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In Studien mit Einzelfalldesign wird das individuelle Verhalten und Erleben einer Person über die Zeit beobachtet. Ziel ist es, die erfassten individuellen Datenreihen hinsichtlich der zeitlichen Struktur und ggf. im Hinblick auf potentielle Interventionseffekte zu analysieren (Schmidt, 2010). Dieser Designtyp eignet sich besonders gut, um individuelle Verläufe, Entwicklungen oder Veränderungen abzubilden. Einzelfalluntersuchungen, die als Fallstudien, Single-Subject Designs oder Single-Case-Designs (Kazdin, 1982) bezeichnet werden, werden bei Fragestellungen angewendet, die sich auf das einzelne Individuum beziehen.

Sehr bekannt ist die Fallstudie von Ebbinghaus aus dem 19. Jahrhundert, mit der er an sich selbst das Lernen und Erinnern von Silben untersuchte und die in zahlreichen Studien replizierten Behaltens- und Vergessenskurven ableitete. Einzelfalldesigns eignen sich insbesondere zur Hypothesengenerierung, wenn es noch keinerlei empirische Befunde oder theoretische Annahmen zu einer Fragestellung gibt. Wichtig im Hinblick auf dieses Design ist schließlich, dass Einzelfälle nicht unbedingt individuelle Personen sein müssen, sondern auch Gruppen von Personen oder Institutionen können als Einzelfall fungieren. Letztere Design-Varianten sind bei Fragestellungen angezeigt, die sich auf die Gruppen als Ganzes beziehen (Petermann, 1996).