Steekproefgrootte is een belangrijke overweging in het ontwerp van een experiment. Een te kleine steekproefomvang zal de resultaten van een experiment scheeftrekken; verzamelde gegevens kunnen ongeldig zijn vanwege het kleine aantal geteste personen of objecten. De steekproefomvang heeft effect op twee belangrijke statistieken: het gemiddelde en de mediaan.
Steekproefgrootte en experimenteel ontwerp
De meeste experimenten worden uitgevoerd door te vergelijken hoe twee groepen mensen of objecten op een variabele reageren. Alles behalve de variabele wordt hetzelfde gehouden om verwarring bij het interpreteren van resultaten te voorkomen. Het aantal mensen of objecten in elke groep staat bekend als de steekproefomvang. De steekproefomvang moet groot genoeg zijn om de mogelijkheid uit te sluiten dat resultaten worden veroorzaakt door willekeurige toevalsfactoren in plaats van door de gemanipuleerde variabele. Een onderzoek naar de invloed van 's nachts voorlezen op het vermogen van kinderen om te leren lezen, zou bijvoorbeeld niet geldig zijn als er slechts vijf kinderen zouden worden bestudeerd.
Gemiddelde en mediaan
Nadat het experiment voorbij is, gebruiken wetenschappers statistieken om hen te helpen de resultaten van het experiment te interpreteren. Twee belangrijke statistieken zijn het gemiddelde en de mediaan.
Het gemiddelde, de gemiddelde waarde, wordt berekend door alle resultaten voor een groep bij elkaar op te tellen en te delen door het aantal mensen in de groep. Als de gemiddelde testscore op een leestest voor een groep kinderen bijvoorbeeld 94 procent was, betekent dit dat de wetenschapper heeft alle testscores bij elkaar opgeteld en gedeeld door het aantal studenten, wat een antwoord opleverde van ongeveer 94 procent.
De mediaan verwijst naar het getal dat de bovenste helft van de gegevens scheidt van de onderste helft. Het wordt gevonden door de gegevens in numerieke volgorde te rangschikken. Zo kan de mediane score van alle leerlingen die een leestoets afleggen 83 procent zijn als de helft van de leerlingen hoger scoort dan 83 procent en de helft van de leerlingen lager.
Gemiddelde en steekproefomvang
Als de steekproefomvang te klein is, worden de gemiddelde scores kunstmatig opgeblazen of leeggelopen. Stel dat slechts vijf studenten een leestoets hebben gemaakt. Een gemiddelde score van 94 procent zou vereisen dat de meeste van die studenten bijna 94 procent hebben gescoord. Als 500 studenten dezelfde test zouden afleggen, zou het gemiddelde een grotere verscheidenheid aan scores kunnen weerspiegelen.
Mediaan en steekproefomvang
Evenzo zullen de mediane scores overmatig worden beïnvloed door een kleine steekproefomvang. Als slechts vijf studenten een toets zouden maken, zou een mediane score van 83 procent betekenen dat twee studenten hoger scoren dan 83 procent en twee studenten lager. Als 500 studenten de test zouden maken, zou de mediane score het feit weerspiegelen dat 249 studenten hoger scoorden dan de mediane score.
Steekproefomvang en statistische significantie
Kleine steekproeven zijn problematisch omdat de resultaten van experimenten waarbij ze betrokken zijn, meestal niet statistisch significant zijn. Statistische significantie is een meting van hoe waarschijnlijk het is dat resultaten door willekeurig toeval zijn ontstaan. Met kleine steekproefomvang is het over het algemeen zeer waarschijnlijk dat de resultaten te wijten waren aan toeval in plaats van aan het experiment.