Experiment

Der Begriff Experiment stammt aus dem Lateinischen („experimentum“) und bedeutet so viel wie „Versuch, Probe, Beweis“. Bei einem Experiment handelt es sich um eine Untersuchung, bei der (i. d. R.) Hypothesen überprüft werden; vorwiegend angewendet in den Naturwissenschaften, den Sozialwissenschaften und der Psychologie. Bei dieser Form der Datenerhebung werden Variablen bewusst und unter kontrollierten Bedingungen manipuliert, um resultierende Effekte zu erfassen. So wird häufig eine künstliche Umgebung (Labor) geschaffen bzw. es werden möglichst viele Störfaktoren ausgeschaltet.

Wesentliche Merkmale eines Experimentes

Ein Experiment ist dadurch charakterisiert, dass es mindestens eine unabhängige Variable und mindestens eine abhängige Variable gibt.
  • Eine unabhängige Variable ist eine durch den Versuchsleiter beeinflussbare, aktiv manipulierte Größe. Zum Beispiel kann die „Art einer verabreichten Substanz“ eine unabhängige Variable sein. Eine unabhängige Variablen hat mind. 2 verschiedene Ausprägungen, die auch Stufen oder Bedingungen genannt werden. Im Beispiel könnte die unabhängige Variable „Art einer verabreichten Substanz“ die beiden Stufen haben: „blutdrucksenkendes Medikament“ und „wirkungsloses Placebo“.
  • Abhängige Variablen sind Variablen, die durch die unabhängigen Variablen beeinflusst werden. Zum Beispiel wird der Blutdruck erfasst. Untersucht wird dann, welchen Einfluss die unabhängige Variable auf die abhängige Variable nimmt. Es könnte sich im zum Beispiel zeigen, dass Personen, die das „blutdrucksenkende Medikament“ einnehmen, danach einen niedrigeren Blutdruck haben als zuvor und dass der Blutdruck bei Personen, die das „wirkungslose Placebo“ nehmen unverändert bleibt. Im Allgemeinen können durch dieses Vorgehen Kausalaussagen („A bewirkt B“ bzw. im Beispiel: „Blutdrucksenkendes Medikament bewirkt Blutdrucksenkung“) getroffen werden.
Bei einem Experiment werden zwei wichtige wissenschaftliche Kriterien berücksichtigt: Die Untersuchung muss komplett nachvollziehbar und objektiv sein.
 

In einem Erklärvideo der Hochschule Merseburg und des @LLZ wird anschaulich und einfach erklärt, was ein Experiment ausmacht und wie es daheim durchgeführt werden kann - anhand von Äpfel und Bananen.

Bitte schauen Sie sich das folgende Video (ca. 3:30 Min) an und achten Sie dabei auf Kriterien und den Ablauf.  

Ein Küchenexperiment mit Äpfel und Bananen (2018, Dauer: ca. 3:30 min). CC BY SA Daniela Schmidt und Sabine Treichel (Idee und Text), Tim Scharf (Umsetzung und Sprecher)

Nun überlegen Sie bitte: Ist ein Muster bei dem gezeigten Experiment zu erkennen? Wie ist es abgelaufen, welche Phasen gibt es? Was ist die Hypothese? Was die Variablen?

"Wie überholen Autofahrer Radler? Das wollte der britische Verkehrspsychologe Ian Walker wissen und startete einen Selbstversuch: Er fuhr mit und ohne Helm, als Frau verkleidet und in unterschiedlicher Entfernung zum Straßenrand mit dem Rad durch Salisbury. Je weiter er innerhalb der Straße fuhr, desto enger wurde er überholt. War Walker als Frau unterwegs, gönnte man ihm durchschnittlich knapp 15 Zentimeter mehr Sicherheitsabstand. […] Und helmtragend wurde Walker um 8,5 Zentimeter dichter passiert als ohne die Kopfbedeckung. Warum, ist unklar, doch der Wissenschaftler vermutet, dass Kfz-Lenker behelmte Radler als versierter und erfahrener einschätzten, die man daher enger überholen könne. Zwischen 3,54 Metern im Maximalfall und weniger als null betrugen die Sicherheitsabstände. Weniger als null bedeutete Unfall – was Walker zweimal zustieß. Immerhin blieb er in diesen Fällen dank des Helms unverletzt.“ (Spektrum, 2006)

In diesem Experiment gibt es 3 unabhängige Variablen, die jeweils mehrere Stufen haben:
  1. Helm tragen versus keinen Helm tragen,
  2. als Frau versus als Mann versus Andres/Sonstiges,
  3. nah versus weit entfernt zum Straßenrand.
Als abhängige Variable wird der Sicherheitsabstand (der Autos zum Fahrrad) in cm gemessen.
Foto: Fahrradhelm. cc-by-Projekt_Kaffeebart (pixabay.com)

Quellen:

Spektrum.de (11.09.2006): Unfallforschung. Autofahrer überholen Fahrradhelmträger enger. Ein Artikel auf Spektrum.de: http://www.spektrum.de/news/autofahrer-ueberholen-fahrradhelmtraeger-enger/850609 [Stand: 10.10.2018]

Spiegel Online (14.09.2006): Mehr Platz ohne Helm. Ein Artikel auf Spiegel Online: http://www.spiegel.de/auto/aktuell/radfahrer-mehr-platz-ohne-helm-a-437114.html [Stand 10.10.2018]

Walker, I. (2007). Drivers overtaking bicyclists: Objective data on the effects of riding position, helmet use, vehicle type and apparent gender. Accident Analysis & Prevention, 39, 417-425

Prof. Walter Lewin, emeritierter Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT), führte in seinen Physik-Vorlesungen recht bildhaft Experiment durch, u. a. für das er bekannt wurde. In diesem Film (1999) erklärt er die mechanische Energie mit einem Pendel.
 

Film: "Trust in Physics" (Dauer: ca. 2 min), Prof. Levin erklärt Pysik (1999)

 
Sowieso ist Prof. Lewin recht populär durch seine anschaulichen Physik-Vorlesungen geworden; auf dieser Internetseite gibt es weitere unterhaltsame Videos: http://videolectures.net/walter_h_g_lewin/ [Stand: 26.09.2018]
 

Bitte schauen Sie sich das folgende Video an, machen Sie mit und testen Sie sich. Überlegen Sie bitte im Anschluss welches die Variablen sind. 
 

Film: "Test Yourself: Stroop Effect" (Dauer: ca 1 min), mezonBiz.

 

Quellen und Literaturempfehlungen:
e-Teaching (2016): Was ist ein Experiment? Online abrufbar unter: http://www.e-teaching.org/didaktik/qualitaet/experiment [Stand: 12.09.2018]
Lingenhöhl, D. (2017): 10 der kuriosesten Experimente der Wissenschaft. Online arufbar unter: http://www.spektrum.de/wissen/die-10-kuriosesten-wissenschaftlichen-experimente/1222088 [Stand: 12.09.2018]
Reich, K. (2008): Experiment. Im dem Methodenpool der Universität Köln gibt es eine gute Beschreibung der Methode Experimentes (PDF-Datei, 390 KB): http://methodenpool.uni-koeln.de/download/experiment.pdf [Stand: 13.09.2018]
Stangl, W. (2018): Experiment. Auf den Internetseiten zu den Themen Psychologie und Pädagogik wird das Experiment anschaulich erklärt: http://lexikon.stangl.eu/3447/experiment [Stand: 13.09.2018]