Wie setzt man eigentlich die Versuchsplanung und Durchführung eines Experiments als Forschungsmethode um? Wenn du auf der Suche nach der Antwort auf diese Frage bist, kann ich dir nur empfehlen, deine Petrischale schleunigst gegen einen Notizblock zu tauschen, denn hier bekommst du die Antwort.

In diesem Artikel erkläre ich dir was ein Experiment ist und wie du Versuchsplanung und Durchführung umsetzen kannst. Doch das ist natürlich nicht alles. Ich werde dir natürlich wie immer ein leicht verständliches Beispiel geben und aufzeigen, welche unterschiedlichen Arten von Experimenten es gibt und worauf du achten musst.

So kannst du dein eigenes Experiment designen, oder einfach dein Wissen über wissenschaftliche Forschungsmethoden kräftig aufpolieren.

Versuchsplanung und Durchführung eines Experiments

Um das Experiment als Forschungsmethode der empirischen Sozialforschung einordnen zu können, müssen wir zuerst den Unterschied zwischen Feldforschung und experimenteller Forschung verstehen.

Die Feldforschung, wie der Name schon verrät, findet im Feld statt, d.h. der Forschende versucht über Beobachtungen in freier Wildbahn etwas über das Verhalten der Spezies Mensch herauszufinden.

Unabhängige und abhängige Variablen

Bei dieser Beobachtung soll nach Möglichkeit ein bestimmter Zusammenhang zwischen zwei Variablen untersucht werden, z.B. dem Lernerfolg von Studierenden und deren Technologienutzung. Man spricht hier auch von unabhängiger (Technologienutzung) und abhängiger Variable (Lernerfolg).

In diesem Beispiel soll also herausgefunden werden, inwiefern der Lernerfolg von Technologienutzung abhängig ist.

Möchte man diesen Zusammenhang in freier Wildbahn erkennen, ergibt sich jedoch ein Problem. Hier können alle möglichen Umweltfaktoren auf den Studierenden einwirken, wie laute MitbewohnerInnen, Alkoholkonsum an Donnerstagen oder eine unvorhergesehene Pandemie. Diese Umweltfaktoren nennt man auch Störvariablen.

Man kann also nie ganz ausschließen, ob der beobachtete Zusammenhang nun also wirklich kausal ist, oder nur eine Korrelation besteht.

Und hier kommt das Experiment ins Spiel.

In einem experimentellen Forschungsdesign wird die Ausprägung der unabhängigen Variable nicht nur beobachtet bzw. gemessen, sondern gezielt verändert. Hierbei spricht man auch von Manipulation. Das bedeutet, dass der Forschende einen Einfluss ausübt, wie stark die unabhängige Variable wirkt.

Darüber hinaus versucht die Versuchsleiterin alle möglichen Störvariablen zu eliminieren, damit wir auch wirklich nur den kausalen Zusammenhang der beiden gewünschten Variablen überprüfen können.

Beispiel eines Experiments

Denken wir an dieser Stelle die Versuchsplanung und Durchführung unseres Beispiels mal ein wenig weiter.

Wir möchten den Einfluss von Technologienutzung auf den Lernerfolg von Studierenden untersuchen. Nach ein wenig Literaturrecherche könnten wir dabei schnell auf die Idee kommen, dass die Nichtnutzung von Technologie, also ein Digital Detox, den Lernerfolg positiv beeinflusst. Wir stellen also die folgende Hypothese auf:

H1. Digital Detox wirkt sich positiv auf den Lernerfolg von Studierenden aus.

Für das Experiment könnten wir nun ProbandInnen für die Studie gewinnen und sie zwei Gruppen zuordnen. Alle ProbandInnen bekommen ein Skript, dass sie innerhalb von 48 Stunden auswendig lernen sollen. Die erste Gruppe muss sich jedoch dazu bereit erklären, die gesamte Zeit auf Technologie zu verzichten. Dazu installieren sie Screentime-Tracking Apps auf ihren Geräten oder geben diese ganz ab. Die zweite Gruppe darf Technologie ganz normal benutzen.

Am Ende der 48 Stunden machen beide Gruppen einen Test, in dem die Inhalte des Skripts abgefragt werden. Die Ergebnisse beider Gruppen können wir nun vergleichen. Wenn wir sehen, dass die Digital Detox Gruppe besser abschneidet, können wir unsere Hypothese bestätigen.

Die Rolle von Störvariablen

Zwei unterschiedliche Arten von Störvariablen können die Ergebnisse eines Experiments verzerren.

Eigenschaften der ProbandInnen

Natürlich könnte es sein, dass Studierende mit einem höheren IQ den Test ohnehin besser bewerkstelligen können, egal ob mit oder ohne Technologienutzung. Alter, Geschlecht oder psychologische Faktoren sind weitere Eigenschaften, welche die Ergebnisse beeinflussen können.

Eigenschaften der Untersuchungssituation

Natürlich kann es auch passieren, dass die Bedingungen denen die ProbandInnen ausgesetzt sind, ihren Lernerfolg beeinflußen. Unklare Anweisungen, Ablenkungen oder alles was noch so während des Ablaufs passieren könnte. Unser Beispiel-Experiment wäre hierfür natürlich besonders anfällig, da wir in der Regel nicht kontrollieren können, was die ProbandInnen 48 Stunden lang treiben. Es sei denn wir schließen sie 2 Tage in einen Seminarraum ein. Aber damit kommen wir nicht an der Ethik-Kommission vorbei…

Störvariablen ausschalten

Als Versuchsleiter sind wir gefragt, die Störvariablen so gut es geht nacheinander auszuschalten. Hierfür gibt es verschiedenste Herangehensweisen, aber ich möchte dir nur die 3 wichtigsten vorstellen.

Parallelisierung

Sind wir der Meinung, das Alter könnte eine Störvariable sein, dann verteilen wir alle ProbandInnen so, dass das Durchschnittsalter in allen Gruppen gleich ist.

Randomisierung

Haben wir keinen blassen Schimmer, was wichtige Störvariablen sein könnten, dann überlassen wir es dem Zufallsprinzip, diese auszuschalten. Wir verteilen einfach alle ProbandInnen völlig zufällig auf alle Gruppen.

Kontrollgruppe

Die Kontrollgruppe hatte ich in unserem Beispiel bereits eingeführt. Sie ist ein super Werkzeug um zu vergleichen, ob wirklich ein kausaler Zusammenhang besteht. Doch auch die Kontrollgruppe kann ihre Tücken haben. In der Medizin hat der Placebo-Effekt dafür gesorgt, dass nicht einmal die Kontrollgruppe eine verlässliche Maßnahme ist. Wenn es um empirische Sozialforschung geht, sollte das aber eigentlich kein Problem sein.

Verschiedene Arten des Experiments (4 Typen)

Das Forschungsdesign eines Experiment kann ganz unterschiedliche Facetten annehmen. Im allgemeinen unterscheidet man hier zwischen vier Arten des Experiments (Gniewosz, 2011):

Univariates und Multivariates Experimentaldesign

In dieser Dimension des Experiments können wir unterschieden, wieviele Ausprägungen die jeweiligen Variablen haben bzw. wie viele es überhaupt gibt. Man spricht von einem univariaten Design, wenn wir nur eine abhängige Variable untersuchen. In unserem Beispiel ist das der Fall, denn wir messen ja nur die abhängige Variable Lernerfolg.

Würden wir zusätzlich überprüfen wie viel Lernstress die Studierenden empfinden, nachdem sie einen Digital Detox (oder keinen) machen, hätten wir ein multivariates Design.

Da die Unabhängige Variable in unserem Experiment zwei Ausprägungen hat (Digital Detox und kein Digital Detox), spricht man auch von einem 2×2 Design (wenn wir weiterhin Lernerfolg UND Lernstress untersuchen).

Fügen wir noch eine Gruppe hinzu, die nur 24 Stunden auf Technologie verzichtet, hätten wir ein 3×2 Design, usw…

Between-Subject und Within-Subject Design

Erfährt jede Probandin nur eine Ausprägung der unabhängigen Variable, spricht man von einem between-subject Design. Der Effekt ist also nur erkennbar, wenn ProbandInnen miteinander verglichen werden, z.B. die mit und die ohne Digital Detox. In unserem Beispiel liegt ein solches Design vor.

Stell dir nun vor, jeder Proband würde beide Ausprägungen mitmachen, also erst keinen Digital Detox machen, einen Test schreiben, dann einen Digital Detox machen und dann wieder einen Test schreiben. Das wäre dann ein within-subject Design, da der Effekt „innerhalb“ (=“within“) jedes einzelnen Probanden gemessen werden könnte.

Labor und Feldexperimente

Für die Versuchsplanung und Durchführung spielt der Ort des Experiments ebenfalls eine Rolle. Ein Labor muss nicht zwingend das sein, was sich die meisten unter einem Labor vorstellen, mit dampfenden Erlenmeyerkolben und so, sondern kann auch einfach ein Raum sein, in dem die Bedingungen des Experiments gut kontrolliert werden können.

Das Feldexperiment würde wie eingangs beschrieben in freier Wildbahn stattfinden. Beispielsweise könnte eine echte Uniklausur verwendet werden um den Lernerfolg zu messen.

Quasi-Experiment

Der Unterschied bei dieser Form zur Versuchsplanung und Durchführung eines herkömmlichen Experiments ist, dass die ProbandInnen nicht zufällig (randomisiert) auf die Gruppen aufgeteilt werden. Manchmal ist das einfach nicht möglich, wie z.B. bei einem Feldexperiment, bei dem alle Teilnehmer einer ganze Vorlesung Teil des Experiments sind.

Da so die Störvariablen nicht gut ausgeschaltet werden können, nennt man diese Form Quasi-Experiment.

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