Verfassen wissenschaftlicher Texte: Datenbeschaffung durch Versuch

Versuchsarten

Zwei Varianten werden unterschieden:

Laborversuch:

Der Laborversuch findet im Allgemeinen unter kontrollierten Laborbedingungen statt. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass man den Einfluss von potentiellen Störfaktoren entweder eliminieren oder wenigstens durch Kontrolle minimieren und möglichst konstant halten kann. Der Nachteil besteht allerdings in der starken Rückwirkung der Laborbedingungen auf den Versuch selbst. Oft entfernt man sich durch die starke Kontrolle von Bedingungen sehr weit von der Realität.

Feldversuch:

Im Gegensatz zum Laborversuch findet der Feldversuch unter realen Bedingungen statt. Es ist somit mit einer hohen Anzahl an Störvariablen zu rechnen, die vom Versuchsleiter nicht genau quantifiziert oder eliminiert werden können. Dadurch ist es schwer zu gewährleisten, dass alle Faktoren des Versuchs exakt die gleichen Ausgangsbedingungen haben. Gerade dies ist aber ein entscheidender Faktor in der Realität.

Erfassung von Daten durch Messung

Messen bedeutet, die quantitative Bestimmung des Wertes einer Messgröße (Messwert) durch Vergleich mit einem geeigneten Standard gleicher Einheit (sind im Systeme Internationale, kurz SI-System, definiert und zusammengefasst). Die Messgröße kann eine physikalische Größe sein, aber auch eine beliebige andere Größe, wie beispielsweise die Inflationsrate, der Intelligenzquotient oder die Kundenzufriedenheit. Eine Größe, wie zum Beispiel "Schönheit" wäre in diesem Fall nicht allgemein anerkannt definiert und damit auch nicht messbar.

a) Die Lehre von den Maßen und Gewichten heißt Metrologie. Messungen erfolgen durch reine Zählung oder durch Vergleich

mit einer Grundeinheit
einem definierenden Normal (beispielsweise Vergleich mit dem Urkilo aus Paris)
oder mit einer abgeleiteten Einheit (beispielsweise Meter/Sekunde).

Es gibt sieben SI-Basiseinheiten, für die es gesetzlich vorgeschriebene Bestimmungen für die Ermittlung gibt und die weltweit normalisiert sind.

b) Die möglichst exakte Messung ist Aufgabe der Messtechnik. Die Messtechnik befasst sich mit Geräten und Methoden zur Bestimmung (Messung) physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Masse, Gewicht, Temperatur oder Zeit. Wichtige Teilgebiete der Messtechnik sind die Entwicklung von Messsystemen und Messmethoden, sowie die Erfassung, Modellierung und Korrektur von Messfehlern. Dazu gehört auch die Eichung und Kalibrierung von Messgeräten.

Die Messtechnik lässt sich grundsätzlich in zwei Gebiete unterteilen:

Direkte Messtechnik

Bei der direkten Messung wird die Messgröße direkt mit einem Maßstab oder Normal verglichen. Einfache Beispiele einer direkten Messung sind das Anlegen eines Maßstabes an die zu bestimmende Länge.

Indirekte Messtechnik

Messsysteme und indirekte Messmethoden machen Größen messbar, die auf direktem Wege nicht zugänglich wären. Der Abstand von Erde und Mond wäre durch direkten Vergleich mit einem Maßstab kaum zu bestimmen, da es keinen Maßstab mit geeigneter Länge gibt.

Die Mehrzahl der im Alltag eingesetzten Messtechniken sind indirekte Verfahren. Das unterstreicht auch die Bedeutung des Verständnisses von Messfehlern und ihrer Fortpflanzung durch komplexe Messsysteme.

c) Die qualitative Bestimmung des Messergebnisses (also Messunsicherheit und Messfehler) ist Aufgabe der Fehlerrechnung. Die Fehlerrechnung verarbeitet die Fehler einer Messung bzw. eines Versuches. Dies bedeutet, Messungen sind mit Messfehlern behaftet. Die Differenz zwischen dem seitens des Standards realisierten Maß und dem wahren Wert der Messgröße ist der Messfehler. Messfehler sollten möglichst klein sein. Die Fehlerrechnung versucht, die Einflussnahme der Messfehler auf das Messergebnis quantitativ zu beschreiben. Dazu wird die Messunsicherheit bestimmt.

Datenmanagement

Gutes Datenmanagement ist ein wesentlicher Schlüsselfaktor für den Erfolg eines Versuches. Die Ergebnisse eines Versuches basieren immer auf den Grunddaten und den Daten mit denen der Versuchsablauf durchgeführt wird. Damit hängt der Erfolg von Versuchen ganz erheblich von den Eingangsdaten ab.

Dem Datenmanagement sind zuzuordnen:

Auswahl relevanter Daten
Beschaffung und Vorverarbeitung der Daten
Monitoring der Qualität der Daten

Der richtigen Auswahl von Daten kommt gerade in der heutigen Zeit, in der die Erfassung großer Datenmengen relativ einfach realisierbar ist, eine ganz besondere Bedeutung zu, da alle Folgeoperationen der Datenhandhabung von diesem Schritt abhängig sind. Einerseits ist es notwendig alle Daten, die zum Erzielen hinreichender Ergebnisse erforderlich sind, zu erfassen und zu bearbeiten, andererseits muss klar zwischen Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit unterschieden werden. Die besten Daten nützen nichts, wenn diese zu spät kommen oder zu teuer sind, weil die Datenerfassung bzw. Auswertung zu aufwendig ist. Im Übrigen können für den Erfolg eines Projektes zu viele Daten genauso schädlich sein wie zu wenige.

Effektives Datenmanagement beinhaltet sowohl organisatorische wie technische Aufgaben.

Dies sind:

Organisatorische Bereitstellung von Daten
Datenerfassung, Übernahme und Messen von Daten
Datenüberprüfung und Kontrolle auf Vollständigkeit, Eindeutigkeit, Konsistenz und Plausibilität
Datenbereinigung bezüglich Eliminierung nicht relevanter Datensätze und Ergänzung fehlender Datensätze
Datenanalyse und Datenverdichtung unter bestimmten Aspekten wie Gruppierung, Sortierung, Berechnung sowie Datenkomprimierung

Daten müssen in ausreichender Anzahl sowie in hinreichender Qualität verfügbar sein.

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