常会忽略当一个政策干预所提供的自然实验要想达到研究者所合意的分组,需要一系列附加的假设,或是难以意识到其研究所能回答的已不再是起初所想要回答的因果关系问题。
基于此,本文将提供一个分析框架,通过在同一个框架中构造不同的分组间的比较,来探讨和分析运用“自然实验”研究变量间因果关系可能存在的问题,不但有助于深化现有理论,加强对“自然实验”的理解,同时也给予后来研究者以提醒,具有理论意义。