Gestengestützte Schema- und Datenexploration

Der Zugang zu Datenbanken über die universelle Abfragesprache SQL stellt für Nicht-Spezialisten eine große Herausforderung dar. Als eine benutzerfreundliche Alternative wurden daher seit den 1970er-Jahren unterschiedliche visuelle Abfragesprachen (Visual Query Languages, kurz VQLs) für klassische PCs erforscht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine generische VQL zu entwickeln und zu erproben, die eine gestenbasierte Exploration von Datenbanken auf Schema- und Instanzdatenebene für mobile Endgeräte, insbesondere Tablets, ermöglicht. Dafür werden verschiedene Darstellungsformen, Abfragestrategien und visuelle Hints für Fremdschlüsselbeziehungen untersucht, die den Benutzer bei der Navigation durch die Daten unterstützen. Im Rahmen einer Anforderungsanalyse erwies sich die Visualisierung der Daten und Beziehungen mittels einer platzsparenden geschachtelten NF2-Darstellung als besonders vorteilhaft. Zur Steuerung der Datenbankexploration wird eine geeignete Gestensprache, bestehend aus Stroke-, Multitouch- und Mid-Air-Gesten, vorgestellt. Das Gesamtkonzept aus Darstellung und Gestensteuerung wurde anhand des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten GBXT-Prototyps auf seine reale Umsetzbarkeit hin, als plattformunabhängige Single-Page-Application für verschiedene mobile Endgeräte mittels JavaScript und HTML5/CSS3 untersucht.

Das Spiel von Grundschulkindern in der großen Pause

Wer schon einmal für kurze Zeit spielenden Kindern zugeschaut hat, mag es als faszinierend empfunden haben, dass das gemeinsame Spiel manchmal „wie von selbst“ abzulaufen scheint. Durch eine intensive Auseinandersetzung mit dessen Theorie und gezielten Beobachtungen ist allerdings festzustellen, dass Spiel eigentlich gar kein „Kinderspiel“, sondern vielmehr eine komplexe Tätigkeit ist. Jedes Spiel weist eine in sich abgeschlossene eigene Wirklichkeit auf, welche sich von der äußeren allgemeingültigen Wirklichkeit abhebt (vgl. Bateson 2007, S. 198f; Oerter 1997, S. 117). Ein Spielrahmen ist vorhanden, der die Situation als Spiel definiert und dessen Grenzen festlegt (vgl. Goffman 1973, S. 74). Im gemeinsamen Spiel ist es deshalb notwendig, dass sich die Teilnehmer das situative Vorhandensein des spezifischen Rahmens und dessen Inhalt mit bestimmten Signalen anzeigen und ihre Auffassungen aufeinander abstimmen (vgl. Oerter 1997, S. 117). Die dafür verwendeten Mitteilungen sind metakommunikativ, d. h. sie geben Auskunft darüber, wie die Kommunikation selbst im Folgenden zu verstehen ist, nämlich immer vor dem Hintergrund, dass „nur gespielt wird“. Erst dadurch können die Mitspieler das Verhalten der anderen als gespielt oder echt einordnen, sodass Missverständnisse vermieden werden (vgl. Bateson 2007, S. 193ff, 206; Oerter 1997, S. 117). Es ist erstaunlich, wie dies Kindern teilweise nur mit wenigen Worten, Gesten oder Handlungen gelingt. Der obige Ausschnitt aus einem Beobachtungsprotokoll zum Spiel von zwei Grundschülern in der großen Pause zeigt, dass nicht nur für Außenstehende, sondern mitunter auch für die Kinder selbst, nicht immer eindeutig oder bewusst ist, wie dieser Vorgang vonstattengeht. Justus und Raphael stimmen zwar darin überein, dass sie gemeinsam ein Spiel gespielt haben, können dieses aber weder benennen, noch beschreiben. Trotzdem scheinen sie beide die gleiche Vorstellung vom Spielablauf und dessen Inhalt gehabt bzw. das Spiel gleichermaßen gerahmt zu haben und zu einer Übereinkunft diesbezüglich gekommen zu sein. Ebenso wie die große Pause zur Schule gehört, gehört zur großen Pause wiederum - zumindest in der Grundschule - das Spiel. Damit ist das Pausenspiel i. d. R. ein fester Bestandteil des Schulalltags eines Grundschülers. Wie bereits angedeutet, leisten die Kinder sogar dabei etwas, nämlich die gemeinsame Bildung und Erhaltung eines gemeinsamen Spielrahmens durch Interaktion. In dieser Arbeit wird deshalb der folgenden Frage nachgegangen: Wie stellen Grundschulkinder in der großen Pause einen gemeinsamen Spielrahmen her und wie erhalten sie diesen aufrecht? Die Beschäftigung mit dieser Frage ist insbesondere für (zukünftige) Lehrpersonen lohnenswert, denn sie kann den Blick auf das Pausenspiel ggf. insofern verändern, dass es mehr wertgeschätzt wird. Ziel dieser Arbeit ist es, Aussagen zu der den Spielrahmen betreffenden Praxis von Grundschulkindern in der großen Pause herauszubilden. Dazu werden zunächst das Spiel und dessen Rahmen theoretisch abgehandelt. Vor diesem Hintergrund soll die Frage weiterführend mit Hilfe von Szenen zur praktischen Umsetzung gemeinsamer Spiele, die im Rahmen einer empirischen Untersuchung im Feld tatsächlich beobachtet und dokumentiert wurden, beantwortet werden. Es wird also nicht das Ziel verfolgt, eine eigenständige Theorie aus den Daten abzuleiten, vielmehr soll die bestehende Theorie mit realen, authentischen Beispielen aus dem Pausenalltag von Grundschülern unterlegt und ergänzt werden.

Analyzing Gene Centres with the Help of the Checklist Method – the Case of Syria

The present survey of species diversity of cultivated plants is the first for Syria. Some cultivated species will be added in the future, because due to the civil war in Syria, it was not possible to visit the country in the frame of the present work, as initially planned. Checklists proved to be a useful tool for overviewing the cultivated plants of selected areas and allow a characterization of the state of plant genetic resources of Syria. Syria has experienced several civilizations. Man settled in this productive land since ancient times and used its resources. However, such use has led to changes in vegetation and decline of wildlife through the country, in seashore areas, interior, mountains, and grassland. Plant domestication and growing started more than 10,000 years ago in West Asia. Since then, plentiful of economic plant species were present and used by man and his domesticated animals. Forming a part of the Fertile Crescent, where many of the world’s agricultural plants have evolved, Syria is extremely rich in agrobiodiversity. Wild progenitors of wheat and barley and wild relatives of many fruit trees such as almonds and pistachio as well as forage species are still found in marginal lands and less disturbed areas. These are threatened by a wide range of human activities, notably modern, extensive agriculture, overgrazing, overcutting and urban expansion. Syria is also considered as part of one of the main centres of origin, according to Vavilov, who had collected in Syria in 1926. The first expeditions to crop fields showed the exclusive nature of cultivated plants in Syria with a high number of endemic forms. Furthermore, Syria is a part of a biodiversity hotspot. Several studies have been performed to study agrobiodiversity in different parts of Syria, but usually on wild species. Many collections have been carried out; however, they focussed preferably on cereals and pulses, and particularly on wheat, like Vavilov’s expedition. Only 30 crops make up the major part of the conserved Syrian crop plant material in the genebank, indicating that most of the remaining 7,000 species of cultivated plants and many other valuable genetic resources species have only been included on a limited scale in the genebank collections. Although a small country (185,180 km2), Syria accommodates numerous ecosystems that allow for a large diversity of plant genetic resources for agriculture ranging from cold-requiring to subtropical crops to live and thrive. Only few references are available in this respect. The aim of the present study was to complete a checklist of Syria’s cultivated plants of agriculture and horticulture excluding plants only grown as ornamental or for forestry. Furthermore, plants taken for reforestation have not been included, if they do not have also agricultural or horticultural uses. Therefore, the inclusion of plants into the checklist follows the same principles as “Mansfeld’s Encyclopedia”. Main sources of information were published literature, floras of Syria, Lebanon and the Mediterranean, as well as Syrian printed sources in Arabic and/or English, reports from FAO on agricultural statistics in Syria, and data from ICARDA and Bioversity International. In addition, personal observations gathered during professional work in the General Commission for Scientific Agricultural Research (GCSAR) in Syria (since 1989) and participation in projects were taken into account. These were: (1) A project on “Conservation and Sustainable Use of Dry Land Agrobiodiversity in the Near East” with participation of Jordan, Lebanon, Syria, and the Palestinian Authority, focussing on landraces and wild relatives of barley, wheat, lentil, alliums, feed legumes, and fruit trees (1999–2005). (2) A project for vegetable landraces (1993–1995) in collaboration with the former International Plant Genetic Resources Institute and the UN Development Programme, in which 380 local vegetable accessions were evaluated. For medicinal plants and fruit trees I was in personal contact with departments of GCSAR and the Ministry of Agriculture and Agrarian Reform, as well as with private organizations. The resulting checklist was compared with the catalogues of crop plants of Italy and a checklist of cultivated plants of Iraq. The cultivated plant species are presented in alphabetical order according to their accepted scientific names. Each entry consists of a nomenclatural part, folk names, details of plant uses, the distribution in Syria (by provinces), a textual description, and references to literature. In total, 262 species belonging to 146 genera and 57 families were identified. Within-species (intraspecific) diversity is a significant measure of the biodiversity. Intraspecific diversity for wild plants has been and remains to be well studied, but for crop plants there are only few results. Mansfeld’s method is an actual logical contribution to such studies. Among the families, the following have the highest number of crop species: Leguminosae (34 spp.), Rosaceae (24), Gramineae (18), Labiatae (18), Compositae (14), Cruciferae (14), Cucurbitaceae (11), Rutaceae (10), Malvaceae (9), Alliaceae (7), and Anacardiaceae (7). The establishment of an effective programme for the maintenance of plant genetic resources in Syria started in the mid-1970s. This programme considered ex situ and in situ collection of the genetic resources of various field crops, fruit trees and vegetables. From a plant genetic resources viewpoint, it is clear that the homegarden is an important location for the cultivation of so-called neglected and underutilized species (neglected from a research side and underutilized from a larger economic side). Such species have so far not received much care from ecologists, botanists and agronomists, and they are considerably under-represented in genebanks.

German consumers' attitudes and preferences with regard to organic food and food from different origins

In dieser Studie geht es darum, ein umfassendes Bild bezüglich der Konsumenteneinstellungen, Präferenzen und Zahlungsbereitschaften für ökologisch produzierte Lebensmittel und Lebensmittel verschiedener Herkünfte in Deutschland zu erhalten. Obwohl die regionale Herkunft von Lebensmitteln nicht offiziell und einheitlich geregelt ist und keiner Zertifizierung unterliegt wie die ökologische Produktion von Lebensmitteln, zeigen nationale und internationale Studien gleichermaßen, dass Konsumenten bereit sind, mehr für regionale als für ökologisch produzierte Lebensmittel zu bezahlen. Zur Erreichung des Forschungsziels wurde ein Kaufexperiment in Kombination mit einer Konsumentenbefragung, bestehend aus Fragen zum generellen Einkaufsverhalten, zu Einstellungen gegenüber regionalen und ökologisch produzierten Lebensmitteln und zu soziodemographischen Informationen durchgeführt. Im Kaufexperiment wurden die Attribute Produktherkunft, Produktionsweise und Preis anhand vier verschiedener Produkte (Äpfel, Butter, Mehl und Steaks) untersucht. Die Befragung, einschließlich des Experimentes, war durch Interviewer eines Marktforschungsinstituts initiiert, computergestützt und von den Konsumenten selbständig zu erledigen. Das Ziel war es 80 Konsumenten in jedem der acht Befragungsorte in verschiedenen Regionen Deutschlands zu befragen. Zur Auswertung des Experiments wurden RPL-Modell geschätzt, die die Konsumentenpräferenzen für die zu untersuchenden Produktattribute aufzeigen und die Berechnung von Zahlungsbereitschaften ermöglichen. Für die Gesamtheit der Konsumenten war die regionale Herkunft von Lebensmitteln wichtiger als die ökologische Produktion. Außerdem wurden Produktalternativen, die aus der Region stammen, immer stärker präferiert als Produkte aus Deutschland, aus einem Nachbarland und einem außereuropäischen Land. Weiterhin zeigte die Studie, dass Konsumentenpräferenzen produkt- und regionsspezifisch sind. Folglich wird empfohlen, in zukünftigen Studien unterschiedlich Produkte bzw. Produktgruppen und Konsumenten verschiedener Regionen einzubeziehen. Die zunehmenden Präferenzen und Zahlungsbereitschaften der Konsumenten für regionale Lebensmittel deuteten sowohl in dieser Dissertation als auch in vielen anderen nationalen und internationalen Studien darauf hin, dass es ein großes Potential für einen regionalen Lebensmittelmarkt gibt. Aus diesem Grund wird Produzenten und Vermarktern von ökologischen sowie konventionellen Produkten empfohlen, verstärkt in die Entwicklung von regionalen Versorgungsketten zu investieren.

Bedingungsfaktoren der Diagnosekompetenz von Physiklehrkräften beim Einschätzen von Schülerschwierigkeiten während eigenständiger Experimentierprozesse

Welche Bedingungsfaktoren existieren in Bezug auf die Diagnosekompetenz von Physiklehrkräften beim Einschätzen von Schülerschwierigkeiten während eigenständiger Experimentierprozesse? Ziel ist es, mögliche Bedingungsfaktoren der diagnostischen Kompetenz aufzudecken bzw. die Übertragbarkeit von Forschungsergebnissen aus anderen Fachbereichen auf das Fach Physik zu überprüfen, sodass nach Möglichkeit Anhaltspunkte für die Aus- und Weiterbildung von Lehrkräften gefunden werden können. Dazu wird beispielhaft die Prognosefähigkeit der Lehrkräfte bezüglich Schwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern bei eigenständiger Experimentierfähigkeit zur Lösung einer Aufgabe zum Hook’schen Gesetz betrachtet. Die Aufgabe wurde im Rahmen der DiSiE (Diagnose von Schülerschwierigkeiten beim Experimentieren) –Projekts der Universität Kassel erstellt und ist inklusive aller zugehörigen Materialien im Anhang zu finden.

Design and development of a diagonal-airflow batch dryer for spatial drying homogeneity

Das Verfahren der Lebensmitteltrocknung wird häufig angewendet, um ein Produkt für längere Zeit haltbar zu machen. Obst und Gemüse sind aufgrund ihres hohen Wassergehalts leicht verderblich durch biochemische Vorgänge innerhalb des Produktes, nicht sachgemäße Lagerung und unzureichende Transportmöglichkeiten. Um solche Verluste zu vermeiden wird die direkte Trocknung eingesetzt, welche die älteste Methode zum langfristigen haltbarmachen ist. Diese Methode ist jedoch veraltet und kann den heutigen Herausforderungen nicht gerecht werden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuer Chargentrockner, mit diagonalem Luftstömungskanal entlang der Länge des Trocknungsraumes und ohne Leitbleche entwickelt. Neben dem unbestreitbaren Nutzen der Verwendung von Leitblechen, erhöhen diese jedoch die Konstruktionskosten und führen auch zu einer Erhöhung des Druckverlustes. Dadurch wird im Trocknungsprozess mehr Energie verbraucht. Um eine räumlich gleichmäßige Trocknung ohne Leitbleche zu erreichen, wurden die Lebensmittelbehälter diagonal entlang der Länge des Trockners platziert. Das vorrangige Ziel des diagonalen Kanals war, die einströmende, warme Luft gleichmäßig auf das gesamte Produkt auszurichten. Die Simulation des Luftstroms wurde mit ANSYS-Fluent in der ANSYS Workbench Plattform durchgeführt. Zwei verschiedene Geometrien der Trocknungskammer, diagonal und nicht diagonal, wurden modelliert und die Ergebnisse für eine gleichmäßige Luftverteilung aus dem diagonalen Luftströmungsdesign erhalten. Es wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um das Design zu bewerten. Kartoffelscheiben dienten als Trocknungsgut. Die statistischen Ergebnisse zeigen einen guten Korrelationskoeffizienten für die Luftstromverteilung (87,09%) zwischen dem durchschnittlich vorhergesagten und der durchschnittlichen gemessenen Strömungsgeschwindigkeit. Um den Effekt der gleichmäßigen Luftverteilung auf die Veränderung der Qualität zu bewerten, wurde die Farbe des Produktes, entlang der gesamten Länge der Trocknungskammer kontaktfrei im on-line-Verfahren bestimmt. Zu diesem Zweck wurde eine Imaging-Box, bestehend aus Kamera und Beleuchtung entwickelt. Räumliche Unterschiede dieses Qualitätsparameters wurden als Kriterium gewählt, um die gleichmäßige Trocknungsqualität in der Trocknungskammer zu bewerten. Entscheidend beim Lebensmittel-Chargentrockner ist sein Energieverbrauch. Dafür wurden thermodynamische Analysen des Trockners durchgeführt. Die Energieeffizienz des Systems wurde unter den gewählten Trocknungsbedingungen mit 50,16% kalkuliert. Die durchschnittlich genutzten Energie in Form von Elektrizität zur Herstellung von 1kg getrockneter Kartoffeln wurde mit weniger als 16,24 MJ/kg und weniger als 4,78 MJ/kg Wasser zum verdampfen bei einer sehr hohen Temperatur von jeweils 65°C und Scheibendicken von 5mm kalkuliert. Die Energie- und Exergieanalysen für diagonale Chargentrockner wurden zudem mit denen anderer Chargentrockner verglichen. Die Auswahl von Trocknungstemperatur, Massenflussrate der Trocknungsluft, Trocknerkapazität und Heiztyp sind die wichtigen Parameter zur Bewertung der genutzten Energie von Chargentrocknern. Die Entwicklung des diagonalen Chargentrockners ist eine nützliche und effektive Möglichkeit um dei Trocknungshomogenität zu erhöhen. Das Design erlaubt es, das gesamte Produkt in der Trocknungskammer gleichmäßigen Luftverhältnissen auszusetzen, statt die Luft von einer Horde zur nächsten zu leiten.

Large Numerical Models in Continuous Hybrid Simulation

Hybrid simulation is a technique that combines experimental and numerical testing and has been used for the last decades in the fields of aerospace, civil and mechanical engineering. During this time, most of the research has focused on developing algorithms and the necessary technology, including but not limited to, error minimisation techniques, phase lag compensation and faster hydraulic cylinders. However, one of the main shortcomings in hybrid simulation that has pre- vented its widespread use is the size of the numerical models and the effect that higher frequencies may have on the stability and accuracy of the simulation. The first chapter in this document provides an overview of the hybrid simulation method and the different hybrid simulation schemes, and the corresponding time integration algorithms, that are more commonly used in this field. The scope of this thesis is presented in more detail in chapter 2: a substructure algorithm, the Substep Force Feedback (Subfeed), is adapted in order to fulfil the necessary requirements in terms of speed. The effects of more complex models on the Subfeed are also studied in detail, and the improvements made are validated experimentally. Chapters 3 and 4 detail the methodologies that have been used in order to accomplish the objectives mentioned in the previous lines, listing the different cases of study and detailing the hardware and software used to experimentally validate them. The third chapter contains a brief introduction to a project, the DFG Subshake, whose data have been used as a starting point for the developments that are shown later in this thesis. The results obtained are presented in chapters 5 and 6, with the first of them focusing on purely numerical simulations while the second of them is more oriented towards a more practical application including experimental real-time hybrid simulation tests with large numerical models. Following the discussion of the developments in this thesis is a list of hardware and software requirements that have to be met in order to apply the methods described in this document, and they can be found in chapter 7. The last chapter, chapter 8, of this thesis focuses on conclusions and achievements extracted from the results, namely: the adaptation of the hybrid simulation algorithm Subfeed to be used in conjunction with large numerical models, the study of the effect of high frequencies on the substructure algorithm and experimental real-time hybrid simulation tests with vibrating subsystems using large numerical models and shake tables. A brief discussion of possible future research activities can be found in the concluding chapter.