期末周：政治科学实验设计介绍 | 你身边的政治学Siri

政治学的困惑 · 公众号 · · 2024-06-21 20:00

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编者按

为避免 遗漏变量、内生性、互为因果 等问题，得到有效的因果推论，社会科学也逐步采用了实验法来获得自变量对因变量影响的无偏估计。本次政治学Siri主要来对 实验设计 进行一个简单介绍，主要的内容是小编近期阅读的汇总。

一、近似随机分配（as-if randomness）

随机分配或近似随机分配的过程是实验设计的一个关键步骤 ，在这个过程中，个体是否接受干预（treatment）是完全随机的、偶然决定的。随机分配有助于实验对因果关系的推论，因为经过随机分配后，除干预变量外，实验组和控制组之间并不存在系统性的差异，如果在施加干预后，实验组和控制组的结果变量间表现出明显的差异，那么这种差异只能是由干预变量所导致的，与其他因素无关，因此也就得到了 精确的平均因果效应（ACT） 。

随机分配的实现程度在整个实验设计中是非常重要的 ，决定了研究者在分析时可以选择的统计模型，如果随机分配的可信度是比较高的，那么在之后的统计分析中便可以使用实验组和对照组之间简单的均值比较或百分比比较的方式来得到因果效应的无偏估计；如果随机分配过程有所欠妥，那么便需要运用一些比较复杂的模型来矫正随机分配中可能存在的问题。

但是需要注意的是， 随机化的实现程度在不同类型的实验之间是存在差异的 ，在实验室实验中，可以实现对环境等因素的控制，随机化是可以被实现的；但是社会科学中所做的一些实验仅仅是田野实验（field experiment）或是自然实验（natural experiment），在真实世界的场景中去进行实验，对某些因素的控制有限，无法实现真正的随机化，仅仅能够实现近似随机分配（as-if random assignment）。

二、实验设计的类型

实验设计的类型多是根据 干预变量的个数、是否有前测、前测和后测的个数等 来划分的。最基本的实验设计是存在一个 实验组 和 控制组 ， 实验组接受干预，控制组不接受干预 ，除此之外，其他因素均不存在系统性的差异，进而比较实验组和控制组的结果来判断因果效应。但是如果存在两个干预变量，即X(A)、X(B)，在实现近似随机的情况下，可以存在控制组，也可以不设计控制组。设计控制组的目的是，X(A)、X(B)对实验单位的结果的影响可能并不存在差异，那么此时，无法判定X(A)、X(B)变量是没有发生影响，还是X(A)、X(B)对实验单元的影响是相似的。同时，还可以进行前测，来检验近似随机化分配的实现程度。前测和后测的次数也可以是多次的，但是每一次前测和后测的时间选择需要根据自身的研究问题确定，这样一来，实验就变为 历时性的研究设计 。

实验设计还可以根据 施加控制的类型和程度 来进行划分。Macartan Humphreys and Jeremy M. Weinstein（2009）在文章中区分了两种控制方式， 一种仅对干预进行控制 ，在其他变量上仅仅是控制其影响，并不要求实现一致； 另一种对干预和分配都进行了控制 ，在对干预进行控制的同时也要求在分配上实现随机分配，以保证实验组和干预组之间并不存在系统性的差异。

基于此，Macartan Humphreys and Jeremy M. Weinstein区分了三种实验类型： 实验室实验、田野实验和自然实验 。实验室实验对干预和分配都进行了控制，田野实验对干预进行了控制，而自然实验并没有进行控制，仅是寻找一种自然地实现干预组和控制组随机分配的过程。

在自然实验过程中，可以进一步将其划分为 标准的自然实验(Standard natural experiments)、断点回归设计(Regression-discontinuity designs)和工具变量(Instrumental-Variables Designs) 等。在断点回归设计中，个体的分配是根据其在是否达到了自变量的某个门槛而急性的，超出门槛的样本为实验组，低于门槛的样本是控制组，断点回归设计认为，在这个临界值附近，样本的分配是随机的，这些样本在潜在的共变量上并不存在系统性的差异，使得对因果效应的估计更加准确；而工具变量则是寻找了另外一个变量Z作为变量X的替代，变量Z与变量X是高度相关的，但是与变量Y和误差项之间是不相关的，且变量Z对变量Y的影响只能通过变量X的，通过Z变量衡量变量X对变量Y的影响，但是工具变量过程中的随机化分配问题是存在质疑的。

图源：William R. Shadish, Thomas D. Cook, Donald Thomas Campbell

《Experimental andQuasi-ExperimentalDesigns for GeneralizedCausal Inference》，侵删

三、实验法存在的问题

1、伦理问题

伦理问题一直是实验法争议较大的问题之一。一方面，社会科学研究 经常会涉及一些敏感的问题 ，如果直接询问受试者可能并不会做出准确回答，因此需要依靠间接方法，或以欺骗的形式获得受试者的回答，但这通常会造成对受试者隐私的侵犯；另一方面，实验干预是真实作用于实验单元的，这些干预可能产生长期、消极的，乃至不可逆转的影响，这也是实验法的内在缺陷之一。

2、议题限制

实验研究是 在有限的时间内获得较为准确的因果推论 ，但对于历时性较长的问题，比如文化的演变，代际传播等，难以运用实验法进行研究。同时，对于已经发生的历史事实，如研究法国大革命对人权观念的影响，因为历史事件已经发展，无法构建相应的反事实，所以也不适合实验法的研究。此外，如果研究兴趣在于个体的一些属性变量，比如性别、种族等，实验法也无法进行干预。

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