Phương pháp chọn mẫu trong nghiên cứu khoa học

Việc chọn mẫu và xác định cỡ mẫu là một công việc quan trọng và cần thiết trong nghiên cứu thực nghiệm. Nhưng chọn mẫu và xác định cỡ mẫu như thế nào cho hợp lý để có thể đại diện được cho tổng thể là câu hỏi mà không phải ai cũng trả lời được. Bài viết này trình bày các phương pháp chọn mẫu với ưu điểm, nhược điểm của từng phương pháp và cách thực hiện chúng.

KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 22 PHƯƠNG PHÁP CHỌN MẪU TRONG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ThS Phạm Thị Thu Hiền*, TS Nguyễn Tuấn Duy* Tóm tắt Việc chọn mẫu xác định cỡ mẫu công việc quan trọng cần thiết nghiên cứu thực nghiệm Nhưng chọn mẫu xác định cỡ mẫu cho hợp lý để đại diện cho tổng thể câu hỏi mà trả lời Bài viết trình bày phương pháp chọn mẫu với ưu điểm, nhược điểm phương pháp cách thực chúng Từ khóa: Mẫu, mẫu xác suất, mẫu phi xác suất Đặt vấn đề Trong nghiên cứu thực nghiệm, chọn mẫu phần quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến kết nghiên cứu, mẫu chọn phải đại diện cho tổng thể phải đủ lớn Ba câu hỏi thường đặt chọn mẫu là: • Quần thể mà từ mẫu lấy cho nghiên cứu? • Làm để mẫu đại diện cho quần thể nghiên cứu? • Mẫu đủ cho nghiên cứu? Trả lời ba câu hỏi giải vấn đề xác định quần thể nghiên cứu (study population), chọn mẫu (sampling) tính tốn cỡ mẫu (sample size) cho nghiên cứu Một thiết kế mẫu coi tốt đáp ứng số tiêu chuẩn sau: - Đại diện cho quần thể nghiên cứu: Mẫu đại diện cho quần thể nghiên cứu có tất tính chất quần thể mà từ rút - Mẫu đủ lớn: Mẫu phải đủ lớn phép khái quát hóa cách tin cậy cho quần thể nghiên cứu - Tính thực tế tiện lợi: Mẫu phải có tính thực tế tiện lợi để việc thu thập số liệu dễ dàng thuận tiện * Bộ mơn Tốn - Thống kê, Khoa Kinh tế - Luật, Trường Đại học Tài - Marketing 178 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN - Tính kinh tế hiệu quả: Mẫu chọn cho thông tin thu nhiều chi phí thấp Trên thực tế có nhiều kỹ thuật chọn mẫu, nhiên, chúng xếp vào hai nhóm chọn mẫu xác suất (probability sampling) không xác suất (non-probability sampling) Mẫu chọn theo phương pháp xác suất có tính đại diện cho quần thể hơn, thường tốn thu thập mẫu thường phân tán cỡ mẫu lớn Bài viết trình bày hai phương pháp chọn mẫu Chọn mẫu xác suất 2.1 Chọn mẫu ngẫu nhiên đơn (Simple random sampling) Chọn mẫu ngẫu nhiên đơn kỹ thuật chọn mẫu tất cá thể quần thể có hội (cùng xác suất) để chọn vào mẫu Ưu điểm: - Cách làm đơn giản, tính ngẫu nhiên tính đại diện cao - Kỹ thuật chọn mẫu xác suất lồng vào tất kỹ thuật chọn mẫu xác suất phức tạp khác Nhược điểm: - Cần phải có danh sách đơn vị mẫu để phục vụ cho chọn mẫu Điều thường khơng thể có với mẫu lớn mẫu dao động - Các cá thể chọn vào mẫu phân bố tản mạn quần thể, vậy, việc thu thập số liệu tốn thời gian - Do cách chọn không quan tâm đến tầng, nhóm đối tượng nghiên cứu quần thể nên xác suất chọn vào mẫu không đồng tầng, dẫn đến kết chung bị ảnh hưởng 2.2 Chọn mẫu hệ thống (Systematic sampling) Trong chọn mẫu hệ thống, cá thể danh sách chọn cách áp dụng khoảng định theo sau bắt đầu ngẫu nhiên Các bước thực hiện: - Tất đơn vị mẫu (sampling unit) quần thể định nghiên cứu ghi vào danh sách trình bày đồ (gọi khung chọn mẫu) - Xác định khoảng mẫu k = N/n (N: cỡ quần thể, n cỡ mẫu định chọn) - Một số (i) k chọn cách chọn ngẫu nhiên đơn - Các cá thể có số thứ tự i + 1k ; i + 2k; i + 3k… chọn vào mẫu kết thúc danh sách đồ 179 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN Ưu điểm: - Nhanh dễ áp dụng - Nếu danh sách cá thể quần thể xếp ngẫu nhiên, chọn mẫu hệ thống tương tự chọn ngẫu nhiên đơn - Nếu danh sách cá thể xếp theo thứ tự tầng, cách lựa chọn tương tự mẫu tầng có tỷ lệ (proportionate stratified sample) tức tầng có cỡ lớn có nhiều cá thể chọn vào mẫu - Trong số trường hợp, dù khung mẫu khơng có khơng biết tổng số cá thể quần thể chọn mẫu hệ thống áp dụng đượcbằng cách xác định quy luật phù hợp trước tiến hành chọn mẫu Ví dụ: Để thu thập số liệu trẻ em cộng đồng nông thôn danh sách hộ gia đình, người nghiên cứu xác định quy luật chọn mẫu trước thu thập số liệu sau: - Hộ gia đình điều tra hộ thứ nằm bên trái Ủy ban nhân dân xã - Các hộ chọn cách: người nghiên cứu tiếp tục bên trái cách gia đình lại điều tra gia đình (khoảng cách hộ gia đình chọn vào nghiên cứu chọn cách lấy số hộ gia đình cộng đồng chia cho số hộ gia đình dự kiến điều tra) - Nếu gặp lối rẽ người nghiên cứu rẽ trái - Tất trẻ em hộ gia đình chọn kiểm tra sẹo lao có đủ số trẻ cần điều tra - Số hộ gia đình cần điều tra ước đốn từ số trẻ em trung bình gia đình cộng đồng số trẻ cần nghiên cứu (cỡ mẫu) Trong số trường hợp khác, cá thể quần thể nghiên cứu khơng cần lên danh sách để chọn, người nghiên cứu đưa quy luật trước chọn mẫu như: - Tất bệnh nhân đến phòng khám vào ngày thứ Năm tuần tham gia vào nghiên cứu - Bệnh nhân đến khám ngày lẻ vào nhóm 1, đến ngày chẵn vào nhóm để phục vụ cho thử nghiệm - Các cá thể mẫu chọn cho nghiên cứu đứng vòng tròn, sau đếm 1, 2, 3; 1, 2, hết Người đếm số phải chọn ngẫu nhiên Các cá thể đếm số vào nhóm 1, số vào nhóm , số vào nhóm Như vậy, ta có ba nhóm chọn ngẫu nhiên Nhược điểm: Khi việc xếp khung mẫu có quy luật tình cờ trùng với khoảng chọn mẫu hệ thống, cá thể mẫu thiếu tính đại diện 180 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 2.3 Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng (Stratified random sampling) Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng kỹ thuật chọn mẫu thực việc phân chia cá thể quần thể nghiên cứu thành nhóm riêng rẽ gọi tầng Đặc điểm chọn mẫu kiểu tiêu chí nghiên cứu tầng tương đối đồng nhất, cịn tầng có khác biệt Sau phân tầng xong, ta áp dụng cách chọn mẫu ngẫu nhiên đơn ngẫu nhiên hệ thống để chọn đối tượng tầng vào nghiên cứu Các bước thực hiện: - Phân chia quần thể nghiên cứu thành tầng khác dựa vào vài đặc điểm như: nhóm tuổi, giới, tầng lớp xã hội, dân tộc Giữa tầng khơng có chồng chéo - Thực việc chọn mẫu ngẫu nhiên đơn ngẫu nhiên hệ thống tầng - Các phân tích thống kê (như giá trị trung bình, độ lệch) tính tốn riêng cho tầng, sau kết hợp lại sở kích cỡ tầng (cân trọng: weighted) kết toàn quần thể Ưu điểm: - Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng tạo tầng có đồng yếu tố chọn để nghiên cứu, giảm chênh lệch cá thể - Khi nguyên tắc mẫu tỷ lệ sử dụng, tầng có kích cỡ lớn có nhiều cá thể chọn vào mẫu - Nguyên tắc mẫu khơng tỷ lệ áp dụng mẫu tầng Khi đó, tỷ lệ mẫu tầng khác Với tầng có biến thiên lớn cá thể chi phí cho chọn mẫu thấp, người ta thường áp dụng tỷ lệ mẫu lớn Cách giúp cho người điều tra có đủ số cá thể tầng để phân tích - Mẫu chọn từ tầng có tính đại diện khái quát hóa cao cho tầng - Nếu yếu tố chọn để phân tầng có tính đồng cao tầng lại thấp tầng kết nghiên cứu có độ xác cao mẫu chọn theo cách ngẫu nhiên đơn (hai cách phải có cỡ mẫu) - Ngồi việc tính tham số mẫu (tỷ lệ, giá trị trung bình, tỷ suất chênh ) cho tồn mẫu nghiên cứu, với chọn mẫu phân tầng, ta tính riêng tham số mẫu cho tầng Nhược điểm: Cũng chọn mẫu ngẫu nhiên đơn, danh sách tất cá thể tầng phải liệt kê gắn số ngẫu nhiên Điều thường khó thực thực tế 2.4 Chọn mẫu chùm (Cluster sampling) Chọn mẫu chùm kỹ thuật chọn mẫu việc lựa chọn ngẫu nhiên nhóm cá thể (được gọi chùm) từ nhiều chùm quần thể nghiên cứu Trong trường hợp này, đơn vị mẫu chùm cá thể 181 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN Các bước thực hiện: - Xác định chùm thích hợp: Việc thường làm người điều tra Chùm làm tập hợp cá thể gần (làng, xã, trường học, khoa phòng, bệnh viện ) đó, thường có chung số đặc điểm Các chùm thường khơng có kích cỡ - Lập danh sách tất chùm, chọn ngẫu nhiên số chùm vào mẫu Từ có hai cách chọn tiếp, tùy theo ý tưởng người nghiên cứu: + Cách 1: Tất cá thể chùm chọn bao gồm vào nghiên cứu Trong cách này, đơn vị mẫu (sampling unit) chùm chọn, yếu tố quan sát (observation element) lại cá tthể chùm (các hộ gia đình thơn chọn, trẻ em hộ gia đình chọn ) Cách gọi mẫu chùm bậc xác suất chùm chọn vào mẫu số chùm dự kiến chọn chia cho tổng số chùm + Cách 2: Liệt kê danh sách cá thể chùm chọn, sau áp dụng cách chọn mẫu ngẫu nhiên đơn ngẫu nhiên hệ thống chùm để chọn cá thể vào mẫu Trong trường hợp này, đơn vị mẫu đơn vị quan sát trùng (mẫu bậc) Ưu điểm: - Chọn mẫu chùm thường áp dụng nghiên cứu điều tra phạm vi rộng lớn, độ phân tán cao, danh sách tất cá thể quần thể khơng thể có (do khó đắt), có danh sách đồ chùm - Sự lựa chọn thường dễ hơn, chi phí cho nghiên cứu với mẫu chùm thường rẻ nhiều cá thể chùm thường gần Nhược điểm: - Tính đại diện cho quần thể tính xác (precision) mẫu chọn theo phương pháp mẫu chùm thường thấp so với mẫu chọn phương pháp ngẫu nhiên đơn (nếu có cỡ mẫu) Vì vậy, để tăng tính xác, người ta thường tăng cỡ mẫu cách nhân cỡ mẫu (được tính theo cơng thức cho chọn mẫu ngẫu nhiên đơn) với hệ số ảnh hưởng thiết kế (design effect) Hệ số ảnh hưởng thiết kế tính theo cơng thức phức tạp nên người ta khun rằng, khơng tính xác hệ số ta coi - Có tương quan nghịch cỡ chùm tính đại diện mẫu, vậy, cỡ chùm nhỏ tốt, nhiên, chi phí cho điều tra cao Số chùm chọn vào nghiên cứu tốt phải lớn 30 - Phân tích số liệu từ mẫu chùm thường phức tạp mẫu khác Việc lựa chọn chùm vào mẫu nghiên cứu phức tạp, đặc biệt cỡ chùm không Trong trường hợp này, người ta áp dụng phương pháp chọn chùm theo phương pháp PPS 182 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 2.5 Chọn mẫu nhiều giai đoạn (Multistage sampling) Trên thực tế, nhiều nghiên cứu với quần thể lớn có cấu trúc phức tạp cần phải áp dụng nhiều kỹ thuật chọn mẫu giai đoạn khác Có thể kết hợp mẫu xác suất không xác suất Với thiết kế nghiên cứu diện rộng mà tiêu thức nghiên cứu biến đổi nhiều vùng sinh thái, tầng lớp xã hội loại nghề nghiệp khác nhau, thông thường, người ta thực bước thiết kế phân tầng trước, sau tầng thực thiết kế chọn chùm (vì tiêu thức nghiên cứu chùm tầng tương đối đồng đều) Tiếp đó, chùm lại chọn ngẫu nhiên đơn, ngẫu nhiên hệ thống chí lại chọn mẫu chùm cỡ chùm lớn (như tỉnh, huyện…) để hạn chế mức độ phân tán mẫu, giảm thời gian kinh phí cho việc thu thập số liệu Một điểm cần lưu ý nghiên cứu, phải áp dụng nhiều lần chọn mẫu chùm, lần chọn mẫu chùm, cỡ mẫu lại phải điều chỉnh với hệ số thiết kế để đảm bảo tính đại diện mẫu nghiên cứu so với quần thể Chọn mẫu không xác suất 3.1 Chọn mẫu thuận tiện (Convenience or accidental sampling) Chọn mẫu thuận tiện đạt sở cá thể có sẵn thu thập số liệu, ví dụ tất bệnh nhân đến khám phịng khám ngày Phương pháp khơng quan tâm đến việc lựa chọn có ngẫu nhiên hay khơng Đây cách chọn mẫu hay gặp nghiên cứu lâm sàng 3.2 Chọn mẫu tiêu (Quota sampling) Chọn mẫu tiêu phương pháp đảm bảo rằng, số định đơn vị mẫu từ loại khác quần thể nghiên cứu với tính chất đặc trưng có mặt mẫu Nó gần giống cách chọn mẫu tầng khơng ngẫu nhiên Người nghiên cứu đặt kế hoạch chọn đối tượng cho tầng nhóm đối tượng cách chọn mẫu thuận tiện đủ số lượng từ tầng 3.3 Chọn mẫu có mục đích (Purposive sampling) Người nghiên cứu xác định trước nhóm quan trọng quần thể để tiến hành thu thập số liệu Các nhóm khác có tỷ lệ mẫu khác Đây cách hay dùng điều tra thăm dò, vấn sâu 3.4 Các ứng dụng kỹ thuật chọn mẫu không xác suất Các cách chọn mẫu không xác suất thường dễ làm, rẻ lựa chọn khơng ngẫu nhiên nên tính đại diện cho quần thể nghiên cứu thấp Nếu mục đích nghiên cứu để đo lường biến số từ khái qt hóa cho quần thể kết thu từ mẫu không xác suất thường không đủ sở khoa học cho việc ngoại suy Do đó, cần phải dè dặt đưa kết luận Tuy nhiên, với số loại nghiên cứu thiết kế với mục đích thăm dị muốn tìm hiểu sâu vấn đề quần thể (kiến thức, động cơ, 183 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC ĐỔI MỚI GIẢNG DẠY MÔN LÝ THUYẾT XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ ỨNG DỤNG CHO SINH VIÊN KHỐI NGÀNH KINH TẾ, QUẢN TRỊ KINH DOANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN thái độ, niềm tin ), đó, việc chọn mẫu xác suất không cần thiết áp dụng cách chọn mẫu khơng xác suất Ngoài ra, số thử nghiệm lâm sàng, mẫu thường người tình nguyện, cách chọn mẫu xác suất áp dụng 3.5 Sự kết hợp chọn mẫu xác suất không xác suất Trong thực tế, có nhiều mẫu chọn theo nhiều giai đoạn, đó, hai cách chọn mẫu nêu kết hợp thiết kế nghiên cứu Người điều tra thực chọn mẫu xác suất sở mẫu không xác suất chọn giai đoạn trước Việc định chọn mẫu xác suất hay không tùy thuộc vào tính chất nghiên cứu, thời gian, kinh phí nhiều vấn đề khác người làm nghiên cứu phải biết ưu điểm hạn chế cách chọn mẫu sử dụng Kết luận Qua viết này, thấy phương pháp chọn mẫu có tính ứng dụng, điểm mạnh, điểm hạn chế khác Do vậy, tùy thuộc vào đặc điểm, lĩnh vực nghiên cứu mình, đưa phương pháp chọn mẫu thích hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO Des Jarlais D, Duong Ht, Pham Minh K, Khuat Oh, Nham Tt, Arasteh K, Feelemyer J, Heckathorn Dd, Peries M, Moles Jp, Laureillard D, Nagot N; (the drive study team) Integrated respondent-driven sampling and peer support for persons who inject drugs in haiphong, Vietnam: a case study with implications for interventions Aids care 2016 oct;28(10):1312-5 Des Jarlais Dc, Thi Huong D, Thi Hai Oanh K, Khue Pham M, Thi Giang H,Thi Tuyet Thanh N, Arasteh K, Feelemyer J, Hammett T, Peries M, Michel L, Vu Hai V, Roustide Mj, Moles Jp, Laureillard D, Nagot N; drive study team (2016), Prospects for ending the hiv epidemic among persons who injectdrugs in haiphong, Vietnam Int drug policy 2016 Jun, 32:50-6 K Lwanga and S Lemeshow (1991), Sample size determination in health studies a practical manual World Health Organization Lưu Ngọc Hoạt, Đào Thị Minh An, Phạm Minh Kh, Phương pháp chọn mẫu tính tốn cỡ mẫu nghiên cứu khoa học sức khỏe Nguyen Văn Tuấn, Phương pháp ước tính cỡ mẫu cho nghiên cứu y học Tran HV, Le LV, Johnston LG, et al (2015), Sampling Males Who Inject Drugs in Haiphong, Vietnam: Comparison of Time-Location and Respondent-Driven Sampling Methods J Urban Health 2015;92(4):744-757 doi:10.1007/s11524-015-9966-z 184 ... Đào Thị Minh An, Phạm Minh Kh, Phương pháp chọn mẫu tính tốn cỡ mẫu nghiên cứu khoa học sức khỏe Nguyen Văn Tuấn, Phương pháp ước tính cỡ mẫu cho nghiên cứu y học Tran HV, Le LV, Johnston LG,... thập mẫu thường phân tán cỡ mẫu lớn Bài viết trình bày hai phương pháp chọn mẫu Chọn mẫu xác suất 2.1 Chọn mẫu ngẫu nhiên đơn (Simple random sampling) Chọn mẫu ngẫu nhiên đơn kỹ thuật chọn mẫu. .. khám ngày Phương pháp khơng quan tâm đến việc lựa chọn có ngẫu nhiên hay khơng Đây cách chọn mẫu hay gặp nghiên cứu lâm sàng 3.2 Chọn mẫu tiêu (Quota sampling) Chọn mẫu tiêu phương pháp đảm bảo