במהלך ניסוי מתרחש שינוי שגורם לְגירוי שניתן לדיווח בצורה של תוצאה. בכדי לבצע מדידה כלשהי חייבת להיות נקודת ייחוס (reference point) מוגדרת שביחס אליה יימדד שינוי.
מדידה
כאשר נבצע מדידה בעזרת חמשת החושים בדרך כלל נתייחס לעצמנו כְּנקודת ייחוס לשינוי שמתרחש. לדוגמה כאשר רכב נוסע נמדוד את המהירות בעזרת שינוי במרחק ביחס לנקודה בה אנו עומדים. את השינוי בזמן נמדוד ביחס לרגע בו אנחנו נתחיל את המדידה.
כאשר נבצע מדידה בעזרת מכשיר ראשית נבצע כּיוּל (calibration). בכיול נכוון את המכשיר לפי תנאים ידועים מראש לנקודת ייחוס תקנית בעלת דיוק ידוע. לדוגמה כיול של מד-משקל יבוצע בעזרת סט משקולות תקניות להן משקל ידוע שחושב לפי ממדים וצפיפות.
תוצאות
בעזרת תוצאות ומדדים שנאספים בעת ניסוי נוכל ליצור מוֹדֵל (תבנית) לתיאור התופעה שנחקרת. במחקר נבצע מספר גדול ככל הניתן של ניסויים בכדי לקבל תוצאות איכותיות. בעזרת מודל משוקלל שמתקבל בכמה מחקרים ניתן לפתח תיאוריה. תיאוריה מדעית מאגדת מחקרים רבים עם בִּיקוֹרֶת עַמִיתִים (peer review) קפדנית במטרה לתאר ולחזות תופעה.
ערכי התוצאות יכולים להיאסף בכמה צורות:
- מספרים ממשיים – לדוגמה אורך, זמן, נפח, לחץ וכדומה.
- תיאורים – לדוגמה צבע, מרקם, הקלטת צליל וכדומה
- ערך מתוך סולם מוגדר – לדוגמה אלקטרושליליות וכדומה.
ניתן להציג תוצאות בכמה אופנים:
- טבלה – מערך נתונים עם כותרות לעמודות ו/או שורות. חשוב לצרף יחידות מידה לכותרות מתאימות כמו לדוגמה משקל [גרם], אורך [ס"מ] וכדומה.
- גרף – הצגה ויזואלית בעזרת עקומה וצירים עם כותרות. חשוב לצרף יחידות מידה לכותרות מתאימות. אם בגרף יש יותר מעקומה אחת נוסיף מפתח (legend) מפורט בצד. מן המקובל שהציר האנכי מייצג את משתנה בלתי תלוי וציר אנכי משתנה תלוי.
- תרשים (דִּיאַגְרָמָה) – הצגה ויזואלית כמו ציר עם עמודות או דיאגרמת עוגה. בשימוש בדיאגרמה נוסיף כותרות לכל עמודה או חלק בהתאמה או נוסיף מפתח (legend) מפורט בצד.
בקרה
בכדי לצמצם השפעה על משתנה תלוי פרט למשתנה בלתי-תלוי ניעזר בְּבקרה (control). בקרה מונעת ערפול של תוצאות וכך תורמת ליצירת מודל איכותי יותר. בלימודי בגרות נתרכז בשני סוגי בקרות:
- בקרה חיצונית – ניסוי נפרד במחקר בו משתנה בלתי תלוי יהיה קבוע או חסר. בביצוע בקרה חיצונית נבדוק האם יש קשר בין משתנה תלוי ומשתנה בלתי תלוי שהוגדרו במחקר. כאשר בבקרה חיצונית בהיעדר משתנה בלתי תלוי שהוגדר יהיו שינויים נידרש לתכנן מחדש את הניסוי. שינוי כזה יכול להעיד על משתנה בלתי תלוי נוסף, על בעיה בתכנון הניסוי ועוד
- בקרה פנימית השוואתית – בקרה בה ערכו של משתנה בלתי תלוי שונה בכל ניסוי. בבקרה זו כל ניסוי הוא נקודת ייחוס לשאר הניסויים ולכן זו בקרה פנימית. במקרה זה ידוע שקיים קשר בין המשתנים ולכן מטרת הבקרה היא לבדוק את סוג הקשר.
עקרונות באיסוף תוצאות
- תַּכְלִיתִיּוּת (אוֹבְּיֶקְטִיבִיּוּת) – בדיווח תוצאות הניסוי חשוב לדווח את הערך בדיוק כפי שהתקבל. נמנע מעיגול ספרות או התאמה של הנתונים בכדי להגשים מטרות אישיות.
- דַּיְקָנוּת – מושג שמתאר את ההתאמה בין ערך ניסיוני שמתקבל לערך ספרותי ידוע. תוצאות ניסיוניות נבדקות בהשוואה לערכים תקניים שמתפרסמים על ידי מכוני מחקר, רשויות וכדומה.
- הֲדִירוּת – חֲזָרָתִיּוּת, מידה בה תוצאה או תצפית חוזרות פעם אחר פעם באותו ניסוי. הדירות איננה דיקנות.
- סְטָטִיסְטִיקָה – סיכום תוצאות בעזרת טכניקות מתמטיות בכדי לקבל הסבר ואפיון לניסוי. בעזרת סטטיסטיקה ניתן לנתח תוצאות מכל סוג. במקביל לכך יש חשיבות רבה לאופן בו משתמשים בכלים מתמטיים אלו.
- יכולת שִׁחְזוּר – אחת הדרכים לאשש את אמינות תוצאות הניסוי היא שחזור התוצאות באותם התנאים. יכולת שחזור מתרכזת בביצוע הניסוי על ידי צוות אחר תוך שחזור התנאים בניסוי המקורי. ניסוי או מחקר בודד לאו דווקא מייצג בצורה איכותית תופעה קיימת. כחלק מביקורת עמיתים (peer review) צוותי מחקר נוספים ישחזרו את הניסוי כפי שפורסם באותם תנאים. במידה וביקורות יניבו תוצאות שונות באופן עקבי הניסוי המקורי ייפסל.
- שְׁגִיאָה – בכל מדידה תתקבל שגיאה כלשהי. בבניית הניסוי והכנת המכשירים נשאף לצמצם את השגיאה המתקבלת ובכך להגדיל את דיוק התוצאות. כאשר פועלים לפי עקרון ריבוי תצפיות השגיאה קטנה.