Die Messung
Das Experiment ist fundamental für den objektiven Erkenntnisgewinn in den Naturwissenschaften. Der Messprozess dient hierbei der Erfassung von quantitativen Werten. Dabei liegt es im Wesen der Messung selbst, dass diese Werte nicht beliebig genau sind.
Messunsicherheit
In diesem Kontext wird der Begriff des „Messfehlers“ gemieden und eher von Messunsicherheit gesprochen. Denn ein grober Fehler liegt lediglich vor, wenn Versagen des Menschen oder ein Schaden der Messapparatur vorliegt. Systematische Abweichungen entstehen durch Umwelteinflüsse, die Messapparatur oder die messende Person und gelten nicht als Messfehler. Diese Unsicherheit können prinzipiell kausale Ursachen zugeschrieben werden und treten häufig gerichtet auf. Treten jedoch Abweichungen bei gleichen Messbedingungen auf, kann keine Ursache determiniert werden. Hierbei wird von einer zufälligen Abweichung gesprochen.
Das Abschätzen und Unterscheiden von Unsicherheiten im Messprozess ist deswegen wesentlich für naturwissenschaftliches Arbeiten. Erst diese Information ermöglicht den Vergleich von Ergebnissen und die Betrachtung von deren Aussagekraft.
implikation für den Physikunterricht
Im Schulischen Kontext wird die Betrachtung von Messunsicherheiten häufig vernachlässigt oder nur nebensächlich behandelt. Wir halten jedoch ein adäquates Verständnis von Messunsicherheiten und dessen Umgang für grundlegend. Nur mit diesem Verständnis können physikalische Experimente und Erkenntnisgewinnung in einen fachlich adäquaten Kontext gesetzt werden.
Folgendes soll hier dargestellt werden:
| Messunsicherheit nach GUM Darstellung des probabilistischen Ansatz von GUM |
| Fehlerfortpflanzung Gegenüberstellung des Einflusses der Messungenauigkeiten von Eingangsgrößen auf das Messergebnis nach Gauß’schem Ansatz und der GUM-Methode |
| Messunsicherheit im Unterricht Unterschiedliche Aspekte von Messunsicherheiten an Unterrichtsbeispielen dargestellt |
| Kernlehrpläne Tabellarische Auflistung der Erwähnungen von Messunsicherheiten in den Kernlehrplänen der Bundesländer |
| GUM-Rechner App für die Messunsicherheitsanalyse nach GUM |
| g-Bestimmung App, mit welcher man das Standartexperiment simulieren kann |