Wissenschaftliches Schreiben

Aufbau einer Abschlussarbeit

Prinzip der Pyramide

Der Aufbau einer wissenschaftlichen Arbeit sollte idealerweise dem Prinzip der Pyramide folgen. Das bedeutet, dass der Artikel einen hierarchischen Aufbau verfolgen sollte. Der eigentliche Inhalt der Arbeit (Motivation, Inhalt, Ergebnisse) wird in mehreren Iterationen wiedergegeben (z.B. 3), wobei der Abstraktionsgrad bei jeder Iteration sinkt. In hochwertigen wissenschaftlichen Publikationen ist dieses Prinzip deutlich zu erkennen. Dieses Prinzip wird bereits durch Abstract/Introduction induziert und sollte auch im Rest des Papiers weitergeführt werden. Der Vorteil ist, dass es das Verständnis eines komplexen Sachverhalts mit vielen Details wesentlich erleichtert, weil man die Struktur des Vorgestellten besser nachvollziehen kann. Der Leser kann die Details eines Lösungsansatzes besser einordnen, wenn er das Ziel der Argumentation bereits kennt. Auf diese Weise wird auch verhindert, dass eine Arbeit einen Krimi erzählt, bei dem erst am Schluss klar wird, worauf die Autoren hinaus wollten und was das eigentliche Ergebnis der Arbeit war

Abstract

"Abstract", "Introduction" und "Conclusions" gehören zu den meist gelesenen Abschnitten wissenschaftlicher Arbeiten und sollten daher mit besonderer Sorgfalt geschrieben werden. Idealerweise enthält ein Abstract die folgenden 5 Punkte. In einem kurzen Abstract sollte zu jedem dieser Punkte genau ein Satz geschrieben werden, mehr nicht. Bei Publikationsformen mit längeren Abstracts können auch zwei Sätze zu jedem Punkt geschrieben werden.

1. Eingrenzung des Forschungsbereichs (In welchem Themengebiet ist die Arbeit angesiedelt? Wie ist das Verhältnis zum Thema der Konferenz/des Journals?)
2. Beschreibung des Problems, das in dieser Arbeit gelöst werden soll (Was ist das Problem und warum ist es wichtig dies zu lösen?)
3. Mängel an existierenden Arbeiten bzgl. des Problems (Warum ist es ein Problem, obwohl sich schon andere mit dem gleichen Thema beschäftigt haben?)
4. Eigener Lösungsansatz (Welcher Ansatz wurde in dieser Arbeit verwendet, um das Problem zu lösen? Was ist der Beitrag dieses Artikels?)
5. Art der Validierung + Ergebnisse (Wie wurde nachgewiesen, dass die Arbeit die versprochenen Verbesserung wirklich vollbringt (Fallstudie, Experiment, o.ä.); Was waren die Ergebnisse der Validierung (idealerweise Prozentsatz der Verbesserung)?)

Introduction

Die Einleitung dient dazu, den Leser an die eigene Arbeit heranzuführen. Sie sollte sich von allgemeinen Aussagen zum eigentlichen Thema heranarbeiten (hineinzoomen). Die Einleitung sollte so geschrieben werden, dass jeder Informatiker (auch aus anderen Teilbereichen der Informatik) verstehen kann wozu die Arbeit dient. Idealerweise folgt die Einleitung dem gleichen Aufbau (5 Punkte) wie der Abstract, jedoch wird jetzt für jeden der Punkte ein ganzer Abschnitt geschrieben. Der vorletzte Absatz der Einleitung (also nach Abhandlung der 5 Punkte) sollte mit "The contribution of this paper is..." beginnen und die eigentlichen neuen Beiträge der Arbeit (meist 2-3 Punkte) nochmals deutlich herausstellen. Das erleichtert es Gutachtern, im Wust von Motivation, verwandten Arbeiten, Grundlagen usw. das Inkrement bzw. den wissenschaftlichen Beitrag der Arbeit zu erfassen. Der letzte Abschnitt der Einleitung sollte einen Überblick über die Arbeit geben und jeden Abschnitt davon mit einem Satz beschreiben.

Related Work

Eine Auflistung verwandter Arbeiten ist essentiell für jeden wissenschaftlichen Artikel.

• Position: Bereits in der Einleitung sollte auf die Unzulänglichkeiten verwandter Arbeiten eingegangen werden, um die eigenen Arbeit zu motivieren. In kürzeren Papieren (ca. 8 Seiten) kann man die verwandten Arbeiten schon komplett in der Einleitung abhandeln um Platz zu sparen, in längeren Papieren (ab ca. 15 Seiten) sollte jedoch ein eigener Abschnitt "Related Work" geschrieben werden. Dieser eigene Abschnitt kann entweder vor den eigentlichen Beitrag gestellt werden (also Abschnitt 2 nach der Einleitung), um die Verbesserungen der Arbeit ggü. anderen Arbeiten zu betonen. Alternativ kann dieser Abschnitt auch erst am Ende einer Arbeit vor den Conclusions auftauchen (z.B. wenn man einen recht neuen Ansatz entwickelt hat, der sich nur schwierig mit anderen Arbeiten vergleichen lässt).
• Inhalt: In den Abschnitt "Related Work" gehört idealerweise zunächst ein bekannter Überblicks-Artikel zum Themengebiet (z.B. Peformance=Balsamo2004; Reliability=Goseva2001) bzw. ein standard-referenziertes Buch (z.B. SPE=Smith2002, CBSE=Szyperski2002). Damit könn(t)en sich interessierte Forscher einen eigenen Überblick zu verwandten Arbeiten in diesem Themengebiet schaffen, sofern dieser noch nicht vorhanden ist. Es folgt die Auflistung ähnlicher bzw. verwandter Arbeiten. Diese Arbeiten sollten dabei nicht einfach beschrieben werden, sondern immer in Bezug zur eigenen Arbeit gesetzt werden. Idealerweise sollten die Kernverbesserungen der eigenen Arbeit im Verhältnis zu jeder verwandten Arbeit hier herausgearbeitet werden. Auf keinen Fall sollten verwandte Arbeiten unreflektiert aufgelistet werden

Approach

Im Approach soll der Ansatz detailliert beschrieben werden. Hierbei sollte der Ansatz zunächst allgemein erklärt werden. Anschließend müssen dann alle einzelne Schritte und Bausteine des Ansatzes genauer beschrieben werden. Hierzu gehören vor allem auch Diagramme und Schaubilder. Zudem werden in diesem Kapitel alle eigene Ideen und Konzepte dargestellt.

Assumptions/Limitations

Es hat sich als positiv herausgestellt die Annahmen und Grenzen des eigenen Lösungsansatzes explizit in einem eigenen Abschnitt zu disktuieren.

1. Dies nimmt den kritischen Gutachtern, die nach Unzulänglichkeiten des Ansatzes suchen, den Wind aus den Segeln.
2. Die Aufrichtigkeit ggü. den eigenen Schwächen wird von den meisten Gutachtern eher positiv denn negativ beurteilt und demonstriert eine gewisse Selbstsicherheit des Autors.

Evaluation

Hier muss der eigene Ansatz ausgewertet werden. Dazu gehört in der Regel auch ein Vergleich gegen bestehende Ansätze. Hierzu wird zunächst der Experimentaufbau beschrieben und die Evaluationsmetriken eingeführt. Im Anschluss daran werden die Messergebnisse wissenschaftlich ausgewertet und präsentiert. Eine Evaluation kann qualitativ und/oder quantitativ erfolgen.

Conclusions

Die Schlussfolgerungen beenden den Artikel und erhöhen den Abstraktionsgrad der Beschreibung wieder (hinauszoomen), genauso wie die Einleitung diesen gesenkt hat (hineinzoomen). Meist sind "Conclusions" nicht sehr sorgfältig geschrieben, weil sie unter Termindruck entstanden sind und als nicht wichtig erachtet werden. Dieser Praxis sollte nicht gefolgt werden, da viele Gutachter nach "Abstract" und "Introduction" zunächst die "Conclusions" lesen und dann beurteilen, ob sie den ganzen Artikel lesen. Idealerweise bestehen die "Conclusions" aus folgenden 3 Punkte, für die jeweils ein Abschnitt spendiert werden sollte:

1. Zusammenfassung: Was wurde in dieser Arbeit gemacht? Was waren die Schlüsselergebnisse? Diesmal jedoch zusammengefasst nochmals für einen Leser, der die vorherigen Seiten mit allen Details bereits gelesen hat.
2. Adressaten der Verbesserung: Wem nützen die Verbesserungen/Beiträge der Arbeit? Inwieweit wird das Forschungsgebiet durch die Arbeit verbessert?
3. Aufbauende/Zukünftige Arbeiten: Welche nächsten Schritte sind geplant (erst kurzfristige, dann längerfristige)? Welche möglichen Lösungsansätze für noch bestehende Probleme sind denkbar? Wie könnten Folgearbeiten aussehen?

Wissenschaftliche Vorträge

• Prinzip der Pyramide: Auch für den Vortrag gilt das Prinzip der Pyramide (s.o.). Es sollte schon nach max. 2-3 Folien klar sein, was Problem, Lösungansatz, und Ergebnis der Forschungsarbeit war. Die Details können auf späteren Folien ausgeführt werden. Auf keinen Fall sollte man das Ergebnis der Forschungsarbeit bis zu den letzten Folien verschweigen. Den Zuhörern muss von vornherein klar sein, worauf der Vortrag hinaus möchte. Dann können die Zuhörer auch besser folgen und stellen sich nicht so viele Fragen.
• PIBA: Eine Problem-Idea-Benefit-Action Folie liefert einen schnellen Überblick über alle relevanten Aspekte.
• Übergewicht der Motivation: Bei Vorträgen sollte man mehr Gewicht auf die Motivation des eigenen Forschungsansatzes legen als in der Ausarbeitung. Die Arbeit in der Regel von fachkompetenten Lesern angecshaut, denen die Motivation meist klar ist. Beim Vortrag hingegen sitzen viele Leute im Publikum, deren Themen nur entfernt verwandt sind. Damit diese Leute von dem Vortrag etwas mitnehmen, sollte man der Präsentation des eigenen Ansatzes eine ausführliche Motivation des Problems und der Lösung voranstellen.
• Abstraktion von der eigenen Arbeit: Im Vortrag sollte auf keinen Fall versucht werden alle Ergebnisse und Neuerung des Ansatzes im Detail zu beschreiben. Der Vortrag ist mehr als ein "Appetizer" zu sehen, der die Zuhörer motivieren soll die Arbeit komplett zu lesen. Daher sollte man sich im Vortrag auf die wichtigsten Punkte der eigenen Arbeit konzentrieren und Details nur an wenigen Stellen gezielt vortragen.