ในบทเรียนฉบับสมบูรณ์นี้ คุณจะได้เรียนรู้วิธีคำนวณ Standard Error ใน Excel, SPSS และ R พร้อมตัวอย่างทีละขั้นตอนและไฟล์ข้อมูลให้ดาวน์โหลดฝึกปฏิบัติ ไม่ว่าคุณจะต้องการหา Standard Error ใน Excel โดยใช้สูตร คำนวณ Standard Error ใน SPSS ด้วย Descriptive Statistics หรือคำนวณใน R บทความนี้ครอบคลุมทุกสิ่งที่คุณต้องการ
เราจะอธิบายสูตร Standard Error การแปลผล และการคำนวณจริงในทั้งสามโปรแกรมพร้อมตัวอย่าง
หมายเหตุ: คำว่า "Standard Error" และ "Estimated Standard Error of the Mean" ใช้แทนกันได้ในทางสถิติและหมายถึงแนวคิดเดียวกัน
Standard Error of the Mean คืออะไร
ในสถานการณ์ที่เหมาะสม นักวิจัยจะสามารถเข้าถึงประชากรทั้งหมดสำหรับการศึกษาของตน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ
ในกรณีส่วนใหญ่ เราเก็บข้อมูลโดยการสุ่มตัวอย่างจากประชากรที่เราศึกษา หากเราสุ่มตัวอย่างหลายๆ ตัวอย่างจากประชากรเดียวกัน เราจะสังเกตเห็นว่าแต่ละตัวอย่างแตกต่างกันเล็กน้อย
ตัวอย่างเช่น ค่าเฉลี่ยของแต่ละตัวอย่างจะแตกต่างจากตัวอย่างอื่น เนื่องจากแต่ละตัวอย่างน่าจะประกอบด้วยสมาชิกที่แตกต่างกันจากประชากรเดียวกัน
แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าข้อมูลตัวอย่างเป็นตัวแทนของประชากรทั้งหมด?
นี่คือจุดที่ Standard Error of the Mean (หรือเรียกสั้นๆ ว่า Standard Error) มีความสำคัญ นี่คือสัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไปในเอกสารวิชาการ:
Standard Error ใช้เพื่อพิจารณาว่าค่าเฉลี่ยของตัวอย่างที่สุ่มจากประชากรใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยที่แท้จริงของประชากรมากแค่ไหน
ค่า Standard Error ที่ต่ำ แสดงว่าค่าเฉลี่ยของตัวอย่างมีการกระจายอย่างใกล้ชิดรอบค่าเฉลี่ยประชากร ดังนั้นจึงเป็นตัวแทนที่ดีของประชากรที่แท้จริง
ในทางตรงกันข้าม ค่า Standard Error ที่สูง แสดงว่าตัวอย่างน่าจะเป็นตัวแทนที่ไม่ถูกต้องของประชากรที่แท้จริง
วิธีที่ดีที่สุดในการลดค่า Standard Error ที่สูงคือการเพิ่มขนาดตัวอย่าง เราจะทำการเปรียบเทียบในภายหลังของบทเรียนนี้
สิ่งสำคัญคือต้องใช้ การสุ่มตัวอย่าง ในการเก็บข้อมูลเพื่อหลีกเลี่ยงอคติในการสุ่มตัวอย่าง
สุดท้าย คุณควรเข้าใจความแตกต่างระหว่าง Standard Error of the Mean และ Standard Deviation อย่างแท้จริง ทั้งสองมักเป็นแหล่งที่มาของความสับสนอย่างมากในหมู่นักศึกษา
วิธีหา Standard Error of the Mean
สูตรด้านล่างคือสมการสำหรับ Standard Error of the Mean โดยใช้ Population Standard Deviation:
โดยที่:
- = Standard Error of the Mean
- = Population Standard Deviation
- = ขนาดตัวอย่าง
- = รากที่สองของขนาดตัวอย่าง
ข้อจำกัดคือเราต้องรู้ค่า Population Standard Deviation ที่แท้จริงเพื่อคำนวณ Standard Error โดยใช้สูตรข้างต้น
โดยปกติ ประชากรมีขนาดใหญ่ และไม่น่าจะเป็นไปได้ที่เราจะเข้าถึงประชากรทั้งหมดเพื่อคำนวณค่า Population Standard Deviation
เช่นเดียวกับกรณีส่วนใหญ่ในการวิจัย การสุ่มตัวอย่างจากประชากรเป็นวิธีที่ง่ายกว่าและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า โชคดีที่มีวิธีประมาณ Standard Error of the Mean โดยใช้ Sample Standard Deviation นี่คือสูตร:
โดยที่:
- = Standard Error of the Mean
- = Sample Standard Deviation
- = ขนาดตัวอย่าง
- = รากที่สองของขนาดตัวอย่าง
คุณอาจสังเกตว่าสูตร Standard Error ทั้งสองข้างต้นค่อนข้างคล้ายกัน จริงๆ แล้วเหมือนกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือเรารู้ค่า Population Standard Deviation หรือไม่
วิธีคำนวณ Standard Error
ในการคำนวณ Standard Error ให้ทำตามขั้นตอนง่ายๆ เหล่านี้:
- คำนวณหรือหาค่า Standard Deviation (s สำหรับตัวอย่าง, σ สำหรับประชากร)
- นับขนาดตัวอย่าง (n)
- คำนวณรากที่สอง ของขนาดตัวอย่าง (√n)
- หาร Standard Deviation ด้วย √n เพื่อให้ได้ Standard Error
สูตร Standard Error คือ: SE = s / √n (สำหรับข้อมูลตัวอย่าง) หรือ SE = σ / √n (สำหรับข้อมูลประชากร)
ในทางปฏิบัติ คุณสามารถคำนวณ Standard Error โดยใช้:
- Excel:
=STDEV(range)/SQRT(COUNT(range)) - SPSS: Analyze → Descriptive Statistics → Explore (ขั้นตอนโดยละเอียดด้านล่าง)
- R:
stderr <- function(x) sd(x)/sqrt(length(x))(ขั้นตอนโดยละเอียดด้านล่าง)
ตอนนี้เรารู้สมการสำหรับ Standard Error แล้ว มาทำคณิตศาสตร์พื้นฐานและเรียนรู้วิธีคำนวณ Standard Error ด้วยมือกัน
ตัวอย่างที่ 1: สมมติว่าเรารู้ว่า Standard Deviation ที่แท้จริงของประชากรนักศึกษาที่กำลังสอบปลายภาคคือ 7 เราสุ่มตัวอย่าง 100 คนจากประชากรนี้ ดังนั้นเรามี:
เนื่องจากในตัวอย่างนี้เรารู้ค่า Standard Deviation ที่แท้จริง เราจะใช้สมการแรกสำหรับ Standard Error ข้างต้น:
หลังจากแทนค่าตัวเลขในสมการ เราได้:
แล้วเราจะแปลผล Standard Error ในตัวอย่างนี้อย่างไร? มันหมายความว่าเมื่อเราสุ่มตัวอย่าง N = 100 จากประชากรนี้ ความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างค่าเฉลี่ยตัวอย่างและค่าเฉลี่ยประชากรคือ 0.70
ตัวอย่างที่ 2: ทีนี้ สมมติว่าเราไม่รู้ Population Standard Deviation ของนักศึกษาที่กำลังสอบปลายภาคในโรงเรียนของเรา แต่เรารู้ Sample Standard Deviation (S) ซึ่งสมมติว่าเท่ากับ 5 ตัวอย่าง (N) ยังคงเท่าเดิม คือ 100 ดังนั้นเรามี:
คราวนี้เราจะใช้สมการสำหรับ Sample Standard Deviation:
หลังจากแทนค่าตัวเลข เราได้:
เราสามารถแปลผลนี้ว่าความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างค่าเฉลี่ยตัวอย่างและค่าเฉลี่ยประชากรเมื่อตัวอย่างถูกสุ่มเลือกและ N = 100 คือ 0.50
Standard Error of the Mean เป็นตัววัดว่าคุณคาดว่าจะมีความแตกต่างมากแค่ไหนระหว่างสถิติตัวอย่างและพารามิเตอร์ประชากร และระหว่างค่าเฉลี่ยตัวอย่างและค่าเฉลี่ยประชากรเมื่อตัวอย่างถูกสุ่มเลือกและมีขนาดที่กำหนด
คำนวณ Standard Error ใน SPSS
มีหลายวิธีในการหา Standard Error ใน SPSS ในส่วนนี้ เราจะเน้นที่สองวิธีที่มีประสิทธิภาพ
ต้องการฝึกปฏิบัติตาม? ดาวน์โหลดไฟล์ข้อมูล SPSS ตัวอย่างจาก sidebar จากนั้นเปิด SPSS บนคอมพิวเตอร์ของคุณและไปที่ File → Open → Data เพื่อนำเข้าไฟล์ .sav
(1) คำนวณ Standard Error of the Mean ใน SPSS โดยใช้ Explore Analysis
ในเมนูด้านบนของ SPSS ไปที่ Analyze → Descriptive Statistics → Explore

รูปที่ 1: ไปที่ Analyze → Descriptive Statistics → Explore ใน SPSS
ในหน้าต่าง Explore เลือกตัวแปรในกล่องด้านซ้ายและคลิกปุ่ม ลูกศร เพื่อเพิ่มไปยัง Dependent List

รูปที่ 2: เลือกตัวแปรของคุณและคลิกปุ่มลูกศรเพื่อเพิ่มไปยัง Dependent List
คลิกปุ่ม OK เพื่อดำเนินการวิเคราะห์

รูปที่ 3: คลิก OK เพื่อรันการวิเคราะห์ Explore
ในหน้าต่าง Output เลื่อนลงไปที่ตาราง Descriptive ในแถว Mean ให้ดูคอลัมน์ Std. Error เพื่อหาค่า Standard Error สำหรับตัวแปรที่เกี่ยวข้อง
ในตัวอย่างของเรา ค่าเฉลี่ยสำหรับตัวแปร System คือ 4.10 และ Standard Error คือ 0.081

รูปที่ 4: ตาราง SPSS Descriptives แสดงค่า Standard Error เท่ากับ 0.081 ในคอลัมน์ Std. Error
ค่า Standard Error นี้ค่อนข้างต่ำ หมายความว่าค่าเฉลี่ยตัวอย่างที่วิเคราะห์มีการกระจายอย่างใกล้ชิดรอบค่าเฉลี่ยประชากร กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตัวอย่างของเราเป็นตัวแทนที่ดีของประชากรที่มาจาก
หาก Standard Error of the Mean ในการวิเคราะห์ของคุณสูง การเพิ่มขนาดตัวอย่างผ่านการสุ่มเลือกน่าจะลดค่า Standard Error ได้
ตัวอย่างเช่น หากขนาดตัวอย่างของคุณคือ N = 50 คุณสามารถเพิ่มเป็น N = 100 หรือมากกว่าเพื่อลด Standard Error ดังที่เห็นในการเปรียบเทียบด้านล่าง
สังเกตค่าเฉลี่ยและ Standard Error of the Mean ในทั้งสองภาพ

รูปที่ 5: การเปรียบเทียบแสดงว่า Standard Error ลดลงเมื่อขนาดตัวอย่างเพิ่มจาก N=50 เป็น N=100
(2) หา Standard Error of the Mean ใน SPSS โดยใช้ Frequency Analysis
อีกวิธีหนึ่งในการคำนวณ Standard Error ใน SPSS คือการใช้ Frequency Analysis ใน SPSS ไปที่ Analysis → Descriptive Statistics → Frequencies

รูปที่ 6: ไปที่ Analyze → Descriptive Statistics → Frequencies ใน SPSS
ในหน้าต่าง Frequencies เพิ่มตัวแปรที่สนใจจากกล่องด้านซ้ายไปยัง Variable(s) ยกเลิกการเลือก Display frequency table และคลิกปุ่ม Statistics

รูปที่ 7: เพิ่มตัวแปรไปยัง Variable(s) ยกเลิกเลือก Display frequency table และคลิก Statistics
ในหน้าต่าง Statistics ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเลือก checkbox S.E. mean แล้วกดปุ่ม Continue

รูปที่ 8: เลือก checkbox S.E. mean และคลิก Continue
คลิก OK ในหน้าต่าง Frequencies เพื่อดำเนินการวิเคราะห์ Standard Error

รูปที่ 9: คลิก OK เพื่อรันการวิเคราะห์ Frequencies
ค่า Standard Error จะแสดงในแถว Std. Error of Mean ของตาราง Statistics

รูปที่ 10: ผลลัพธ์ Standard Error ปรากฏในแถว Std. Error of Mean ของตาราง Statistics
คำนวณ Standard Error ใน Excel
ในการหา Standard Error of the Mean ใน Excel เราเพียงแค่ต้องแปลสูตร Standard Error เป็น syntax ของ Excel: standard error = standard deviation / รากที่สองของจำนวนตัวอย่างทั้งหมด N
มีไฟล์ข้อมูลให้ฝึก: ดาวน์โหลดไฟล์ Excel จาก sidebar เพื่อทำตามตัวอย่างนี้
วิธีคำนวณ:
- ในชุดข้อมูล Excel ของคุณ คลิกที่เซลล์ว่างที่ใดก็ได้ในแผ่นงาน

รูปที่ 11: คลิกที่เซลล์ว่างใน Excel ที่คุณต้องการให้ผลลัพธ์ Standard Error ปรากฏ
- คัดลอกสูตร Standard Error ของ Excel ด้านล่างลงในช่อง Insert Function ใน Excel
=STDEV(sampling range)/SQRT(COUNT(sampling range))

รูปที่ 12: ใส่สูตร Standard Error: =STDEV(sampling range)/SQRT(COUNT(sampling range))
- แทนที่ sampling range ในสูตร Standard Error ของ Excel ด้วยช่วงเซลล์จริงที่คุณต้องการรวมในการวิเคราะห์
เมื่อเลือกเสร็จแล้ว กดปุ่ม ENTER เพื่อเสร็จสิ้นการวิเคราะห์

รูปที่ 13: แทนที่ "sampling range" ด้วยช่วงเซลล์จริงของคุณ (เช่น A2:A101) และกด ENTER
Excel จะแสดงผลลัพธ์ Standard Error ในเซลล์ที่เกี่ยวข้องดังที่เห็นในภาพด้านล่าง

รูปที่ 14: Excel แสดงค่า Standard Error ที่คำนวณได้ในเซลล์ที่เลือก
คำนวณ Standard Error ใน R
สุดท้าย มาดูว่าเราสามารถใช้ฟังก์ชันใดในการหา Standard Error of the Mean ใน R
ดังที่เราพูดคุยกันก่อนหน้านี้ Standard Error of the Mean เป็นเพียง Standard Deviation หารด้วยรากที่สองของขนาดตัวอย่าง
สำหรับตัวอย่างนี้ ผมจะใช้ชุดข้อมูล Excel เดียวกันที่เราใช้ในส่วนก่อนหน้า
เปิด RStudio บนคอมพิวเตอร์ของคุณ ในเมนูด้านบนของ R ไปที่ File → Import Dataset → From Excel
ในหน้าต่าง Import Excel Data in R คลิก Browse และเลือกไฟล์ dataset.xlsx ที่คุณดาวน์โหลดด้านบน คลิก Open จากนั้นปุ่ม Import เพื่อนำเข้าชุดข้อมูล Excel ใน R

รูปที่ 15: คลิก Browse เพื่อเลือกไฟล์ Excel ของคุณ จากนั้นคลิก Import เพื่อโหลดชุดข้อมูลใน R
หมายเหตุ: R อาจต้องการ library บางตัวเพื่อนำเข้าข้อมูลจากไฟล์ Excel (.xlsx, .csv ฯลฯ) หากมีการแจ้งเตือน ให้อนุญาตให้ RStudio ติดตั้ง dependencies ที่จำเป็นโดยอัตโนมัติ
(1) หา Standard Error ใน R โดยใช้สูตร Standard Error
ขั้นตอนแรกคือแปลสมการสำหรับ Standard Error of the Mean เป็น function(x) ใหม่ใน R ตั้งชื่อฟังก์ชันนี้ว่า stderr หรือชื่ออื่นที่คุณต้องการ
พิมพ์ฟังก์ชันนี้ในหน้าต่าง Console ใน R จากนั้นกด ENTER
stderr <- function(x) sd(x)/sqrt(length(x))
รูปที่ 16: สร้างฟังก์ชัน stderr แบบกำหนดเองใน R Console: stderr <- function(x) sd(x)/sqrt(length(x))
ต่อไป มาคำนวณ Standard Error of the Mean สำหรับคอลัมน์ age ในชุดข้อมูลของเรา
เพื่อทำเช่นนั้น เราจะเรียกใช้ฟังก์ชันที่เราสร้างและระบุไฟล์ชุดข้อมูลและคอลัมน์ที่เราต้องการคำนวณ Standard Deviation ใน R โดยใช้ syntax ต่อไปนี้:
stderr(dataset$age)โดยที่:
- stderr = ฟังก์ชันสำหรับสูตร Standard Error ใน R
- dataset = ไฟล์ชุดข้อมูลที่เรานำเข้าใน R
- age = คอลัมน์ (ตัวแปร) ที่เราต้องการหาค่า Standard Error of the Mean
Standard Error สำหรับตัวแปร age ในชุดข้อมูลของเราคือ 0.06 ดังที่เห็นในภาพด้านล่าง:

รูปที่ 17: ฟังก์ชัน stderr(dataset$age) คืนค่า Standard Error เท่ากับ 0.06
(2) หา Standard Error ใน R โดยใช้ Plotrix library
วิธีนี้ใช้ฟังก์ชัน std.error() ในแพ็คเกจ Plotrix ใน R ก่อนอื่นเราต้องติดตั้ง Plotrix library โดยพิมพ์คำสั่งต่อไปนี้ในหน้าต่าง Console ใน R:
install.packages('plotrix')ต่อไป เราต้องเรียก Plotrix library ใน R โดยใช้คำสั่งต่อไปนี้:
library('plotrix')สุดท้าย เราสามารถใช้ฟังก์ชัน std.error เพื่อคำนวณ Standard Error of the Mean สำหรับตัวแปร system ในชุดข้อมูลของเรา
std.error(dataset$system)
รูปที่ 18: ใช้ฟังก์ชัน std.error() ของ Plotrix เพื่อคำนวณ Standard Error สำหรับตัวแปร system
คำถามที่พบบ่อย
สรุป
Standard Error of the Mean วัดความแตกต่างระหว่างค่าเฉลี่ยตัวอย่างเมื่อเปรียบเทียบกับค่าเฉลี่ยของประชากรที่แท้จริง กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันบอกเราว่าตัวอย่างของเราเป็นตัวแทนที่ดีของประชากรที่มาจากหรือไม่
หากการวิเคราะห์ตัวอย่างแสดง Standard Error สูง วิธีที่ดีที่สุดในการลดค่านี้คือการเพิ่มขนาดตัวอย่างโดยใช้การเก็บข้อมูลแบบสุ่ม
หัวข้อที่เกี่ยวข้อง: หากคุณทำงานกับข้อมูลแบบสอบถาม คุณอาจต้องประเมิน วิธีการคำนวณค่า Cronbach's Alpha ใน Excel [ขั้นตอนพร้อมตัวอย่าง] หรือ Cronbach's Alpha ใน SPSS เพื่อให้แน่ใจว่ามาตราส่วนการวัดของคุณมีความสม่ำเสมอก่อนคำนวณสถิติเชิงพรรณนาเช่น Standard Error สำหรับคู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับการคำนวณค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความเบ้ และความโด่งใน SPSS ดูบทความสถิติเชิงพรรณนาใน SPSS ของเรา
เอกสารอ้างอิง
Field, A., Miles, J., & Field, Z. (2012). Discovering statistics using R. SAGE Publications.
Field, A. (2013). Discovering statistics using IBM SPSS statistics (4th ed.). SAGE Publications.
McNeil, E. (2020). Data management and visualization using R. – Songkhla: Epidemiology Unit, Faculty of Medicine, Prince of Songkla University, 2020.