6 Experimental Design Flashcards
Statistische Versuchsplanung (experimental design)
Formalisierung von Arbeitsschritten zur Untersuchung einer Forschungshypothese
Bedeutung der statistischen Versuchsplanung
Reproduzierbarkeit der Ergebnisse
Sammlung der passenden Daten
Berücksichtigen des individuellen Charakters der Fragestellung
ökonomischen Aspekte des Experiments zu berücksichtigen
Elemente einer statistischen Versuchsplanung
- Ableiten / Klarifizieren einer Fragestellung
- Übersetzung der Fragestellung in ein fachspezifisches Modell
- Detaillierte Festlegung des Versuchsplans
- Festlegung der Datenbeschaffung / Stichprobenerhebung
- Detaillierte Festlegung der statistischen Methoden
- Ökonomische Optimierung der Versuchsplanung
Varianzquellen in statistischen Experimenten
Primärvarianz: Anteil der Varabilität in Daten, der durch die Variation der experimentellen Bedingungen erklärt werden kann
Sekundärvarianz: Systematischer Fehler
Fehlervarianz: Zufälliger Fehler
Ziel der statistischen Versuchsplanung
Primärvarianz zu maximieren, die Sekundärvarianz zu kontrollieren und die
Fehlervarianz zu minimieren
Arten von Störgrößen
Eliminierbare Störgrößen können durch eine Anpassung des Versuchsaufbaus vollständig aus der Analyse entfernt werden.
Kontrollierbare Störgrößen können nicht aus der Analyse entfernt werden, allerdings von der Anwenderin / dem Anwender kontrolliert und festgehalten werden.
Nicht kontrollierbare Störgrößen können nicht aus der Analyse entfernt werden, sollten allerdings bei der Analyse berücksichtigt werden
Randomisierung
Wenn Unterschiede zwischen Einflussgrößen auf eine abhängige Variable untersucht werden sollen, können für eine gegebene Stichprobe Gruppen zufällig aus der Stichprobe gebildet werden und die Versuchsbedingungen zufällig Gruppen zugewiesen werden.
Vorteil: Kann mehrere (sogar potentiell) unbekannte Störgrößen gleichzeitig kontrollieren.
Nachteil: Funktioniert nur bei großen Stichproben ausreichend gut.
Blockbildung
Ist die Einteilung einer Stichprobe auf Blöcke. Durch die Einteilung in Blöcke werden Heterogenitäten berücksichtigt und die Störgrößen kontrolliert.
statistische Kontrolle von Störfaktoren
Störfaktoren in statistischen Versuchen zu kontrollieren indem man sie in der statistischen Modellierung explizit mit einbezieht
Weitere Prinzipien der statistischen Versuchsplanung
Wiederholungen eines Experiments können die Reproduzierbarkeit (externe Validität) eines statistischen Experiments erhöhen
Kontrollgruppen werden zum Vergleich herangezogen
Ökonomie durch Datenbeschaffung / Stichprobenerhebung
Einfache Zufallsstichprobe
Zufällige Auswahl einer Teilmenge einer Population, wobei jedes Element der Population dieselbe Chance hat ausgewählt zu werden.
Störfaktoren nicht berücksichtigt
Homogenität der Population
Probleme Geschichtete Stichproben
Wie werden Schichten gebildet? Kosten? Wie viele Stichproben aus jeder Schicht?
Klumpenstichproben
Klumpen (zB geographische Regionen)
Einfache Zufallsstichproben aus diesen Klumpen gebildet oder die gesamten Klumpen für die Analyse verwendet
Kosteneffizient
optimale Stichprobenumfang
Der minimale Stichprobenumfang, sodass ein Effekt mit einer vorgegebener Wahrscheinlichkeit durch den statistischen Versuch nachgewiesen werden kann
–> v.a. aus ökonomischen Gründen
