Grundlagen der Wissenschaftstheorie und -Praxis 0.1 <How to write a thesis>

1. Institut für Wirtschaftsinformatik J. W. Goethe-University Grundlagen der Wissenschaftstheorie und -Praxis 0.1 <How to write a thesis> Tim Weitzel J. W. Goethe University Institute of Information Systems Mertonstraße 17, D-60054 Frankfurt am Main Tel.: +49 69 798-28804 Fax: +49 69 798-28585 node1@xml-network.de http://www.xml-network.de http://www.wiwi.uni-frankfurt.de/~tweitzel

2. Der wissenschaftliche Erkenntnisprozess Das Schreiben einer Dissertation Organisatorisches zur Dissertation

3. Der wissenschaftliche Erkenntnisprozess Das Schreiben einer Dissertation Organisatorisches zur Dissertation

4. "Scientific reseasrch is systematic, controlled, empirical, and critical investigation of natural phenomena guided by theory and hypotheses about the presumed relations among such phenomena" [Kerlinger 1992, 10] • "If the scientist believes something is so, he must somehow or other put his belief to a test outside himself [Kerlinger 1992, 11] • "The story of the sciences in the 20th century is one of a steady loss of certainty“ (Brian Arthur)

5. Was ist Wissenschaft? • Wissenschaft? • eine Menge Tatsachen sowie Theorien, die die Tatsachen erklären • eine Vorgehensweise • alles, was "wissenschaftliche" Institutionen tun • Romantische Fehlwahrnehmungen: • Ziel ist Sammeln von Daten ( Korrelation mit anderen Fakten) • Wissenschaft wird Komplexität der Realwelt nicht gerecht ( Religion, Kunst...) • Wissenschaftliche Erkenntnis ist "wahr" ( keine absoluten "Wahrheiten") • Wissenschaft löst primär Lebensprobleme ("Science = Technology") ( "science is a game played for understanding"; "find better questions not answers")

6. Grundlegende Wissenschaftsprobleme • how do we know what we know... • ...and how do we acquire knowledge? • knowledge = understanding • assertoric (no absolute viewpoint) • conditional (not infallible) • societal convention (relative to time & space) • force of better argument (Habermas) • ... • (wie wirklich ist die Wirklichkeit?)

7. Plato Idealismus Diskurs Aristoteles Realismus Logik Deduktion Premise (observation) conclusion (instance) (keine emp.) Bacon (Galileo, Newton …) Positivismus Messen, verifizieren Premise (observation) conclusion (instance) « from fact not prejudice » Popper Kritischer Rationa-lismus falsifizieren Kuhn Relativismus Was sagt die Wissenschaft über die Wahrheit?

8. Die ewigen Fragen • physical and biochemical processes • social behavioral patterns • linguistic communication capabilities • cognitive thought processes • presence in the galaxy • role as observer in the universe

9. Wissenschaftsphilosophische Grundlagen • Ontologische Grundannahmen(beliefs about world, Wahrheitsfunktion von "Theorie") • Realismus vs. Konstruktivismus (reality is out there vs. let's do it) • Instrumentalismus: Theorie nicht wahr/falsch sondern Rechenwerkzeg zur Vorhersage (nur Beobachtungen existieren  Positivismus) • Relativismus (sozialkonstruierte Welt) • Epistemologische Grundannahmen(beliefs about how knowledge is acquired) • Positivismus vs. Anti-Positivismus • Methodologische Grundannahmen(beliefs about appropriate mechanisms for acquiring knowledge) • hyphothetisch-deduktiv vs. interpretativ, induktiv • Werte(beliefs about role of values in research) • wertfrei vs. "value-laden" • Sprache.......

10. Wissenschaftsphilosophische Grundlagen • Paradigmen (Kuhn 1970) • "universally recognized schientific achievements that for a time provide model problems and solutions to a community of practitioners" • Grundsätzliche Forschungsmethoden • Konstruktivistisch: Konzeptionelle und technische Entwicklung • Nomothetisch ("confirmatory"): Feldstudien, emp. Studien, Laborexperimente... (hypothetisch-deduktive Methode) • Idiographisch: Fallstudien, action research

11. Naturwissenschaftlicher Wissenschaftsprozess Beobachtung/Tatsache Hypothese Experiment Gesetzmäßigkeit Theorie

12. Anforderungen an Wissenschaftsprozess • 1) Überprüfbarkeit • Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse, d.h. • jeder „Artikel“ muss prinzipiell "alleine" funktionieren • alle Ergebnisse des „Artikels“ müssen prinzipiell aus den enthaltenen Informationen rekonstruierbar sein • 2) Peer Review • Qualitätssicherung durch Experten • Refereeing and repeatability keep the scientific process honest

13. Der Wissenschaftskreislauf Wissenschaftsverständnis II Wissenschaftsverständnis I Problem Problem, Gedanke, Interesse Forschung "exploratory research" Wissen, Verstehen "confirmatory research" Anwendung (Praxis ;-))

14. Der Wissenschaftskreislauf Realität Probleme Forschung Wissen, Verstehen Anwendung (Praxis ,-))

15. Rigor vs. Relevance-Debatte Rigor Relevance

16. Empirische Forschung

17. Empirische Forschung • Empirische Forschung • Grundlegendes Element der Wissenschaft • Def.: "of or pertaining to the senses" • Westl. Welt: Emp. Forschung erschafft Wissen (Positivismus) • Positivismus (Hume-Relationen, empiristisch, wertfreie Wissenschaft, basiert auf Logik und Mathematik) • Wie verhalten sich Individuen/Organisationen in bestimmten Situationen? • Warum verhalten sich Individuen/Organisationen so, wie wir es wahrnehmen? • In welchem Ausmaß sind unsere Beobachtungen und Erklärungen verallgemeinerbar?

18. Empirische Forschung • Grundfragen Out-sourcing kulturelle Unterschiede... Warum untersuche ich das Phänomen? Was untersuche ich? Wie untersuche ich das Phänomen? ? ? ?

19. exploratory:"seek what is" signifikante Variablen in der Praxis Relationen zwischen Variablen in der Praxis schafft Grundlage für späteres systematischeres (rigorous) Testen von Hypothesen confirmatory: "predict relations to be found and try to confirm them" Modellkonstruktion auf Grund theoretischer Argumente Modelltest durch emp. Untersuchung... ...Modell akzeptiert als "mid-range theory"... verbessere Modell... verbessere zugrundeliegende Theorie "confirmatory versus exploratory research"

20. exploratory: "seek what is" beschreibt Realität, teilweise Erklärung von Teilen der wahrgenommenen Realität sollte theoretisch fundiert sein (muss nicht) kann Teil eines "conceptual framework" sein Confirmatory: "predict relations, tries to confirm them" Fokus: Ableitung und Überprüfung theorie-fundierter Forschungsmodelle Fokus: Beziehungen zwischen Konstrukten theoriegetrieben Teil eines "conceptual framework" "confirmatory versus exploratory research"

21. Exploratory reserch

22. Die 7 Schritte für explorative Forschung • Forschungsfragen • Spezifikation der Domäne • Datenerhebung (Primär-/Sekundär-/Tertiärquellen...) • Kritische Hinterfragung (Bias, Anachronismen, zahlen vs. Text...) • Identifikation von Regelmäßigkeiten, Theorien • "tell the story" • "write the transcript"

23. confirmatory empirical research

24. Confirmatory empirical research • Identifikation Untersuchungsobjekt ("phenomenon") • Was ist das Forschungsproblem? • Ableitung des Forschungsmodells • Theorie • Konstrukte • Variablen und Hypothesen • Testen des Modells, Interpretation der Ergebnisse • Ergebnisse auswerten • Was ist die Lösung meines Problems? • Was ist notwendige zukünftige Forschung?

25. Konstruktive Elemente: Theoriebildung • Was soll bestätigt werden?  Theorie ... • aber was ist "Theorie" • Unterschied Theorie und Modell? • lt. Sutton/Staw (1989) ist eine Theorie nicht konstituiert durch einzelne dieser Elemente: • Referenzen auf vorherige Theorien • Daten früherer emp. Untersuchungen • Mengen von Variablen und Definitionen • Grafiken/Diagramme, die Beziehungen anzeigen • Hypothesen, die die Operationalisierung von Variablen und ihren Beziehungen explizieren • ...aber akkumuliert helfen sie bei der Theoriebildung

26. Bausteine zur Theoriebildung: Grundlegende Fragen • Was: • Welche Faktoren (Variablen, Konstrukte, Konzepte) sollten berücksichtigt werden als Teil der Erklärung der organisatorischen/individuellen untersuchten Phänomene? • Wie: • In welcher Beziehung stehen diese zueinander? • Warum: • Welches sind die zugrundeliegenden (ökonomischen, sozialen, psychologischen...) Dynamiken, die die Auswahl der Faktoren und deren unterstellte Beziehungen rechtfertigen? • Wer, wo, wann: • Grenzen der Verallgemeinerbarkeit, bestimmen die Reichweite der Theorie

27. Bausteine zur Theoriebildung: Eigenschaften einer Theorie • "Just as a collection of words does not make a sentence, a collection of constructs and variables does not make a theory" • Eine "Theorie" muss (u.a.) diese Kriterien erfüllen: • Da die meisten Theorien Aussagen über natürliche ("reale") Sachverhalte anstreben, sollten sie mit der Wirklichkeit konfrontiert werden ( empirisch überprüfbar (falsifizierbar)) • Eine "neue" Theorie sollte "neue" Sachverhalte erklären (Wert der Theorie)

28. Falsifizierbarkeit Nutzen Variablen Messen, Messbarkeit Umfang (Scope) Konstrukte Validität des Konstruktes Umfang (Scope) Beziehungen logische Angemessenheit empirische Angemessenheit Erklärkraft Vorhersagekraft Eigenschaften von Theorien (Bacharach 1989)

29. Eigenschaften von Theorien: Reichweite (Atteslander 1984) Häufigkeit empirischer Projekte Abstraktion komplexe Theorie wahrscheinl. ungeeignet für emp. Forschung "midrange" Theorie niedrig hoch "basic research" Ad-hoc Theorie Empirische Regelmäßigkeit "research on demand"

30. Modellbildung (Kirsch (1981), Bacharach (1989)) • Modelling = • Theoretical Framework + Operationalization + Hypotheses • Theoretical Framework =Erklärung und Aufzeigen von Kausalbeziehungen zwischen Konstrukten (latente Variablen) • Operationalization =Übertragen formaler in "beobachtbare" Sprache • Hypothese =Brücke zwischen Theorie und Daten; Verbindung (gemessener) Variablen durch Aufzeigen von Kausalbeziehungen

31. Theorien • Also: Ein "theoretical framework" repräsentiert Theorien und... • erklärt und verdeutlicht den (unterstellten) Zusammenhang zwischen Konstrukten • expliziert, welche Konzepte (Konstrukte) welcher Theories ein Phänomen beeinflussen • benennen die aus der Theorie abgeleiteten Konstrukte und die Kausalitätsrichtung

32. [nicht die besten] Definitionen • Also: • Theorie: imaginative formulation of apparent relationships or underlying principles of certain observed phenomena • Methode: zielorientierte Menge von Anweisungen • Konstrukt: hypothetical variable or system which does not purport to accurately represent or model given observations but has a heuristic or interpretative value concerning them (e.g. Rationalverhalten) • Hypothese: "empirisch gehaltvolle" Aussage, die sich falsifizieren lässt

33. Theorien • Theorien sollten nie ohne rigorose Berücksichtigung bestehender (evtl. verbundener) Theorien entwickelt werden • Ein erneutes Erfinden des Rades reduziert zwangsläufig den Nutzen ("confirmatory power" eines theoretischen Modells "Theorists should sit on the shoulders of giants [former theorists] (Albach 1999) • Das Untersuchungsobjekt sollte die Methodenwahl bestimmen • Forscher benötigen ein klares Verständnis • das Untersuchungsobjekt evtl. betreffender Theorien • und ihres Zusammenhangs

34. Diskussion • Confirmatory IS research - Deutschland vs. USA • D: deskriptiv, explorativ • USA: v.a. Feldstudien (mit kausaler Modellierung etc.) • Probleme: • das "Warum" bleibt offen (relevant?) • fokussiert auf Vergangenheit (prediction of the past? Able to hit a moving target?) • ( action research, Kasuistikgefahr)

35. Das neoklassische Paradigma und Netze • Exkurs; (Teil-) Beispiel • Wissenschaftstheoretische Einordnung der Netzwerkmetapher

36. Phänomen/Beobachtung • Ubiquitäre IuK-Netze • Bedeutung von Kommunikationsstandards • Vernetzungsprobleme • Ineffizienzen • Koordinationsprobleme • Wie rolle ich meine Office-Version aus • Wie bepreise ich meine Produkte • ... • Entscheidungen über den Einsatz von Standards bilden einen wichtigen Aufgabenbereich des betrieblichen Informationsmanagements • ( besondere Herausforderung für die traditionelle Ökonomie) • ( Eckpfeiler einer (wirtschaftsinformatischen?) Netzwerkökonomie)

37. Grundphänomene • Standards sind grundlegend in Systemen, die durch Interaktion (Interdependenzen) gekennzeichnet sind. • Standards stellen Kompatibilität her und sind damit Grundlage der Realisierung von Kooperationsvorteilen ( Allgemeiner: Standards konstituieren Netzwerke) • Kompatibilität und damit Standardisierung  strategische Bedeutung im Wettbewerb [Besen/Farrell 1994, S. 117] • Ineffizienzen/Koordinationsprobleme

38. Standardisierungsprobleme in der Literatur • Berühmte Beispiele für Standardisierungsprobleme [ Anhang]: • Electronic Data Interchange (EDI) Standards, XML/EDI • Directory services (X.500) • Videocassetten-Systeme (VHS vs. Beta vs. Video2000) • Kernkraftreaktoren (Light Water vs. Heavy Water vs. Gas Graphite) • Autos: Gas vs. Benzin • Andere Beispiele: DNA, Sprache, Schienenbreite, Geld, Zeit "Natural selection is a process of standardization"[Perry 1955, 271]

39. Standards im 20. Jh. • Fokuswechsel im Laufe des 20. Jh. von produktions- zu nachfrageseitiger Betrachtung (Kompatibilität IuK-Technologien!) • Eigener Forschungsbereich seit etwa 20 Jahren (Kindleberger (1983): Standards as public; collective and private goods)

40. Netzeffekttheorie(n): Timeline • Kindleberger 1983: Free Riding, Attentismusprobleme • Arthur 1983, 1989: „Positive feedback economies“ gekenn-zeichnet durch multiple Gleichgewichte, Lock-In in Monopol, Marktergebnis wegen nicht-ergodischer Diffusionsprozesse nicht vorhersehbar („Pfadabhängigkeit“) . • Katz/Shapiro 1985: Direkte u. indirekte Netzeffekte, excess inertia (technolog. Unterversorgung, Installed-Base-Effekte) • Katz/Shapiro 1986: Überstandardisierung („excess momentum“) • Farrel/Saloner 1986 I+II: Aufgrund strategischen Verhaltens kann nicht einmal „perfekte Kommunikation“ excess inertia oder momentum Probleme zuverlässig lösen.

41. Netzeffekttheorie(n): Timeline • Liebowitz/Margolis 1990: Kritik I: Hinterfragung empirischer Fälle netzeffektbedingten Marktversagens (QWERTY, VHS) • Besen/Farrell 1994: Tipping markets, keine Koexistenz inkompatibler Technologien • Liebowitz/Margolis 1994; Katz/Shapiro 1994: Kritik II: „Not all network effects are network externalities“ • Liebowitz/Margolis 1995: Kritik III: Netzeffekte sind internalisierbar; Bedingungen, dass „the profit maximizing network size is also socially optimal“.

42. Netzeffekttheorie(n): Grundaussagen • Allgemeine Aussagen der traditionellen Netzeffekttheorien: • Die Diskrepanz zwischen privatem und kollektivem Netzeffektnutzen bei Existenz von Netzeffekten führt zu pareto-inferioren Marktergebnissen • Netzeffekte implizieren multiple Gleichgewichte • Start-Up-Probleme verhindern den Wechsel auf überlegene Technologien (excess inertia, lock-in) • Anbieterstrategien können ebenso zum Erfolg unterlegener Technologien führen (excess momentum) • Netzeffektmärkte sind „tippy“ (Koexistenz inkompatibler Technologien ist selten) und kippen zugunsten eines beherrschenden Standards in ein Monopol

43. Theoretische Probleme • unendlich steigende (nicht erschöpfende) Netzeffekte • Netzeffekt unabhängig von individuellen Kommunikationspartnern • in der Regel homogene Präferenzen • keine Berücksichtigung der (Kosten der) Netzgröße • keine Unterscheidung zwischen direkten und indirekten Netzeffekten in den Modellen • empirische Probleme (Nachweis Marktversagen, Erklärung Realwelt)

44. Wo ist überhaupt das Problem? • Wo ist das Problem? • Warum sind Netzwerke angeblich weniger effizient als traditionelle Märkte? • Was ist methodisch problematisch? • Welche methodischen Pfade können eine (disziplinenübergreifende) Theorie der Netzwerke fundieren?

45. Was ist Gegenstand der Wirtschaftswissenschaften? • Was ist eine Ökonomie? • ein evolvierendes dezentrales System • autonomer • interagierender Agenten • Design und Nachweis der Effizienz von Mechanismen zur Koordination v. Austauschbeziehungen

46. <Exkurs Wissenschaftstheoretische Grundkonzeption des IWI> • Ziel: Mechanismusdesign für die Informationsgesellschaft • Design und Nachweis d. Effizienz der jeweiligen Mechanismen • Globalvision in zwei Dimensionen • Inhalt: Koordination v. Austauschbeziehungen (B2B, B2C etc.) • Koordinationsplattform (Methoden in verschiedenen Kontexten) • Abgrenzung: • „Weltkoordinationsproblem“ • „Business“ • transferable utility, Diskretwelt • Spiele • n-Akteursspiele • T.U.-Spiele </Exkurs>

47. Neoklassisches Paradigma • Ziel einer Ökonomie: Pareto-optimale Güterallokation WENN • individuelle Nutzenmaximierung • weitere Annahmen des homo oeconomicus DANN • kann gezeigt werden, dass „Marktmechanismus“ leistet (Wohlfahrtstheoreme gelten)

48. Fundamentale Wohlfahrtstheoreme • First Theorem:A competitive total equilibrium always represents a Pareto optimal allocation of the total bundle of economic goods (a so-called Pareto optimum). • Second Theorem:For each realizable Pareto optimum a (positive) price vector exists, for which this Pareto optimum represents a competitive equilibrium. 

49. Notwendige Bedingungen • Nicht-Existenz von Externalitäten • Vollständig rationale Akteure • Ausschlussprinzip • Nutzen entspringt (ausschließlich) Konsumtion • Beliebige Teilbarkeit • Trennung von Konsument und Produzent • Konkave Nutzenfunktionen • Keine Transaktionskosten • Nicht-Existenz von Externalitäten Netzeffekt • Vollständig rationale Akteure „social embeddedness“ • Ausschlussprinzip • Nutzen entspringt (ausschließlich) Konsumtion • Beliebige Teilbarkeit digitale Güter, Standards • Trennung von Konsument und Produzent • Konkave Nutzenfunktionen • Keine Transaktionskosten

50. Ein Blick auf Netzwerke • Theoretische Herausforderungen von Standardisierungsproblemen (allg.: IuK-Infrastrutur) • Netzeffekte zerstören als eine Form von Externalitäten die neoklassische Synchronisation individueller und kollektiver Entscheidungen • Erkenntnisse aus anderen Disziplinen bedeutsam • Medizin (Diffusion von Krankheiten)  soz. Topologie • Geographie  Topologie und Distanzmaße • Politologie, Soziologie (social network analysis: Macht, soziale Einbettung)