ในการวิจัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและ สังคม โปรโตคอลมักเป็นวิธีการดำเนินการ ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ในการออกแบบและการดำเนินการทดลองโปรโตคอลจะถูกเขียนขึ้นเมื่อใดก็ตามที่ต้องการกำหนดมาตรฐานวิธีการในห้องปฏิบัติการเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำซ้ำผลลัพธ์ได้อย่างประสบความสำเร็จโดยผู้อื่นในห้องปฏิบัติการเดียวกันหรือโดยห้องปฏิบัติการอื่น^{[ 1 ] [ 2 ]}นอกจากนี้ โปรโตคอลยังมีข้อดีในการอำนวยความสะดวกในการประเมินผลการทดลองผ่าน การตรวจ สอบโดยผู้เชี่ยวชาญ^{[ 3 ]}นอกเหนือจากขั้นตอน อุปกรณ์ และเครื่องมือโดยละเอียดแล้ว โปรโตคอลยังจะประกอบด้วยวัตถุประสงค์ของการศึกษา เหตุผลสำหรับการออกแบบการทดลอง เหตุผลสำหรับขนาดตัวอย่างที่เลือก ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย และวิธีการคำนวณและรายงานผลลัพธ์ รวมถึงการวิเคราะห์ทางสถิติและกฎใด ๆ สำหรับการกำหนดและบันทึกข้อมูลที่ถูกยกเว้นล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงอคติ^{[ 2 ]}

ในทำนองเดียวกัน โปรโตคอลอาจหมายถึงวิธีการปฏิบัติขององค์กรด้านสุขภาพ ห้องปฏิบัติการเชิงพาณิชย์ โรงงานผลิต ฯลฯ เพื่อให้มั่นใจว่ากิจกรรมของพวกเขา (เช่นการตรวจเลือดที่โรงพยาบาล การทดสอบวัสดุอ้างอิงที่ได้รับการรับรองที่ห้องปฏิบัติการสอบเทียบ และการผลิต เกียร์ ส่งกำลังที่โรงงาน) เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด ส่งเสริมการใช้งานที่ปลอดภัยและผลลัพธ์ที่แม่นยำ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

สุดท้ายนี้ ในสาขาสังคมศาสตร์ โปรโตคอลอาจหมายถึง "บันทึกเชิงพรรณนา" ของเหตุการณ์ที่สังเกต^{[ 7 ] [ 8 ]}หรือ "ลำดับพฤติกรรม" ^{[ 9 ]}ของสิ่งมีชีวิตหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น ซึ่งบันทึกไว้ระหว่างหรือทันทีหลังจากกิจกรรม (เช่น ปฏิกิริยาของทารกต่อสิ่งเร้าบางอย่าง หรือพฤติกรรมของกอริลลาในถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติ) เพื่อระบุ "รูปแบบที่สอดคล้องกันและความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผล" ได้ดียิ่งขึ้น^{[ 7 ] [ 10 ]}โปรโตคอลเหล่านี้อาจอยู่ในรูปแบบของบันทึกประจำวันที่เขียนด้วยลายมือหรือสื่อที่บันทึกทางอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงการบันทึกวิดีโอและเสียง^{[ 7 ] [ 10 ]}

สาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ เช่นวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและการวิจัยทางคลินิก จำเป็นต้องมีการทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบและได้มาตรฐานจากผู้เข้าร่วมจำนวนมาก นอกจากนี้ การทดสอบและการทดลองในห้องปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องจะต้องดำเนินการในลักษณะที่ถูกต้องตามหลักจริยธรรม และผลลัพธ์สามารถทำซ้ำได้โดยผู้อื่นโดยใช้วิธีการและอุปกรณ์เดียวกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีโปรโตคอลการทดสอบและการทดลองที่เข้มงวดและผ่านการตรวจสอบแล้ว อันที่จริง โปรโตคอลที่กำหนดไว้ล่วงหน้าดังกล่าวเป็นองค์ประกอบสำคัญของระเบียบปฏิบัติที่ดีในห้องปฏิบัติการ (GLP) ^{[ 11 ]}และ ระเบียบ ปฏิบัติที่ดีทางคลินิก (GCP) ^{[ 12 ] [ 13 ]}โปรโตคอลที่เขียนขึ้นเพื่อใช้ในห้องปฏิบัติการเฉพาะอาจรวมหรืออ้างอิงถึงขั้นตอนการปฏิบัติงานมาตรฐาน (SOP) ที่ควบคุมแนวปฏิบัติทั่วไปที่ห้องปฏิบัติการต้องการ โปรโตคอลอาจอ้างอิงถึงกฎหมายและข้อบังคับที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่อธิบายไว้ด้วย โดยทั่วไปแล้ว โปรโตคอลที่เป็นทางการจะต้องได้รับการอนุมัติจากบุคคลหนึ่งคนขึ้นไป เช่น ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ ผู้อำนวยการศึกษา^{[ 11 ]}และ/หรือคณะกรรมการจริยธรรมอิสระ^{[ 12 ] : 12} ก่อนที่จะนำไปใช้โดยทั่วไป งานวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก สถาบันสุขภาพแห่งชาติยังต้องการโปรโตคอลที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนอีกด้วย^{[ 14 ]}

ในการทดลองทางคลินิกโปรโตคอลได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบเพื่อปกป้องสุขภาพของผู้เข้าร่วม ตลอดจนตอบคำถามวิจัยเฉพาะ โปรโตคอลจะอธิบายถึงประเภทของบุคคลที่อาจเข้าร่วมในการทดลอง ตารางการทดสอบ ขั้นตอน ยา และขนาดยา และระยะเวลาของการศึกษา ในระหว่างการทดลองทางคลินิก ผู้เข้าร่วมที่ปฏิบัติตามโปรโตคอลจะได้รับการตรวจติดตามอย่างสม่ำเสมอโดยเจ้าหน้าที่วิจัย เพื่อติดตามสุขภาพและเพื่อพิจารณาความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการรักษา^{[ 11 ] [ 12 ]}ตั้งแต่ปี 1996 การทดลองทางคลินิกที่ดำเนินการนั้นคาดว่าจะต้องปฏิบัติตามและรายงานข้อมูลที่กำหนดไว้ใน แถลงการณ์ CONSORTซึ่งเป็นกรอบสำหรับการออกแบบและรายงานโปรโตคอล^{[ 15 ]}แม้ว่าจะปรับให้เหมาะสมกับด้านสุขภาพและการแพทย์ แต่แนวคิดในแถลงการณ์ CONSORT ก็สามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในสาขาอื่นๆ ที่มีการใช้การวิจัยเชิงทดลอง

โปรโตคอลมักจะกล่าวถึง: ^{[ 2 ] [ 11 ] [ 12 ]}

• ความปลอดภัย : มาตรการความปลอดภัยเป็นส่วนเสริมที่มีคุณค่าสำหรับระเบียบปฏิบัติ และอาจครอบคลุมตั้งแต่การกำหนดให้สวมแว่นตานิรภัย ไปจนถึงข้อกำหนดสำหรับการควบคุมจุลินทรีย์ อันตรายจากสิ่งแวดล้อม สารพิษ และตัวทำละลายระเหยง่าย ขั้นตอนการดำเนินการในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุอาจรวมอยู่ในระเบียบปฏิบัติหรือในSOP ที่อ้างอิงไว้ ก็ได้
• ขั้นตอนการปฏิบัติงาน : ข้อมูลเกี่ยวกับขั้นตอนการปฏิบัติงานอาจรวมถึงไม่เพียงแต่ขั้นตอนด้านความปลอดภัยเท่านั้น แต่ยังรวมถึงขั้นตอนการหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน การสอบเทียบอุปกรณ์ การทดสอบอุปกรณ์ การจัดทำเอกสาร และประเด็นอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด โปรโตคอลขั้นตอนเหล่านี้สามารถนำมาใช้โดยผู้ที่ตั้งข้อสงสัยเพื่อหักล้างผลลัพธ์ที่อ้างถึงหากพบข้อบกพร่อง
• อุปกรณ์ที่ใช้ : การทดสอบและจัดทำเอกสารเกี่ยวกับอุปกรณ์นั้นรวมถึงข้อกำหนด การสอบเทียบ ช่วงการทำงาน ฯลฯ ที่จำเป็นทั้งหมด ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ความดันบรรยากาศ และปัจจัยอื่นๆ มักส่งผลต่อผลลัพธ์ การบันทึกปัจจัยเหล่านี้ควรเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนที่ดี
• การรายงาน : โปรโตคอลอาจระบุข้อกำหนดในการรายงาน ข้อกำหนดในการรายงานจะรวมถึงองค์ประกอบทั้งหมดของการออกแบบการทดลองและโปรโตคอล ตลอดจนปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหรือข้อจำกัดทางกลไกใดๆ ที่อาจส่งผลต่อความถูกต้องของผลลัพธ์
• การคำนวณและสถิติ : โดยทั่วไปแล้ว โปรโตคอลสำหรับวิธีการที่ให้ผลลัพธ์เชิงตัวเลขจะรวมถึงสูตรโดยละเอียดสำหรับการคำนวณผลลัพธ์ นอกจากนี้ อาจมีสูตรสำหรับการเตรียมสารเคมีและสารละลายอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับการทำงาน และอาจรวมถึงวิธีการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อเป็นแนวทางในการตีความข้อมูล
• อคติ : โปรโตคอลหลายฉบับมีข้อกำหนดเพื่อหลีกเลี่ยงอคติในการตีความผลลัพธ์ข้อผิด พลาดจากการประมาณค่า เป็นเรื่องปกติในการวัดทุกประเภท ข้อผิดพลาดเหล่านี้อาจเป็นข้อผิดพลาดสัมบูรณ์จากข้อจำกัดของอุปกรณ์ หรือข้อผิดพลาดจากการแพร่กระจายของตัวเลขโดยประมาณที่ใช้ในการคำนวณ อคติจากกลุ่มตัวอย่างเป็นอคติที่พบได้บ่อยที่สุดและบางครั้งก็ยากที่สุดที่จะวัดปริมาณ นักสถิติมักพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่ากลุ่มตัวอย่างที่ใช้มีความเป็นตัวแทนที่ดี ตัวอย่างเช่น การสำรวจความคิดเห็นทางการเมืองจะได้ผลดีที่สุดเมื่อจำกัดเฉพาะผู้มีสิทธิเลือกตั้งที่มีแนวโน้ม และนี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่การสำรวจความคิดเห็นทางเว็บไม่สามารถถือว่าเป็นวิทยาศาสตร์ได้ขนาดของกลุ่มตัวอย่างเป็นอีกแนวคิดที่สำคัญและอาจนำไปสู่ข้อมูลที่มีอคติได้เพียงเพราะเหตุการณ์ที่ไม่น่าจะเกิดขึ้น ขนาดกลุ่มตัวอย่าง 10 คน เช่น การสำรวจความคิดเห็นจาก 10 คน มักจะไม่ให้ผลการสำรวจที่ถูกต้องค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานและความแปรปรวนเป็นแนวคิดที่ใช้ในการวัดความเกี่ยวข้องที่เป็นไปได้ของขนาดกลุ่มตัวอย่าง ที่กำหนด ผลกระทบจาก ยาหลอกและอคติของผู้สังเกตมักต้องมีการปิดบังข้อมูลจากผู้ป่วยและนักวิจัย รวมถึงกลุ่มควบคุมด้วย^{[ 12 ] [ 16 ]}

แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดแนะนำให้เผยแพร่โปรโตคอลของการทบทวนก่อนเริ่มดำเนินการ เพื่อลดความเสี่ยงของการทำวิจัยซ้ำโดยไม่ได้วางแผนไว้ และเพื่อให้เกิดความโปร่งใสและความสอดคล้องระหว่างวิธีการและโปรโตคอล^{[ 17 ]}

โปรโตคอลอาจกำหนดให้มีการปกปิดข้อมูลเพื่อหลีกเลี่ยงอคติ^{[ 16 ] [ 18 ]}สามารถปกปิดข้อมูลได้กับผู้เข้าร่วมการทดลองทุกคน รวมถึงผู้ถูกทดลอง นักวิจัย ช่างเทคนิค นักวิเคราะห์ข้อมูล และผู้ประเมิน ในบางกรณี แม้ว่าการปกปิดข้อมูลจะเป็นประโยชน์ แต่ก็เป็นไปไม่ได้หรือไม่เหมาะสมทางจริยธรรม โปรโตคอลทางคลินิกที่ดีจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการปกปิดข้อมูลมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายใต้ข้อจำกัดทางจริยธรรมและการปฏิบัติ^{[ 19 ]}

ในระหว่างการทดลอง ผู้เข้าร่วมจะเปิดเผยตัวตนหากพวกเขาอนุมานหรือได้รับข้อมูลที่ถูกปกปิดไว้ การเปิดเผยตัวตนที่เกิดขึ้นก่อนสิ้นสุดการศึกษาถือเป็นแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดในการทดลอง เนื่องจากอคติที่ถูกกำจัดออกไปโดยการปกปิดตัวตนได้ถูกนำกลับเข้ามาใหม่ การเปิดเผยตัวตนเป็นเรื่องปกติในการทดลองแบบปกปิด และต้องมีการวัดและรายงานแนวทางการรายงานแนะนำให้การศึกษาทั้งหมดประเมินและรายงานการเปิดเผยตัวตน ในทางปฏิบัติ มีการศึกษาเพียงไม่กี่แห่งที่ประเมินการเปิดเผยตัวตน^{[ 20 ]}

ผู้ทำการทดลองอาจมีอิสระในการกำหนดขั้นตอนการปกปิดข้อมูลและการควบคุม แต่จะต้องชี้แจงเหตุผลในการเลือกเหล่านั้นหากมีการเผยแพร่ผลการทดลองหรือส่งผลไปยังหน่วยงานกำกับดูแล เมื่อทราบในระหว่างการทดลองว่าข้อมูลใดเป็นข้อมูลเชิงลบ มักจะมีเหตุผลในการอธิบายว่าเหตุใดจึงไม่ควรนำข้อมูลนั้นมาใช้ แต่ข้อมูลเชิงบวกนั้นแทบจะไม่ได้รับการอธิบายเหตุผลในลักษณะเดียวกัน