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Forschung

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Forschung ist die methodische und systematische Suche nach neuen Erkenntnissen und ihre systematische, nachvollziehbare Dokumentation nach wissenschaftlichen Normen. Sie wird sowohl im wissenschaftlichen als auch im industriellen Rahmen betrieben.

Teilgebiete der Forschung

Forschung wird im Allgemeinen unterschieden in:

  • Grundlagenforschung („reine“ Forschung), die - ggf. vergeblich - ohne einen bestimmten Zwang und Zweck forscht, meist nur an Universitäten, in Deutschland darüber hinaus insbesondere betrieben durch die gemeinnützige Forschungsorganisation Max-Planck-Gesellschaft e. V. (MPG) sowie die Institute der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF). Die Grundlagenforschung dient einzig der Erweiterung der wissenschaftlichen Kenntnisse. Die technische Anwendung steht nicht im Interesse dieser Aktivitäten. Sie ist das Fundament für die angewandte Forschung und Entwicklung.
  • Angewandte Forschung (auch Zweckforschung), die ein bestimmtes, oft technisches Problem lösen will. Sie verfolgt eine wirtschaftliche Anwendung und findet sowohl an Hochschulen als auch in der freien Wirtschaft, in Deutschland darüber hinaus insbesondere an den Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft, statt. Im engeren Sinne werden hierbei noch Verfahrens- und Erzeugnisforschung getrennt betrachtet. Die Umsetzung der in ihr gewonnenen Erkenntnisse werden in technischen Entwicklungen umgesetzt. Zudem kann sie als Ideengeber für die Grundlagenforschung dienen.

Der Zusammenhang zwischen der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung besteht demnach darin, dass die Grundlagenforschung das Wissen für die angewandte Forschung liefert und die angewandte Forschung unter anderem Impulsgeber für die Grundlagenforschung sein kann. Der wissenschaftliche Erkenntnisgrad nimmt von der Grundlagenforschung zur angewandten Forschung hin ab. Der Konkretisierungsgrad sowie der Praxisbezug nimmt hingegen weiter zu. Diese Trends verstärken sich in dem der Forschung nachgelagerten Prozess der Entwicklung, die ihr Wissen aus der angewandten Forschung bezieht.

Schritte des Forschungsprozesses

Zielsetzung

In einem ersten Schritt wird geklärt, aus welchem Zusammenhang oder welcher Diskussion die Forschungsfrage überhaupt entstanden ist und welcher Verwertung die bei der Forschung entstehenden Erkenntnisse zugeführt werden können. Ist das Objekt der Fragestellung definiert, wird das noch grob umrissene Projekt präzise und schriftlich formuliert.
Die konkreten Fragen sind

  • Warum will ich dieses Thema/Gebiet erforschen?
  • Welche Antworten und neuen Information erwarte ich durch die Erforschung?
  • Ist dieser Forschungsansatz ethisch vertretbar?

Bestimmung des aktuellen Wissensstandes

Es müssen die vorhandenen Kenntnisse über das Themengebiet analysiert und der in der Forschungsliteratur vorliegende Wissensstand zusammengefasst werden. Die Literatursuche kann je nach Forschungsstand und Grösse des betreffenden Themengebietes mehr oder weniger Zeit beanspruchen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass nach Zusammenfassung des aktuellen Wissensstandes die oben erwähnte Zielsetzung korrigiert werden muss.
Die konkreten Fragen sind

  • Was ist über das Thema/Gebiet bereits bekannt?
  • Wie beurteile ich die bereits bekannten Fakten?
  • Ist meine anfängliche Zielsetzung - nach Beurteilung der vorliegende Fakten - noch sinnvoll?

Konzept des Versuches

Man wählt einen Versuchsaufbau mit geeigneten (eventuell noch zu entwerfenden) Reaktions- und Messinstrumenten. In der Physik, Chemie und Biologie können dies analytische Maschinen oder Messsysteme sein; in der Psychologie finden definierte Situationen und mathematisch-Statistische Auswertung ihre Anwendung; in der Literatur verwendet man Vergleichstexte, Lexika oder Textanalyse durch Computerprogramme; etc. Außerdem sollte - vor Versuchsbeginn - Kontrollmöglichkeiten (Qualitätskontrolle) dargestellt und der gesamte geplante Ablauf des Versuches schriftlich festgelegt werden.
Die konkreten Fragen sind

  • Ist mein Versuchsaufbau logisch/statistisch relevant in Bezug auf die Fragestellung?
  • Entspricht der Versuchsaufbau den vorgegebenen Sicherheitsmassnahmen?
  • Liegen die einzelnen Versuchselemente in geeigneter Form vor, um den Versuch wie geplant durchzuführen?
  • Habe ich (a) die geeigneten Analysewerkzeuge, um meinen Versuch auszuwerten und (b) sind diese Analysewerkzeuge zuverlässig und kalibriert?

Versuchsdurchsführung

Der nächste Schritt ist die eigentliche Versuchdurchführung. In den Naturwissenschaften werden zu diesem Zeitpunkt oft "Vorversuche" durchgeführt, deren Ergebnisse als Entscheidungs- oder Korrekturhilfe für die Durchführung kostspieliger "Hauptversuche" dienen sollen. Um zu gewährleisten, dass der Versuch nachvollziehbar sind, ist eine Wiederholung unter möglichst gleichen Bedingungen notwendig. Die Wiederholung von Versuchen ist im Forschungsgebieten der Physik und Chemie grundsätzlich leicht, da es eine überschaubare Anzahl von Einflussfaktoren (z.B. Menge, Temperatur, Luftdruck, Reaktionsdauer) gibt. In anderen Forschungsgebieten wie der Biologie oder Psychologie führt erst eine je nach Fragestellung verhältnismäßig große Zahl von Versuchswiederholungen zu einem statistisch zuverlässigen Ergebnis.
Die konkreten Fragen sind

  • Ist mein Versuch der Planung entsprechend abgelaufen?
  • Sind die analytischen Werte verlässlich?
  • Haben die Wiederholungen des Versuches reproduzierbare Resultate ergeben (wurde dasselbe oder ein sehr ähnliches Resultat erhalten)?

Dokumentation und Interpretation

Während des Versuchs muss dieser sorgfältig dokumentiert werden: Validierte Laborsoftware; handschriftliche Aufzeichnungen in speziell dafür vorgesehenen, seitennummerierten Labortagebüchern; Videoaufnamen; Tonaufnamen u.s.w. Fehlende oder undatierte Dokumentation kann die Versuchsdurchführung hinfällig machen. Zur Dokumentation gehört die Datenzusammenstellung, die Auswertung, eine Interpretation und ein Endbericht des Versuches.

Die Interpretation kann zeitmässig die Versuchsdurchführung um ein Vielfaches übertreffen. Bei diesem Schritt ist es wichtig, dass man die Ergebnisse und die Interpretationen mit vertrauenswürdigen und kompetenten Kollegen diskutiert. Die Diskussion stellt die neu erhaltenen Ergebnisse in Zusammenhang mit den bereits in der Literatur vorhandenen Ergebnissen.
Nach dem Abschluss des Endberichts kann eine Publikation erwogen werden.
Die konkreten Fragen sind

  • Wurden alle Daten erfasst und der Zusammenhang zwischen Versuch und Daten dokumentiert?
  • Wurden alle Datenträger datiert und archiviert?
  • Erlaubt die schriftliche Dokumentation einer fachlich kompetenten Person, den Versuch ohne zusätzliche Hilfe nachzuvollziehen?
  • Ist die Interpretation in sich kohärent und hält sie einer Diskussion stand?
  • Welche neuen Erkenntnisse haben sich ergeben im Vergleich mit den bereits in der Literatur beschriebenen Resultaten?
  • Gibt es legale oder andere Gründe, die die Publikation der Daten fordern oder verbieten?

Beispiele

Ein bekanntes Beispiel für Grundlagenforschung ist die von Einstein entwickelte Formel E = m * c². Hieraus ergibt sich z.B. die Frage, ob eine Masse auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden kann und ob tatsächlich die Lichtgeschwindigkeit eine Obergrenze darstellt. Dies wird in Teilchenbeschleunigern der DESY untersucht. Vor allem angesichts der hohen Kosten werden solche Forschungen gelegentlich kritisiert, zumal selten eine praktische Anwendungsmöglichkeit besteht. Oft sind aber Nebeneffekte etwa aus dem Betrieb eines Teilchenbeschleunigers für andere Forschungsbereiche interessant.

Ein Beispiel für Anwendungsforschung sind die Untersuchungen von Metalloberflächen, wobei eine Vielzahl von Methoden aus der Chemie und Physik eingesetzt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind sowohl für den weiteren Forschungsprozess als auch für die technische und wirtschaftliche Anwendung interessant.

Siehe auch

Wikiquote: Forschung – Zitate
Wiktionary: Forschung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Quellen

  • Brockhoff, K.: Forschung und Entwicklung: Planung und Kontrolle. 5. erg. und erw. Auflage, München 1999.
  • Siegwart, H.: Produktentwicklung in der industriellen Unternehmung. UTB 315. Bern 1974.
  • Staudt, E.: Forschung und Entwicklung. In: Band 2 HWB, Teilbd. 1, A-H, 5., völlig neu gestaltete Auflage, Stuttgart 1993, Sp. 1186f.
  • Strebel, H.: Die Bedeutung von Forschung und Entwicklung für das Wachstum industrieller Unternehmungen. Dissertation. Technische Hochschule Karlsruhe, Berlin 1968.
  • Wagner, A.P.: Der Schlüssel zum erfolgreichen Produkt: Die modernen Produktideenfindungstechniken in praxisnaher Darstellung. Wien 1974.
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