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Reflexion ist eine Schlüsselkategorie für die professionelle Entwicklung von Lehrkräften, welche als Ausbildungsziel in den Bildungsstandards für die Lehrkräftebildung verankert ist. Eine Verstetigung universitär geprägter Forschung und Modellierung in der praxisnahen Anwendung im schulischen Kontext bietet Potentiale nachhaltiger Professionalisierung. Die Stärkung reflexionsbezogener Kompetenzen durch Empirie und Anwendung scheint eine phasenübergreifende Herausforderung der Lehrkräftebildung zu sein, die es zu bewältigen gilt. Ziele des Tagungsbandes Reflexion in der Lehrkräftebildung sind eine theoretische Schärfung des Konzeptes „Reflexive Professionalisierung“ und der Austausch über Fragen der Einbettung wirksamer reflexionsbezogener Lerngelegenheiten in die Lehrkräftebildung. Forschende und Lehrende der‚ drei Phasen (Studium, Referendariat sowie Fort- und Weiterbildung) der Lehrkräftebildung stellen Lehrkonzepte und Forschungsprojekte zum Thema Reflexion in der Lehrkräftebildung vor und diskutieren diese. Gemeinsam mit Teilnehmenden aller Phasen und von verschiedenen Standorten der Lehrkräftebildung werden zukünftige Herausforderungen identifiziert und Lösungsansätze herausgearbeitet.
The “HPI Future SOC Lab” is a cooperation of the Hasso Plattner Institute (HPI) and industry partners. Its mission is to enable and promote exchange and interaction between the research community and the industry partners.
The HPI Future SOC Lab provides researchers with free of charge access to a complete infrastructure of state of the art hard and software. This infrastructure includes components, which might be too expensive for an ordinary research environment, such as servers with up to 64 cores and 2 TB main memory. The offerings address researchers particularly from but not limited to the areas of computer science and business information systems. Main areas of research include cloud computing, parallelization, and In-Memory technologies.
This technical report presents results of research projects executed in 2017. Selected projects have presented their results on April 25th and November 15th 2017 at the Future SOC Lab Day events.
Early maternal care may counteract familial liability for psychopathology in the reward circuitry
(2018)
Reward processing is altered in various psychopathologies and has been shown to be susceptible to genetic and environmental influences. Here, we examined whether maternal care may buffer familial risk for psychiatric disorders in terms of reward processing. Functional magnetic resonance imaging during a monetary incentive delay task was acquired in participants of an epidemiological cohort study followed since birth (N = 172, 25 years). Early maternal stimulation was assessed during a standardized nursing/playing setting at the age of 3 months. Parental psychiatric disorders (familial risk) during childhood and the participants’ previous psychopathology were assessed by diagnostic interview. With high familial risk, higher maternal stimulation was related to increasing activation in the caudate head, the supplementary motor area, the cingulum and the middle frontal gyrus during reward anticipation, with the opposite pattern found in individuals with no familial risk. In contrast, higher maternal stimulation was associated with decreasing caudate head activity during reward delivery and reduced levels of attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) in the high-risk group. Decreased caudate head activity during reward anticipation and increased activity during delivery were linked to ADHD. These findings provide evidence of a long-term association of early maternal stimulation on both adult neurobiological systems of reward underlying externalizing behavior and ADHD during development.
Association between pubertal stage at first drink and neural reward processing in early adulthood
(2017)
Puberty is a critical time period during human development. It is characterized by high levels of risk-taking behavior, such as increased alcohol consumption, and is accompanied by various neurobiological changes. Recent studies in animals and humans have revealed that the pubertal stage at first drink (PSFD) significantly impacts drinking behavior in adulthood. Moreover, neuronal alterations of the dopaminergic reward system have been associated with alcohol abuse or addiction. This study aimed to clarify the impact of PSFD on neuronal characteristics of reward processing linked to alcohol-related problems. One hundred sixty-eight healthy young adults from a prospective study covering 25 years participated in a monetary incentive delay task measured with simultaneous EEG-fMRI. PSFD was determined according to the age at menarche or Tanner stage of pubertal development, respectively. Alcohol-related problems in early adulthood were assessed with the Alcohol Use Disorder Identification Test (AUDIT). During reward anticipation, decreased fMRI activation of the frontal cortex and increased preparatory EEG activity (contingent negative variation) occurred with pubertal compared to postpubertal first alcohol intake. Moreover, alcohol-related problems during early adulthood were increased in pubertal compared to postpubertal beginners, which was mediated by neuronal activation of the right medial frontal gyrus. At reward delivery, increased fMRI activation of the left caudate and higher feedback-related EEG negativity were detected in pubertal compared to postpubertal beginners. Together with animal findings, these results implicate PSFD as a potential modulator of psychopathology, involving altered reward anticipation. Both PSFD timing and reward processing might thus be potential targets for early prevention and intervention.
Unraveling the effect of transition-metal doping on the energy storage properties of bimetallic sulfides remains a grand challenge. Herein, we construct bimetallic sulfide nanosheets and hence deliberately introduce transition-metal doping domains on their surface. The resulting materials show not only an enhanced density of states near the Fermi level but also partially delocalized charge as shown by density functional theory (DFT) calculations. Fe-doped NiCo2S4 nanosheets wrapped on N,S-doped ordered mesoporous carbon (Fe-NiCo2S4@N,S-CMK-3) are prepared, which show an enhanced specific capacitance of 197.8 F g(-1) in ionic liquid-based supercapacitors at a scan rate of 2 mV s(-1). This is significantly higher as compared to the capacitance of 155.2 and 135.9 F g(-1) of non-iron-doped NiCo2S4@N,S-CMK and Fe-NiCo2S4@CMK-3 electrodes, respectively. This result arises from the enhanced ionic liquid polarization effect and transportation ability from the Fe-NiCo2S4 surface and N,S-CMK-3 structure. Furthermore, the importance of matching multi-dimensional structures and ionic liquid ion sizes in the fabrication of asymmetric supercapacitors (ASCs) is demonstrated. As a result, the ASC device exhibits a high energy density of 107.5 W h kg(-1) at a power density of 100 W kg(-1) in a working-voltage window of 4 V when using Fe-NiCo2S4@N,S-CMK-3 and N,S-CMK-3 as positive and negative electrodes, respectively. This work puts forward a new direction to design supercapacitor composite electrodes for efficient ionic liquid coupling.
The He II transverse proximity effect-enhanced He II Ly alpha transmission in a background sightline caused by the ionizing radiation of a foreground quasar-offers a unique opportunity to probe the emission properties of quasars, in particular the emission geometry (obscuration, beaming) and the quasar lifetime. Building on the foreground quasar survey published in Schmidt et al., we present a detailed model of the He II transverse proximity effect, specifically designed to include light travel time effects, finite quasar ages, and quasar obscuration. We postprocess outputs from a cosmological hydrodynamical simulation with a fluctuating He II ultraviolet background model, with the added effect of the radiation from a single bright foreground quasar. We vary the age t(age) and obscured sky fractions Omega(obsc) of the foreground quasar, and explore the resulting effect on the He II transverse proximity effect signal. Fluctuations in intergalactic medium density and the ultraviolet background, as well as the unknown orientation of the foreground quasar, result in a large variance of the He II Ly alpha transmission along the background sightline. We develop a fully Bayesian statistical formalism to compare far-ultraviolet He II Ly alpha transmission spectra of the background quasars to our models, and extract joint constraints on t(age) and Omega(obsc) for the six Schmidt et al. foreground quasars with the highest implied He II photoionization rates. Our analysis suggests a bimodal distribution of quasar emission properties, whereby one foreground quasar, associated with a strong He II transmission spike, is relatively old (22 Myr) and unobscured (Omega(obsc) < 35%), whereas three others are either younger than 10 Myr or highly obscured (Omega(obsc) > 70%).
Postpartale Depressionen sind häufige und schwerwiegende psychische Erkrankungen mit ungünstigem Einfluss auf die kindliche Entwicklung. Als Haupttransmissionsweg gilt die frühe Mutter-Kind-Interaktion. Über die langfristigen Auswirkungen auf die Kinder im Erwachsenenalter und die Rolle der Interaktion liegen kaum Ergebnisse vor. Im Rahmen der Mannheimer Risikokinderstudie wurden postpartale Depressionen bis zwei Jahre nach der Geburt erfasst. Die kindliche Entwicklung wurde fortlaufend und die Mutter-Kind-Interaktion im Alter von 3 Monaten standardisiert erhoben. 28 Kinder postpartal depressiver und 107 Kinder gesunder Mütter konnten mit 25 Jahren untersucht werden. Beeinträchtigungen der kognitiven und psychischen Entwicklung bei Kindern postpartal depressiver Mütter waren bis ins Erwachsenenalter nachweisbar. Responsives bzw. sensitives mütterliches Verhalten wirkte der negativen Entwicklung entgegen. Dies betont die Bedeutung einer hohen Qualität der Mutter-Kind-Interaktion für die Entwicklung von Risikokindern.
Die langfristigen Auswirkungen von Frühgeburtlichkeit auf kognitive Entwicklung und Schulerfolg
(2017)
In einer prospektiven Längsschnittstudie wurde der Zusammenhang zwischen früher Responsivität der Mutter und kognitiver Entwicklung ihrer früh- bzw. reifgeborenen Kinder untersucht. Im Alter von drei Monaten wurde dafür die Mutter-Kind-Interaktion mittels Verhaltensbeobachtung erfasst. Bei n=351 der teilnehmenden Kinder (101 frühgeboren) wurde die allgemeine Intelligenz (IQ) im Alter von 11 Jahren und bei n=313 (85 frühgeboren) zusätzlich der höchste erreichte Schulabschluss bis 25 Jahren erhoben. Frühgeborene wiesen mit 11 Jahren einen signifikant niedrigeren IQ als Reifgeborene auf, nachdem für mögliche konfundierende Faktoren kontrolliert worden war. Nur bei Früh-, nicht aber bei Reifgeborenen zeigte sich ein signifikanter positiver Zusammenhang zwischen mütterlicher Responsivität und IQ. Für die Wahrscheinlichkeit einen höheren Schulabschluss (mind. Fachabitur) zu erreichen, fand sich weder ein signifikanter Effekt von Frühgeburtlichkeit noch von mütterlicher Responsivität.
Anhand von Daten der Mannheimer Risikokinderstudie, die sich mit der langfristigen Entwicklung von Kindern mit unterschiedlichen Risikobelastungen beschäftigt, wird gezeigt, wie Schutzfaktoren aufseiten des Kindes und seines familiären Umfelds im Verlauf der Entwicklung wirksam werden und zur Entstehung von Resilienz beitragen können. Eine besondere Rolle kommt dabei positiven frühen Eltern-Kind-Beziehungen zu (sowohl Mutter- als auch Vater-Kind-Interaktionen). Daneben spielen auch Interaktionserfahrungen im Alter von zwei Jahren des Kindes eine bedeutsame Rolle; diese schützen Risikokinder davor, eine ungünstige Entwicklung zu nehmen und tragen dazu bei, dass sich Kinder, die in psychosozialen Hochrisikofamilien aufwachsen, trotz ungünstiger „Startbedingungen“ positiv entwickeln. Neben Merkmalen der sozialen Umwelt nehmen auch sprachliche, sozial-emotionale und internale Kompetenzen des Kindes im Entwicklungsverlauf eine wichtige Rolle ein. Diese Kompetenzen ermöglichen es Risikokindern auch unter widrigen Lebensumständen (psychosoziale Hochrisikofamilien, Aufwachsen in Armutsverhältnissen) erfolgreich zu bestehen. Darüber hinaus zeigt die Arbeit, dass Resilienz ein Persönlichkeitsmerkmal ist, das ab dem frühen Erwachsenenalter eine hohe Stabilität besitzt. Mit diesen Befunden verweist die Arbeit auf die große Bedeutung der Resilienz bei der Vorhersage der langfristigen Entwicklung von Risikokindern.
Postpartale Depressionen sind häufige und schwerwiegende psychische Erkrankungen mit ungünstigem Einfluss auf die kindliche Entwicklung. Als Haupttransmissionsweg gilt die frühe Mutter-Kind-Interaktion. Über die langfristigen Auswirkungen auf die Kinder im Erwachsenenalter und die Rolle der Interaktion liegen kaum Ergebnisse vor. Im Rahmen der Mannheimer Risikokinderstudie wurden postpartale Depressionen bis zwei Jahre nach der Geburt erfasst. Die kindliche Entwicklung wurde fortlaufend und die Mutter-Kind-Interaktion im Alter von 3 Monaten standardisiert erhoben. 28 Kinder postpartal depressiver und 107 Kinder gesunder Mütter konnten mit 25 Jahren untersucht werden. Beeinträchtigungen der kognitiven und psychischen Entwicklung bei Kindern postpartal depressiver Mütter waren bis ins Erwachsenenalter nachweisbar. Responsives bzw. sensitives mütterliches Verhalten wirkte der negativen Entwicklung entgegen. Dies betont die Bedeutung einer hohen Qualität der Mutter-Kind-Interaktion für die Entwicklung von Risikokindern.