Wissenschaft und Kunst der Modellierung

Kieler Zugang zur Definition, Nutzung und Zukunft

Bernhard Thalheim, Ivor Nissen, Bernhard Thalheim, Ivor Nissen

• Verlag: De Gruyter
• Jahr: 2015
• ISBN:
  9781501501258
• Auflage: 1
• Thema: Philosophie
• Thema: Geschichte & Theorie der Philosophie

Modelle sind wichtige Instrumente in der wissenschaftlichen Forschung. Die Disziplinen haben unterschiedliche Modell-Verständnisse vom Begriff, der Funktion und dem Zweck entwickelt. Wir benötigen einen systematischen Ansatz, um zu verstehen, wie Modelle entwickelt und eingesetzt werden. Dieses Buch gibt einen Einblick in das disziplinäre Modellierungs-Know-how und ist Ausgangspunkt zur Kombination und Verallgemeinerung in interdisziplinären Anwendungen.

Teil II: Modelle in den Wissenschaften

Expertenbeiträge:

Heidrun Allert und Christoph Richter (Kapitel 5)

Rudolf Berghammer und Bernhard Thalheim (Kapitel 6)

Christine Blättler (Kapitel 7)

Steffen Börm (Kapitel 8)

Jan-Peter Brückner (Kapitel 9)

Thorsten Burkard (Kapitel 10)

Oliver Nakoinz und Martin Hinz (Kapitel 11)

Tobias F. Illenseer (Kapitel 12)

Andreas Kopp (Kapitel 13)

Mojib Latif (Kapitel 14)

Claas Lattmann (Kapitel 15)

Jochen Leibrich und Peter Adam Höher (Kapitel 16)

Roberto Mayerle und Gerd Bruss (Kapitel 17)

Jörn Kretschmer, Christoph Schranz, Axel Riedlinger, Dirk Schädler, Norbert Weiler, Knut Möller (Kapitel 18)

Ivor Nissen (Kapitel 19)

Sören Witt, Andreas Speck, Sven Feja, Elke Pulvermüller, Sven Niemand (Kapitel 20)

Michael Skusa und Bernhard Thalheim (Kapitel 21)

Tom Theile und OlafWolkenhauer (Kapitel 22)

Imke Traulsen (Kapitel 23)

5 Modellierung als sozio-materielle Praktik

Heidrun Allert und Christoph Richter

5.1 Kontext und Verortung: Die Disziplin und ihre Besonderheiten

Die Pädagogik als Disziplin wird zur Lösung realer Erziehungsprobleme angefragt von Personen, Institutionen und Gesellschaft. Die Lösung realer Erziehungsprobleme wiederum umfasst, die Voraussetzungen des Handelns zu erfassen und zu analysieren und Handlungsentscheidungen treffen zu können (Peterßen, 1994:14). Der Anspruch auf Analyse und Synthese zeigt sich in der Pädagogik prägnant in Normenkritik und in der Bestimmung von Normen und Zielen im Bildungs- oder Emanzipationsbegriff. Er findet sich auch im Verhältnis von Sozialisation zu Erziehung wieder. Erziehende, Lehrende, Intervenierende brauchen Theorien und Modelle, um Handlungsentscheidungen treffen zu können (vgl. Peterßen, 1994). Ein Modell unterstützt bei der Planung und Reflexion von Unterricht, von Interventionen, Prozessen und Strukturen und kann dem Lehrenden und Erziehenden „Klarheit über seine Handlungsmöglichkeiten und deren Konsequenzen verschaffen“, ihm die Entscheidung jedoch nicht abnehmen (Peterßen, 1994:15).

Problemlösung erfordert ein Zusammenspiel von Analyse, Projektion und Synthese (Chow & Jonas, 2008). Geht es zum Beispiel um Lehrerbildung, so sieht die Bildungsforschung die Aufgabe darin: „durch die gründliche Analyse der an verschiedenen Universitäten angebotenen Lehramtsausbildung jenes Wissen zu identifizieren und empirisch zu überprüfen, das in der universitären Ausbildung der Lehrkräfte vermittelt wird (Ist-Zustand) und werden sollte (Soll-Zustand). Dabei geht es letztendlich um eine empirische Erhebung zum Professionswissen zukünftiger Lehrerinnen und Lehrer.“ (ZiBE, 2014). Empirische Erhebungen und der Entwurf von Zukunft sind eng miteinander verknüpft. Das Verhältnis zwischen Analyse, Projektion und Synthese, zwischen Erkenntnis und Handeln, Problem und Lösung, Untersuchen und Intervenieren, Planen und Durchführen ist hier wie auch in vielen anderen Vorhaben und Disziplinen damit noch nicht artikuliert und bleibt oft implizit.

Teilgebiete der Pädagogik arbeiten eng mit anderen Disziplinen zusammen, die wiederum implizit oder explizit das Verhältnis zwischen Analyse, Zukunftsentwurf, Implementierung und Evaluation konzeptionalisieren und bezüglich der Frage, welche Rolle Wissen und Erkenntnis in diesen Prozessen spielen, erkenntnistheoretische Positionen beziehen. Im Gegenstandsbereich Lernen und Lehren mit neuen Medien (eLearning) arbeitet die Pädagogik beispielsweise mit der Informatik bzw. Softwareentwicklung zusammen. Der vorliegende Beitrag wird sich mit grundlegenden Fragen der Modellierung in Wissensgenerierungs- und Entwurfsprozessen befassen, nimmt aber in Beispielen besonders auf den Gegenstandsbereich „Sozio-technischer Systeme“ Bezug.

Wissenschaftliche Disziplinen werden anhand ihres Gegenstandsbereichs oder ihres Erkenntnisinteresses unterschieden (Naturwissenschaft und Geisteswissenschaft, Erklären und Verstehen, vgl. Dilthey, 1900). Simon jedoch trennt in seinem Werk „The Sciences of the Artificial“ (1982) („Die Wissenschaften vom Künstlichen“) die Naturwissenschaften von den Designwissenschaften. Während die Naturwissenschaften die Welt beschreiben, wie sie ist, arbeiten Designwissenschaften sowohl deskriptiv als auch präskriptiv, entwickeln Techniken, Technologien und Interventionen und beteiligen sich an der Transformation von Situationen. Simons Unterscheidung der Disziplinen läuft anhand ihrer Unternehmung von Analyse und Synthese. Pädagogik ist eine Designwissenschaft, da sie Synthese betreibt - sie grenzt sich unter anderem darin von den meisten ihrer Nachbar - oder Bezugsdisziplinen, wie der pädagogischen Psychologie oder Anthropologie, ab.

Seit der Veröffentlichung des Werks von Simon haben sich die Erwartungen an Wissenschaft erheblich gewandelt. Von Wissenschaft, auch von Naturwissenschaften, wird mehr und mehr erwartet, dass sie nicht nur Erklärungen über die Welt liefert und Vorhersagen in einer als statisch angenommenen Umgebung trifft, sondern auch, dass sie Antworten auf konkrete soziale, ökonomische oder ökologische Bedarfe formulieren und Innovation befördern kann. Von WissenschaftlerInnen wird erwartet, dass, sie ihre wissenschaftlichen Ergebnisse nicht nur auf praktische Probleme anwenden, sondern dass sie ihre Forschung aus gesellschaftlich relevanten Fragen und Perspektiven heraus definieren und sich der Komplexität lokaler Phänomene stellen. Die Probleme, mit denen sich WissenschaftlerInnen konfrontiert sehen und auf die Studierende vorbereitet werden müssen, sind nicht nur komplex in der Form, dass viele Variablen miteinander interagieren, sondern „wicked“ (wicked problems, übersetzt: verhexte Probleme) in der Form, dass jeder Versuch das Problem zu lösen das Problem an sich verändert, neue Probleme schafft, die Lösung objektiv weder richtig noch falsch ist, sondern anhand von Werthaltungen beurteilt wird. „Most of the pressing and important design problems of today’s world are systemic problems that make collaboration supported by new technologies not a luxury but a necessity. These systemic problems-including the design of policies to address environmental degradation, economic disparity, and the disappearance of local cultures in the age of globalization, to name a few - are complex, open-ended, and ill-defined“ (Rittel & Webber, 1984).

Die Probleme, die WissenschaftlerInnen untersuchen sollen, sind nicht gegeben, sondern grundlegend durch menschliche Intervention geformt und kontingent. Die Welt kann nicht mehr in ihrer Regelmäßigkeit erfasst werden, sondern wird als unfertig und in Veränderung beziehungsweise durch menschliche Intervention und Kultur in Entwicklung begriffen. Wir handeln und untersuchen in einem unfertigen Universum.

Neben der grundsätzlichen Unterscheidung von Synthese und Analyse ist damit der Bezug bzw. die Bezugnahme von Synthese zu Analyse noch nicht geklärt. Dem Handeln liegen implizit oder explizit Positionen und Prämissen zugrunde -dies kann die Annahme sein, die Analyse finde vor der Synthese statt, die Analyse des Problems sei abgeschlossen, bevor die Lösung entwickelt werde und das Problem sei objektiv gegeben. Aus der Analyse könne der Bedarf beschrieben und die Synthese abgeleitet werden. Das Verhältnis zwischen Analyse und Synthese ist eine Frage, der sich die Designtheorie zuwendet (vgl. Cross, 2007). Die Analyse systemischer Probleme muss unvollständig bleiben und Analyse findet durch Synthese statt, Problem und Lösung entwickeln sich miteinander und bilden einen Designraum. Cross (1995) findet, „(...) that problems and solutions in design are closely interwoven - that ‚the solution‘is not always a straightforward answer to ‚the problem‘“. Ein tieferes Verständnis des Problems wird durch das Testen vermuteter Lösungen gewonnen (Darke, 1979). Die Generierung einer Vielzahl von Lösungen wird nach Cross (1995) ein Mittel der Problemanalyse. Das Lösen schlecht strukturierter Probleme ist ein Dialog von Problem und Lösung und wird von Schön (1990) als Designprozess, nicht als systematische Suche nach einer Problemlösung, beschrieben. Diese Position geht davon aus, dass im Entwurf nicht schlicht bestehendes Wissen angewandt oder von Theorie deduktiv abgeleitet werden kann, sondern dass der Entwurfsprozess selbst ein epistemischer Prozess ist und Modelle ein Mittel sind. „(...) the need to use sketches, drawings, and models of all kinds as a way of exploring problem and solution together“ (Cross, 1995).

In diesem Kontext wird im vorliegenden Beitrag Modellierung besprochen: Modellbildung und Modellwerdung als und in Entwurfstätigkeit in einer Umwelt, die nicht als statisch im Sinne des Aufdeckens von Regelmäßigkeiten angesehen werden kann. Zunächst wird im Beitrag das Modell als epistemisches Artefakt beschrieben, dann Modellierung als sozio-materielle Praktik herausgearbeitet. Anschließend wendet sich der Beitrag Entwurfsprozessen zu um die Rolle materialer Qualität von Artefakten in Tätigkeiten der Modellierung systematisch zu betrachten. Die Betrachtung bezieht sich im engeren Sinne auf den Gegenstandsbereich sozio-technischer Systeme.

Abb. 5.1. Modellierung im Entwurfsprozess: Knuuttilas Konzeption von Modellen als epistemischen Artefakten folgend wird die Designrepräsentation in Relation gebracht zu a) dem Zielsystem/-objekt (d.h. der Entität, auf die sich das Modell/Designartefakt bezieht und b) den Akteuren, die das Modell/Designartefakt kreieren, modifizieren und nutzen.

5.2 Modelle als epistemische Artefakte

Trotz ihrer weit verbreiteten Verwendung in einer Vielzahl von Disziplinen und Wissensgebieten wird die epistemische Rolle von Modellen und Ontologien selten explizit diskutiert. Üblicherweise werden Modelle als Repräsentation eines bestimmten Gegenstandes behandelt. Ebenso gilt dies für Ontologien im Sinne konzeptioneller Modelle eines Gegenstandsbereichs. Entsprechend der traditionellen Auffassung s...