"Jag tänkte bara 15 + 7 – 6" : En empirisk studie om elevers tolkning av likhetstecknet och sambandet mellan addition och subtraktion

Syftet med denna studie är att undersöka elevers förståelse av likhetstecknet och sambandet mellan addition och subtraktion i årskurs 3 samt deras klasslärares uppfattning av den egna matematikundervisningen, som behandlar addition, subtraktion och likhetstecknet. Studiens syfte besvaras genom följande frågeställningar: Vad kan specifikt utformade matematikuppgifter ge för information om elevers förståelse av likhetstecknet och sambandet mellan addition och subtraktion i årskurs 3? samt Vad tänker en lärare om de resultat som framkommit av elevernas matematikuppgifter? Den empiriska undersökningen har genomförts med en kvantitativ metod, i form av en enkät där elever i årskurs 3 fått lösa speciellt utformade matematikuppgifter och en kvalitativ metod, i form av semi-strukturerad intervju med elevernas lärare. Det resultat som framkommit i undersökningen har analyserats med hjälp av en innehållsanalys. Resultatet visar att alla elever inte har kunskap om att likhetstecknet indikerar ekvivalens mellan höger sida och vänster sida om likhetstecknet, men en majoritet av eleverna har den förståelsen. Det var inte väntat från lärarens sida att fyra elever helt hade missförstått likhetstecknets betydelse. Läraren är medveten om att likhetstecknet kan vara svårt att förstå, men hade förväntat att alla elever skulle klara av att lösa minst matematikuppgifterna med de lägsta talen. Resultatet visar även att nio av sexton elever har förstått sambandet mellan addition och subtraktion. Läraren menar att det sambandet återkommer under hela lågstadiet och därför hade förväntat sig att fler elever sett sambandet. Men samtidigt anser läraren att det är positivt att lite mer än halva gruppen har förstått sambandet mellan addition och subtraktion. Slutligen visar resultatet av studien att missförståelse av likhetstecknet har inverkan på elevers resultat vid uppgifter med öppna utsagor, men inte vid uppgifter där talen på vänster sida om likhetstecknet är lika med ett tal på höger sida om likhetstecknet.

"Jag tänkte bara 15 + 7 –6" : En empiriskstudie omelevers tolkning av likhetstecknetoch sambandet mellan addition och subtraktion

Syftet med denna studie är att undersöka elevers förståelseav likhetstecknet och sambandet mellan addition och subtraktioni årskurs 3 samt deras klassläraresuppfattning av den egna matematikundervisningen, som behandlar addition, subtraktion och likhetstecknet.Studiens syfte besvaras genom följande frågeställningar: Vad kan specifikt utformade matematikuppgifter ge för information om elevers förståelse av likhetstecknet och sambandet mellan addition och subtraktioni årskurs 3?samtVad tänker en lärare om de resultat som framkommit av elevernas matematikuppgifter? Den empiriska undersökningen har genomförts med en kvantitativ metod, i form av en enkät där elever i årskurs 3 fått lösa speciellt utformade matematikuppgifter och en kvalitativ metod, i form av semi-struktureradintervju med elevernas lärare. Det resultat som framkommit i undersökningen har analyserats med hjälp av en innehållsanalys. Resultatet visar att alla elever intehar kunskapom att likhetstecknet indikerar ekvivalens mellan höger sida och vänster sida om likhetstecknet, men en majoritetav eleverna har den förståelsen. Det var inte väntat från lärarens sida att fyra eleverhelthade missförstått likhetstecknetsbetydelse. Läraren är medveten om att likhetstecknet kan vara svårt attförstå, men hade förväntat att alla elever skulle klara av att lösa minst matematikuppgifterna med delägsta talen.Resultatet visar även att nio av sexton elever har förstått sambandet mellan addition och subtraktion.Läraren menar att det sambandet återkommer under hela lågstadiet och därför hade förväntat sig att fler elever sett sambandet. Men samtidigt anser läraren att det är positivt att lite mer än halva gruppen har förstått sambandet mellan addition och subtraktion. Slutligen visar resultatet av studien att missförståelse av likhetstecknet har inverkan på elevers resultat vid uppgifter med öppna utsagor, men inte vid uppgifter där talen på vänster sida om likhetstecknet är likamed ett tal på höger sida om likhetstecknet.

Svårigheter inom subtraktion samt dess orsaker : En litteraturstudie om subtraktionens svårigheter och möjliga orsaker till detta

Syftet med den här studien har varit att få kunskap i vilka svårigheter som finns inom subtraktionsräkning samt deras orsaker. Frågeställningarna har varit till hjälp för att finna svar på studiens syfte. Studien är en systematisk litteraturstudie, vilket innebär att syftet besvaras utifrån tidigare gjord forskning. Resultat från tidigare forskning visar på en del svårigheter vid subtraktion, delvis har elever svårt med att låna korrekt vid uppställning, skillnaden mellan subtrahenden och minuenden, subtraktionsalgoritmer, neråträkning samt att se sambandet mellan subtraktion och addition. Orsakerna till dessa svårigheter var svårare att finna men det kan bero på utbildningen eleverna får, hur de ska använda olika strategier, att det finns flera olika sätt att räkna på, återskapandet av tidigare gjorda strategier samt felinlärningar. Att det finns svårigheter inom subtraktionen går inte att ta miste på men vilka orsakerna till svårigheterna är blir mer komplicerat eftersom ingen av de författare till de forskningsartiklarna som tagits med går något djupare in på det utan enbart nämner kort vad det kan bero på.

Untersuchung von Schichtsystemen für die magnetooptische Datenspeicherung mit Hilfe der Kerr-Mikroskopie

Untersuchung von Schichtsystemen für die magneto-optische Datenspeicherung mit Hilfe der Kerr-Mikroskopie Dissertation von Stephan Knappmann, Universität Gh Kassel, 2000 Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein modifiziertes Kerr-Mikroskop aufgebaut und für eine neuartige Untersuchungsmethode von gekoppelten magnetischen Schichten angewendet. Damit können Schichtsysteme untersucht werden, bei denen die eine Schicht eine temperaturabhängige Reorientierung der Magnetisierung von in-plane zu senkrecht zeigt. Derartige Schichten sind für zukünftige magnetooptische Speichertechniken interessant, da sie für die magnetisch induzierte Superauflösung (MSR) eingesetzt werden können. Zunächst wurde ein Ganzfeld-Kerr-Mikroskop aufgebaut und durch einen zusätzlichen Strahlengang erweitert. Da die Proben lokal geheizt werden sollten, wurde der Strahl eines Diodenlasers (l = 780 nm) in den Strahlengang eingekoppelt, durch das Mikroskopobjektiv auf die Probe fokussiert und nach der Reflexion vollständig aus dem Strahlengang entfernt. Dies war deshalb wichtig, da Domänenbilder aufgenommen werden sollten, während die Schichten lokal geheizt werden. Mit diesem Aufbau ist es möglich, den magnetooptischen Ausleseprozeß in MSR Systemen mikroskopisch zu simulieren. Dies wurde am Beispiel einer Doppelschicht demonstriert. Dieses Schichtsystem besteht aus einer Speicherschicht mit senkrechter Magnetisierung (TbFeCo) und einer Ausleseschicht mit temperaturabhängiger Reorientierung (GdFeCo). Damit ist dieses Schichtsystem für eine spezielle MSR Technik (CAD-MSR) geeignet. Dabei wird im heißen Bereich des laserinduzierten Temperaturprofils die Information aus der Speicherschicht in die Ausleseschicht kopiert, so daß eine Apertur gebildet wird, die nur von der Temperaturverteilung abhängt. Bei diesem Schichtsystem konnte gezeigt werden, daß sich durch ein Magnetfeld die Aperturwirkung deutlich verbessern läßt. Dieses Ergebnis läßt sich auf alle Schichten übertragen, bei denen die Reorientierung der Magnetisierung durch allmähliche Drehung erfolgt. Die wesentlichen Ergebnisse der Domänenbeobachtungen an der TbFeCo/GdFeCo-Doppelschicht konnten durch Simulationen mit Hilfe eines einfachen Modells bestätigt werden. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag in der Untersuchung von Vielfachschichten. Es wurden Tb/Fe-Vielfachschichten mit einer Modulationswellenlänge von 1,5 - 5 nm durch Kathodenzerstäubung hergestellt und magnetisch charakterisiert. Die natürlichen Domänen-strukturen zeigten eine starke Abhängigkeit von dem Verhältnis der Tb- und Fe-Schichtdicken. Die Erklärung kann durch das Wechselspiel von magnetostatischer Energie EMS und Domänenwandenergie EDW gegeben werden. In der Nähe des Kompensationspunktes ist EMS klein und EDW dominiert. Als Folge bilden sich zirkulare Domänen. Mit der Entfernung vom Kompensationspunkt steigt EMS und es wird eine verzweigte Domänenstruktur favorisiert. Thermomagnetische Schreibexperimente an einer ausgewählten Tb/Fe-Vielfachschicht haben ergeben, daß sich bei kleinen Schreib-Magnetfeldern Subdomänenstrukturen ausbilden können. In der Praxis ist ein solcher Subdomänenzustand unerwünscht, da er zu einem erhöhten Ausleserauschen führen würde. Der Effekt läßt sich durch ein höheres Magnetfeld oder eine höhere Kompensationstemperatur (höhere Tb-Konzentration) vermeiden. Schließlich wurde demonstriert, daß nach kleinen Änderungen mit dem Mikroskop Domänen in longitudinaler Konfiguration abgebildet werden können. Da die Kerr-Drehungen hier kleiner sind als im polaren Fall, mußten verschiedene Verfahren der Bildverarbeitung angewendet werden, um den magnetischen Kontrast zu vergrößern. Neben der bekannten Subtraktion eines Referenzbildes wurde ein neues Verfahren zur weiteren Verbesserung der Domänenbilder angewendet, wobei zwei Referenzbilder mit entgegengesetzter Magnetisierung benötigt werden.

Differenzielle Genexpression im klarzelligen Nierenzellkarzinom

Das klarzellige Nierenzellkarzinom (NZK) ist ein maligner epithelialer Tumor des Nierenparenchyms. Er macht 2 % aller Krebsarten und 85 % der bösartigen Nierentumoren aus. Die Identifizierung differenziell exprimierter Gene mit Hilfe zweier moderner molekularbiologischer Methoden war das Ziel dieser Arbeit. Die Untersuchung der differenziellen Expression der Gene dieses Tumors schafft die Grundlage für ein besseres Verständnis der biochemischen und stoffwechselphysiologischen Zusammenhänge in der Tumorzelle. Differenziell exprimierte Gene können als Tumormarker zu Diagnosezwecken oder als Angriffspunkte neuer Therapien dienen.Verglichen wurde die Methode der cDNA-Subtraktion (suppression subtractive hybridization, SSH) mit der Methode der komplexen Hybridisierung auf hochdichte cDNA-Arrays. Die Methode der SSH erwies sich als sehr sensitiv. Schwach und differenziell exprimierte Gene wurden isoliert. Die Hybridisierung auf cDNA-Arrays wurde zur parallelen Expressionsanalyse von 31500 cDNAs eingesetzt und resultierte in Expressionsprofilen von Genen des Tumor- und Normalgewebes des klarzelligen NZK. Für die Analyse mit cDNA-Arrays sprach die Möglichkeit, im hohen Durchsatz parallel die Expression vieler Gene zu überprüfen, und die gute Automatisierbarkeit dieses Ansatzes. Somit ergänzen sich beide Methoden und führen zu einem umfassenden Bild der differenziell exprimierten Gene der untersuchten Gewebe. Als ein Ergebnis dieser Experimente wurde ein nierenspezifischer Spezialfilter hergestellt, auf dem nierenspezifische und tumorrelevante cDNAs aufgetragen sind. Sie eignen sich zur schnellen Analyse von Patientenmaterial und wurden zur komplexen Hybridisierung eingesetzt.Die differenzielle Expression im Tumorgewebe wurde für einige Gene exemplarisch mit sensitiven konventionellen molekularbiologischen Methoden wie RT-PCR und Northern Blot Analysen bestätigt. Zu diesen Genen zählten b2-Microglobulin, Annexin II und a-NAC als stärker exprimiert im Tumorgewebe, Kininogen und BRAK als Beispiele für schwächer exprimierte Gene im Tumor- verglichen mit dem Normalgewebe. Zusätzlich wurden drei neue Gene identifiziert, deren Expression im Tumor stärker ist als im Normalgewebe. Zwei dieser Gene haben Homologien zu bekannten Genen, zu einer humanen b-hydroxysteroid Dehydrogenase und zu einer humanen Ornithin-Aminotransferase. Von einem Gen konnte noch kein offener Leserahmen bestimmt werden, da es sich um ein unvollständiges Transkript handelt. Diese bekannten und unbekannten Gene sind potenzielle neue Tumormaker und könnten nach weiteren Untersuchungen in Zukunft zur Diagnose und Therapie eingesetzt werden. Durch die Kombination von SSH und komplexer Hybridisierung wurde die antagonistische Regulation einzelner Stoffwechselwege im klarzelligen NZK, wie z.B. der Glykolyse und der Glukoneogenese, nachgewiesen. Die Enzyme der Glykolyse sind im klarzelligen NZK hochreguliert, während die Enzyme der Glukoneogenese herunterreguliert sind. Dies könnte mit dem verstärkten Energieverbrauch des proliferierenden Gewebes erklärt werden. Als Beispiel für einen nierenspezifischen Regulationsmechanismus wurde die differenzielle Genexpression der Enzyme des blutdruckregulierenden Renin-Angiotensin-Aldosteron Systems (RAAS) im klarzelligen NZK nachgewiesen. Die Gene, die zu einer Blutdruckerhöhung führen, werden stärker exprimiert als ihre Antagonisten. Zu den Antagonisten gehört das Gen Kininogen, dessen Expression im normalen Nierengewebe nicht nachzuweisen war und am Beginn des zum RAAS entgegengesetzten Stoffwechselweges steht. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass sich sowohl die Methode der SSH als auch die der komplexen Hybridisierung auf cDNA-Arrays eignen, differenziell exprimierte Gene zu identifizieren. Diese differenziell exprimierten Gene im Tumor- und Normalgewebe des klarzelligen NZK sind mögliche neue Markergene und geben Einblick in Veränderungen von Stoffwechselwegen während der Tumorentstehung und -progression.

Untersuchungen zur Genexpression in Wurzeln der reblausresistenten Unterlagsrebsorte ’Börner’

Die reblausresistente Unterlagsrebsorte ’Börner’ reagiert auf einen Reblausbefall mit einer Hypersensitivitätsreaktion (HR), die sich in Form von Nekrosen an Blättern und Wurzeln zeigt. Im Rahmen dieser Dissertation wurde der Resistenzmechanismus mittels differenzieller Genexpressionsanalysen untersucht. Unter Anwendung der suppressiven subtraktiven Hybridisierung, der DNA-Microarraytechnik sowie der GeneFishingTM-Methode erfolgte ein Vergleich zwischen der Genexpression in hypersensitivem Wurzelgewebe und Normalgewebe der Unterlagsrebe ’Börner’. Neben der Reblaus induzierten HR wurde insbesondere auf die experimentelle Induktion durch das Pflanzenhormon Indol-3-Essigsäure (IES) zurückgegriffen. Damit sollten Kenntnisse über die Rolle der IES als auslösender Faktor der Resistenzreaktion gewonnen werden. Die Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass die IES Pathogenabwehrreaktionen in ’Börner’ induziert. So konnten Hinweise auf die transkriptionelle Aktivierung Resistenz und HR assoziierter Proteine gefunden werden, wie z.B. Phytoalexine und pathogen-related (PR)-Proteine sowie Vertreter aus der hypersensitive-induced response-Familie. Es konnten weiterhin wertvolle Informationen im Hinblick auf die Transduktion des IES-Signals im Zusammenhang mit der Aktivierung von Resistenzreaktionen gewonnen werden. So wurden Hinweise auf die Beteiligung der Signalsubstanzen Ethylen, Salicylsäure, Jasmonsäure, Calcium sowie reaktiver Sauerstoffspezies gefunden. Es konnten zudem Anhaltspunkte für die Aktivierung des Auxin induzierten Ubiquitin/26S-Proteolyseweges und weiterer Signalkomponenten, wie z.B. Kinasen und Transkriptionsfaktoren, ermittelt werden. Auch auf die Beteiligung von Auxinrezeptoren konnte aufgrund der Resultate geschlossen werden. Damit war es im Rahmen der Dissertation möglich, potenzielle Signaltransduktionswege zu erarbeiten, die für weiterführende Untersuchungen des Reblausresistenzmechanismus von entscheidender Bedeutung sind.

Top-quark pair production at hadron colliders

In this thesis we investigate several phenomenologically important properties of top-quark pair production at hadron colliders. We calculate double differential cross sections in two different kinematical setups, pair invariant-mass (PIM) and single-particle inclusive (1PI) kinematics. In pair invariant-mass kinematics we are able to present results for the double differential cross section with respect to the invariant mass of the top-quark pair and the top-quark scattering angle. Working in the threshold region, where the pair invariant mass M is close to the partonic center-of-mass energy sqrt{hat{s}}, we are able to factorize the partonic cross section into different energy regions. We use renormalization-group (RG) methods to resum large threshold logarithms to next-to-next-to-leading-logarithmic (NNLL) accuracy. On a technical level this is done using effective field theories, such as heavy-quark effective theory (HQET) and soft-collinear effective theory (SCET). The same techniques are applied when working in 1PI kinematics, leading to a calculation of the double differential cross section with respect to transverse-momentum pT and the rapidity of the top quark. We restrict the phase-space such that only soft emission of gluons is possible, and perform a NNLL resummation of threshold logarithms. The obtained analytical expressions enable us to precisely predict several observables, and a substantial part of this thesis is devoted to their detailed phenomenological analysis. Matching our results in the threshold regions to the exact ones at next-to-leading order (NLO) in fixed-order perturbation theory, allows us to make predictions at NLO+NNLL order in RG-improved, and at approximate next-to-next-to-leading order (NNLO) in fixed order perturbation theory. We give numerical results for the invariant mass distribution of the top-quark pair, and for the top-quark transverse-momentum and rapidity spectrum. We predict the total cross section, separately for both kinematics. Using these results, we analyze subleading contributions to the total cross section in 1PI and PIM originating from power corrections to the leading terms in the threshold expansions, and compare them to previous approaches. We later combine our PIM and 1PI results for the total cross section, this way eliminating uncertainties due to these corrections. The combined predictions for the total cross section are presented as a function of the top-quark mass in the pole, the minimal-subtraction (MS), and the 1S mass scheme. In addition, we calculate the forward-backward (FB) asymmetry at the Tevatron in the laboratory, and in the ttbar rest frames as a function of the rapidity and the invariant mass of the top-quark pair at NLO+NNLL. We also give binned results for the asymmetry as a function of the invariant mass and the rapidity difference of the ttbar pair, and compare those to recent measurements. As a last application we calculate the charge asymmetry at the LHC as a function of a lower rapidity cut-off for the top and anti-top quarks.

Numerical precision calculations for LHC physics

In dieser Arbeit stelle ich Aspekte zu QCD Berechnungen vor, welche eng verknüpft sind mit der numerischen Auswertung von NLO QCD Amplituden, speziell der entsprechenden Einschleifenbeiträge, und der effizienten Berechnung von damit verbundenen Beschleunigerobservablen. Zwei Themen haben sich in der vorliegenden Arbeit dabei herauskristallisiert, welche den Hauptteil der Arbeit konstituieren. Ein großer Teil konzentriert sich dabei auf das gruppentheoretische Verhalten von Einschleifenamplituden in QCD, um einen Weg zu finden die assoziierten Farbfreiheitsgrade korrekt und effizient zu behandeln. Zu diesem Zweck wird eine neue Herangehensweise eingeführt welche benutzt werden kann, um farbgeordnete Einschleifenpartialamplituden mit mehreren Quark-Antiquark Paaren durch Shufflesummation über zyklisch geordnete primitive Einschleifenamplituden auszudrücken. Ein zweiter großer Teil konzentriert sich auf die lokale Subtraktion von zu Divergenzen führenden Poltermen in primitiven Einschleifenamplituden. Hierbei wurde im Speziellen eine Methode entwickelt, um die primitiven Einchleifenamplituden lokal zu renormieren, welche lokale UV Counterterme und effiziente rekursive Routinen benutzt. Zusammen mit geeigneten lokalen soften und kollinearen Subtraktionstermen wird die Subtraktionsmethode dadurch auf den virtuellen Teil in der Berechnung von NLO Observablen erweitert, was die voll numerische Auswertung der Einschleifenintegrale in den virtuellen Beiträgen der NLO Observablen ermöglicht. Die Methode wurde schließlich erfolgreich auf die Berechnung von NLO Jetraten in Elektron-Positron Annihilation im farbführenden Limes angewandt.

Associativitet : Grundskoleelever urskiljer den associativa lagen

De grundläggande aritmetiska räknelagarna är centrala för elevers utveckling inom algebra. Det är därför viktigt att elever ges möjlighet att urskilja och utveckla förståelse för dessa. Genom denna kvalitativa intervjustudie undersöktes hur 16 elever i årskurs 2-5, utifrån en i förväg designad instruktionssekvens, resonerar om, generaliserar och använder den associativa egenskapen för addition. Studien visar att många elever faktiskt urskiljer den associativa egenskapen för addition genom arbetet med instruktionssekvensen, men att endast ett fåtal tillämpar denna egenskap vid beräkning. Studien visar även att flera elever efter att ha urskilt associativitet kan göra generaliseringar av egenskapen relaterad till addition eller subtraktion. Slutsatsen av studien är att en instruktionssekvens som erbjuder systematisk variation och upprepning av uttryck med samma struktur, möjliggör för elever att urskilja och beskriva associativitet. Urskiljandet möjliggörs även av att elever uppmanas att betrakta uttrycken från flera perspektiv och beskriva dem utifrån frågor om likheter och skillnader.

Subtraktionsundervisningen och lärares erfarenheter om utmaningar : En intervjustudie om subtraktionsundervisningen och vilka utmaningar lärare har samt ser att elever får

Syftet med den här studien har varit att utöka kunskaperna om lärarnas erfarenheter om hur subtraktionsundervisningen genomförs, vilka utmaningar lärarna i den här studien har i undervisningen samt vilka svårigheter eleverna får inom subtraktion. Studien är genomförd med hjälp av intervjuer gjorda med lågstadielärare. Resultatet av den här studien visar på att de flesta lärare genomför sin planering enskilt samt utifrån det tillgängliga läromedlet i klassrummet och samtliga lärare baserar sin undervisning utifrån läromedelsboken. Samtliga lärare har dessutom satt upp mål utifrån kurs- och läroplanen. Det framkommer att lärarna anser det vara utmanande att ge eleverna förståelsen för subtraktion, t.ex. gällande terminologin, och att det är svårt att veta när färdighetsträningen har lett till automatisering. Enligt lärarnas erfarenheter är det tidskrävande att arbeta med konkret material och algoritmerna är utmanande på grund av att de kan lösas på flera sätt. Vidare resultat som framkommer i studien är att lärarna anser att eleverna får svårigheter med förståelsen inom subtraktionen och att räkna algoritmer. Slutsatserna visar på att de medverkande lärarnas undervisning är motivstyrd – de utgår från styrdokument. Lärarna tycks sakna kunskaper om vikten att se till att motiv och resultatet för undervisningen hör ihop. De utmaningar och svårigheter som framkommer genom resultatet tycks bero på en avsaknad av kunskap hos lärarna om ämnet och hur subtraktionsundervisning bör bedrivas.