第2章：科学假设的提出方法

子目录（本章内容）

• 适用场景
• 前置条件
• 操作步骤
• 输入输出物
• 责任边界
• 记录材料
• 异常处理
• 验收标准

适用场景

当实验者完成问题定义（第1章）后，需要将宽泛的研究问题转化为具体、可检验的陈述时，适用本章方法。典型场景包括：

• 工程技术优化实验（如芯片刻蚀参数改进）
• 生物医学对比实验（如药物剂量对细胞存活率的影响）
• 社会行为学对照实验（如界面颜色对用户点击率的影响）
• 工艺验证与参数筛选实验

前置条件

序号	条件	说明
1	问题边界已锁定	明确研究范围、关键变量、约束条件
2	已有初步文献或经验依据	不能凭空造假设，需要逻辑或数据支撑
3	变量类型已初步识别	至少区分自变量、因变量、潜在干扰变量
4	测量方法可用	因变量可被客观量化或可靠分类

操作步骤

1. 拆分问题为“因素–影响–指标”三要素
   示例原问题：“温度对电池容量有影响吗？” → 因素=温度，影响=改变容量，指标=容量（mAh）。
2. 明确对比方向与预期方向
   明确是差别性假设（A≠B）、方向性假设（A＞B）还是关系性假设（A与B相关）。
3. 撰写假设初稿
   使用标准模板：“若 [自变量] 发生 [具体变化] ，则 [因变量] 将 [预期的变化] 。”
4. 添加可操作性定义
   例如将“温度”定义为“恒温箱设定值（20℃、40℃、60℃）”。
5. 检查可检验性
   确认是否存在可行的实验方法、测量工具、样本量。若不可行则返回步骤1重新拆解。

假设格式模板

类型	模板	示例
非方向性	自变量水平不同时，因变量存在显著差异	加热时长（30min/60min）对抗拉强度有显著影响
方向性	自变量水平增加，因变量单调变化	增加催化剂浓度（0.5%→2%），反应速率随之加快
相关性	自变量与因变量之间存在线性/非线性关系	用户年龄与支付意愿负相关

SVG流程图：从问题到可检验假设

输入输出物

项目	输入物	输出物
内容	问题陈述（已定界） 变量初步清单 测量方法草案	格式化假设声明 可操作性定义文档 可检验性自评表
格式	文本描述 + 变量表格	结构化假设卡片（含模板）
示例	“温度对电池放电容量影响？”	“若放电温度从25℃升至55℃，则电池放电容量下降≥15%”

责任边界

• 实验设计者：完成步骤1–4，确保假设有逻辑基础，不可模棱两可。
• 统计分析师或评审：负责步骤5的可检验性评估，重点检查因变量能否被可靠测量、样本量是否可行。
• 领域专家（可选）：确认假设是否与已知理论冲突，避免伪相关假设。

记录材料

本章产出的假设需记录在实验设计档案中，至少包含以下字段：

字段	内容规范	示例
假设编号	H-章节-顺序（如 H-02-01）	H-02-01
问题背景	一句话说明来源	温度循环对电池寿命影响
假设类型	非方向/方向/相关	方向性
自变量操作定义	变量名 + 水平/范围 + 单位	环境温度：25℃、40℃、55℃
因变量操作定义	变量名 + 测量方法 + 单位	放电容量：电池测试仪（mAh）
假设正文	按模板填写	环境温度越高，放电容量越低
检验可行性结论	通过/需修改/不可行（原因）	通过

异常处理

异常场景	原因	处理措施
假设中包含“可能”、“大概”等模糊词	未使用确定性语言	重新用“若…则…”改写，删除模糊副词
变量无法被操作或测量	变量定义脱离现实条件	细化操作定义或更换替代变量（如用“反应时间”代替“认知效率”）
假设方向与已知结论明显相反且无新依据	缺乏文献或预实验支持	补充文献检索或做预实验验证方向
假设同时包含多个自变量影响	混淆交互效应与主效应	拆分为多个单因素假设或明确声明交互作用假设

验收标准

完成本章后，可使用以下清单逐项检查假设质量：

• ✅ 假设包含明确的自变量（至少2个水平或变化范围）
• ✅ 假设包含明确的因变量（可量化或可靠分类）
• ✅ 假设采用“若…则…”或“存在差异/关系”的标准格式
• ✅ 自变量操作定义具体到仪器/设定值/时间等可执行信息
• ✅ 因变量测量方法在现有实验条件下可实现
• ✅ 假设逻辑与已知理论或预实验数据不矛盾
• ✅ 假设不存在模糊词汇（比如“可能”“或许”“改善”等）
• ✅ 假设只涉及一个自变量主效应或已声明交互