هدف بیشتر پژوهش‌های علمی، به دست آوردن تخمین و برآوردی از مقدار کمیت مورد نظر است. این کار ممکن است تا حد تعیین دمای جوش مایع برای هر کسی آشنا باشد، یا این که در حد تعیین فاصله تا کهکشانی دور افتاده دور از ذهن باشد. پاسخی که می‌گیریم، هرگز پاسخی کامل و بی‌نقصی نیست. مقدار عددی به دست آمده همیشه با عدم قطعیت‌هایی همراه است. دانش پیشگان، علاوه بر گزارش ساده‌ای که از نتایج کارشان به دست می‌آورند، میزان اعتبار این نتایج را ارزیابی، خطاها را تحلیل، و صحت و دقت اطلاعات جدید را برآورد می‌کنند.
واژه‌ی «خطا» در کاربرد عمومی به معنی اشتباه یا چیزی کاملاً «نادرست» است. اما در بحث مربوط به داده‌های علمی، خطاها حاکی از شناسایی عدم قطعیت نتایج است. خطاها دو دسته‌ی گسترده دارند که یکی را خطاهای ناموجه، و دیگری را خطاهای موجه می‌نامند. دسته‌ی اول شامل اشتباهی است که با مراقبت در اجرای کار قابل حذف‌اند. دستگاهی را که درست کار نمی‌کند می‌توان تعمیر یا تعویض کرد. خطاهای حروف چینی در برنامه‌های رایانه‌ای، جابه‌جایی ارقام در عددها، با استفاده از داده‌ها یا الگوریتم‌های نامناسب، همه منجر به نتایجی نادرست می‌شوند. این نوع مسائل در کارهای با کیفیت بالا قابل تحمل نیستند، و باید جلوی وقوع آن‌ها را گرفت یا آن‌ها را تصحیح کرد. خطاهای موجه اندازه‌گیری هم به دو گروه خطای سیستماتیک وخطای کاتوره‌ای تقسیم می‌شوند. خطاهای سیستماتیک گرایش‌شان به این است که نتایج را به طور هماهنگ در جهت خاصی منحرف کنند، در حالی که خطاهای کاتوره‌ای منجر به تولید عدم قطعیت‌های افت و خیزدار در گستره‌ای از مقادیر می‌شوند. شرایط لازم برای آن که نتیجه‌ای ارزش علمی داشته باشد این است که روش تعیین آن فاقد بی‌راهی‌ها و اشتباهات بزرگ باشد، خطاهای سیستماتیک آن کوچک باشد، و مقدار خطاهای کاتوره‌ای‌اش قابل برآورد باشد.
وجود صحت بدین معنی است که خطاهای سیستماتیک کوچک‌اند، و نتیجه به مقدار «درست» نزدیک است. صحت با دو شیوه قابل دسترس است: با درجه‌بندی (یا کالیبراسیون) رشو کار، و با انجام چند اندازه‌گیری مستقل از هم و رسیدن به نتایجی هماهنگ. درجه‌بندی یا کالیبراسیون مشتمل بر استفاده از تجهیزات، گردآوری داده‌ها، و روش‌های تحلیل برای اندازه‌گیری کمیتی کاملاً شناخته شده یا پذیرفته شده به عنوان استاندارد است.
آزمایشی را که به منظور اندازه‌گیری دما در نظر گرفته شده است، می‌توان برای تعیین نقطه‌های جوش و انجامد آب خالص به کار برد. نتایجی که به دست می‌آیند اگر با مقادیر پذیرفته شده سازگار باشند، مطمئن می‌شویم که روش کار قابل اعتماد است و به این باور می‌رسیم که اندازه‌گیری دماهای دیگر باید صحت داشته باشد. رهیافت دوم، استفاده از چند روش کار متفاوت است. ناسازگاری هر نتیجه‌ای با نتایج روش‌های دیگر، عیب و نقص روش کار مربوط به آن را نشان خواهد داد. این رهیافت را اغلب وقتی به کار می‌برند که استاندارد پذیرفته شده‌ای در دسترس نباشد.
دقت، وقتی مطرح می‌شود که با خطاهای کاتوره‌ای سروکار داشته باشیم. انجام یک اندازه‌گیری منفرد، برای پی بردن به صحت یا دقت چندان فایده‌ای ندارد. این اندازه‌گیری اگر چندین بار تکرار شود، مقادیر حاصل از اندازه‌گیری تا حدودی با یکدیگر ناسازگار خواهند بود. گستردگی این مقادیر نشان دهنده گستره‌ای است که مقدار درست احتمالاً در آن قرار دارد، و میانگین این مقادیر ممکن است برآورد مفیدی از این مقدار درست باشد. آزمایشی که سنجیده طراحی شده باشد، نمونه‌ی جامع‌تری به دست خواهد داد که قابلیت تحلیل آماری دارد. پارامترهایی مانند «میانگین»، «میانه»، یا «مُد» برآوردهایی از مقدار مورد نظر هستند که از داده‌های موجود به دست می‌آیند. میزان دقت را با توجه به گستردگی مقادیر حاصل از اندازه‌گیری در اطراف مقدار درستِ برآورد شده می‌توان تشخیص داد. از این توزیع مقادیر اندازه‌گیری شده، پارامترهایی همچون «انحراف معیار»، «واریانس»، و «خطای محتمل» را به دست می‌آورند.
هر چه این پارامترها کوچک‌تر باشند، عدم قطعیت کوچک‌تر و دقت اندازه‌گیری بهتر است. کمیت آماری موسوم به «انحراف معیار میانگین» را اغلب به عنوان بهترین معیار دقت در نظر می‌گیرند. مقدار عددی آن را از تقسیم کردن انحراف معیار نمونه بر جذر تعداد نمونه‌ها به دست می‌آورند. خطاهای موجود اگر به راستی کاتوره‌ای باشند، با افزایش تعداد اندازه‌گیری‌هایی که مقدار میانگین را به دست می‌دهند می‌توان دقت را بهبود بخشید.
امتیاز: 0.00
وزارت آموزش و پرورش > سازمان پژوهش و برنامه‌ريزی آموزشی
شبکه ملی مدارس ایران رشد
ارسال ها: 2228
شما باید یک عنوان و متن وارد کنید!