Lehrplan PLUS

Arten von Fehlern

Bei naturwissenschaftlichen Untersuchungen spielt der Umgang mit Fehlern eine wichtige Rolle.

·         Man unterscheidet zwischen groben Fehlern einerseits und systematischen und zufälligen Fehlern (oder Abweichungen) andererseits

·         Grobe Fehler sind vermeidbar. Sie entstehen durch fehlerhaftes Verhalten des Beobachters, wie ein falscher Aufbau der Untersuchung, defekte oder ungeeignete Messgeräte, falsches Ablesen, oder andere Unachtsamkeit. Grobe Fehler sind vermeidbar. Erhobene Werte müssen gestrichen werden, die Messungen müssen wiederholt werden.

Beispiele:

Ein Planungsfehler ist entweder die Auswahl einer ungeeigneten Erkenntnismethode, oder schlechthin planloses Herumprobieren; ein Ausführungsfehler ist die fehlerhafte Anwendung eines an sich richtigen Planes.

Planungsfehler bedeuten im naturwissenschaftlichen Unterricht die Anwendung ungeeigneter oder unvollständiger Konzepte, die es gar nicht erlauben, die gestellte Frage zu beantworten. Sie umfassen Fehler beim Verständnis einer Aufgabenstellung ebenso wie bei der Auswahl der Mittel, die gestellte Aufgabe zu lösen.

·         Systematische Fehler (Abweichungen) sind Fehler, die vor allem durch die Experimentieranordnung oder durch die Messgeräte verursacht werden, aber auch vom Experimentator selbst hervorgerufen werden können. Sie sind durch die Unvollkommenheit der Messgeräte und Messmethoden objektiv bedingt, d.h. sie sind unvermeidbar. Bei wiederholten Messungen mit ein und derselben Messanordnung lassen sie sich weder erkennen noch ausschalten. Durch genauere Messgeräte und Messverfahren können diese Fehler jedoch grundsätzlich ermittelt und damit korrigiert werden.

Beispiele:

Bestimmte Messmethoden können die Untersuchung beeinflussen. So kann bei der Messung der Sichttiefe in einem flachen Gewässer die verwendete Secchi-Scheibe das Sediment des Grundes aufwirbeln und dadurch das Ergebnis bedingen.

·         Zufällige Fehler (Abweichungen) entstehen durch ein Vielzahl von unkontrollierten und nicht vorhersehbaren Störeinflüssen. Sie werden durch nicht beeinflussbare Veränderungen der Messbedingungen oder durch (mangelnde) Fähigkeiten des Beobachters (subjektive Fehler) hervorgerufen. Bei wiederholten Messungen mit ein und derselben Messanordnung streuen die Messwerte, bedingt durch zufällige Fehler um einen Mittelwert. Zufällige Fehler werden auch als "Unsicherheiten" bezeichnet.

Beispiele:

• Ablesefehler
• Geschicklichkeit des Beobachters, Reaktionszeit

·         Fehlerbetrachtung vor und nach Messungen

Fehlerbetrachtungen können sowohl vor der Durchführung von Untersuchungen als auch nach Auswertung von Untersuchungen Bedeutung besitzen.

Die Genauigkeit von Messungen kann zumeist nur vor oder während der Messung beeinflusst werden. Deshalb sollte man Fehlerbetrachtungen schon vor Beginn der Messungen durchführen.

Vor einer Untersuchung ist es sinnvoll, u. a. folgende Fragen beantworten:

• Welche Erkenntnismethode wähle ich?
• Wodurch können Messfehler verursacht werden?
• Gibt es Möglichkeiten, Fehler zu korrigieren, zu kompensieren oder zu minimieren?
•  Welche Größen müssen besonders genau gemessen werden, weil ihr Fehler den Fehler des Gesamtergebnisses besonders stark beeinflusst?
• Ist es sinnvoll, eine Probemessung oder eine Kontrollmessung durchzuführen?
• Reicht eine einmalige Messung oder ist es zweckmäßig, die Messungen so oft zu wiederholen, dass eine statistische Auswertung (Fehlerrechnung) gemacht werden kann?

Nach der Durchführung der Messungen kann man in der Regel nur noch abschätzen, ob man richtig (bzw. das richtige) und wie genau man gemessen hat, also u.a. folgende Fragen beantworten:

• Konnte meine Anordnung die gestellte Frage beantworten?
• Welche zufälligen und systematischen Fehler sind tatsächlich aufgetreten?
•  Wie groß sind die einzelnen Fehler und die Größtfehler bei den einzelnen gemessenen Größen? Wie beeinflussen diese Fehler das Messergebnis?
•  Ist das gemessene Ergebnis realistisch?

Quelle:

z.B.:

http://www.studienseminare-ge-gym.nrw.de/D/ausbildung/fs_bio/mat/mat_ki/modul03.pdf

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/fehlerbetrachtungen

Realschule
• Fachlehrpläne
• Jahrgangsstufe 6
• Biologie 6 – 1.1 Erkenntnisse gewinnen
• beschreiben mögliche Fehlerquellen und Möglichkeiten der Fehlervermeidung für Beobachtungen, Vergleiche und Experimente, die in der Anordnung bzw. Durchführung liegen und erkennen so die Notwendigkeit gewissenhafter Planung und sorgfältigen Arbeitens.
• Jahrgangsstufe 7
• Biologie 7 – 1.1 Erkenntnisse gewinnen
• beschreiben systematisch Fehlerquellen und begründen Möglichkeiten der Fehlervermeidung für naturwissenschaftliche Untersuchungen.
• Jahrgangsstufe 8
• Biologie 8 – 1.1 Erkenntnisse gewinnen
• hinterfragen systematisch auch selbst geplante naturwissenschaftliche Untersuchungen im Hinblick auf mögliche Fehlerquellen und begründen Möglichkeiten der Fehlervermeidung.