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En science expérimentale, l’objectif principal est de modifier un facteur et d’observer son effet. Le facteur intentionnellement modifié par le chercheur est appelé la variable manipulée. . Des exemples courants incluent la modification de la température d'une solution, la durée d'exposition à un stimulus ou la posologie d'un médicament administré à un animal.
Alors que de nombreuses expériences introductives se concentrent sur un seul facteur, la recherche dans le monde réel étudie souvent la manière dont deux ou plusieurs variables interagissent. Une variable qui semble n’avoir aucun effet isolément peut produire un résultat significatif lorsqu’elle est combinée à un autre facteur. De plus, les chercheurs introduisent parfois une deuxième variable pour contrôler un facteur de confusion potentiel. Par exemple, lorsqu'il étudie la croissance des plantes sous différents niveaux de lumière, un scientifique peut également ajuster l'arrosage pour s'assurer que les différences de croissance sont véritablement dues à la lumière et non à l'humidité.
La NC State University note que les modèles expérimentaux peuvent prendre en charge n'importe quel nombre de variables manipulées, à condition que le chercheur dispose des ressources nécessaires pour les gérer. Cependant, l’ajout de variables augmente la complexité de la conception, les coûts, la taille des échantillons requise et les méthodes statistiques nécessaires à l’analyse. En classe, cette complexité supplémentaire peut submerger les élèves et les enseignants, c'est pourquoi de nombreux projets scolaires s'en tiennent à une seule variable.
Considérons une étude sur la mortalité précoce de rats génétiquement prédisposés. Les scientifiques émettent l’hypothèse que la présence d’un gène spécifique entraîne une mort prématurée uniquement lorsque les rats suivent un régime riche en graisses. Pour tester cet effet d’interaction, les chercheurs ont divisé les rats en quatre groupes :gène positif avec un régime riche en graisses, gène positif avec un régime standard, gène négatif avec un régime riche en graisses et gène négatif avec un régime standard. Cette conception isole l'influence combinée de la génétique et de l'alimentation.