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Algorithmen als Dozierende?
(2023)
Auf maschinellem Lernen basierende Tools haben schon längst Einzug in unseren Alltag gefunden und so konnten auch in der Lehrkräftebildung erste Anwendungen entwickelt, erprobt und evaluiert werden. Im Teilprojekt Physikdidaktik des Schwerpunktes 2 „Schulpraktische Studien“ wurden auf Basis eines Rahmenmodells für Reflexion (Nowak et al., 2019) automatisierte Analysemethoden (Wulff et al., 2020) entwickelt und fanden Einzug in universitäre fachdidaktische Lehre (Mientus et al., 2021a). Mit dem Projekt konnten Potenziale KI-basierter Unterstützung aufgezeigt und verstetigt sowie spezifische Herausforderungen identifiziert werden. Dieser Beitrag skizziert ausgewählte Anwendungsmöglichkeiten und weiterführende Forschungen unter dem Gesichtspunkt der Akzeptanz computerunterstützter Lehre.
In diesem Beitrag wird ein geplantes digitales Lehrkonzept für die universitäre Begleitung des Praxissemesters in den Fächern Biologie und Mathematik vorgestellt. Darin setzen sich Studierende im Praxissemester selbstständig fachspezifische Schwerpunkte für die Planung, Durchführung und Reflexion von Unterrichtsprojekten in der Schule. Optimalerweise ergibt sich aus den Unterrichtsprojekten auch eine fachbezogene Fragestellung, die von den Studierenden im Zuge Forschenden Lernens ergründet werden kann. Begleitet wird der gesamte Prozess durch systematisch angeleitete E-Peer-Assessments (E-PA). Dabei treten Studierende in Peers in den digitalen, schriftlichen Dialog über Unterricht und durchlaufen gemeinsam Reflexions- und Feedbackschleifen, welche durch die universitäre Seminarleitung instruiert werden.
This short paper sets out to propose a novel and interesting learning design that facilitates for cooperative learning in which students do not conduct traditional group work in an asynchronous online education setting. This learning design will be explored in a Small Private Online Course (SPOC) among teachers and school managers at a teacher education. Such an approach can be made possible by applying specific criteria commonly used to define collaborative learning. Collaboration can be defined, among other things, as a structured way of working among students that includes elements of co-laboring. The cooperative learning design involves adapting various traditional collaborative learning approaches for use in an online learning environment. A critical component of this learning design is that students work on a self-defined case project related to their professional practices. Through an iterative process, students will receive ongoing feedback and formative assessments from instructors and follow students at specific points, meaning that co-constructing of knowledge and learning takes place as the SPOC progresses. This learning design can contribute to better learning experiences and outcomes for students, and be a valuable contribution to current research discussions on learning design in Massive Open Online Courses (MOOCs).
Loss of expertise in the fields of Nuclear- and Radio-Chemistry (NRC) is problematic at a scientific and social level. This has been addressed by developing a MOOC, in order to let students in scientific matters discover all the benefits of NRC to society and improving their awareness of this discipline. The MOOC “Essential Radiochemistry for Society” includes current societal challenges related to health, clean and sustainable energy for safety and quality of food and agriculture.
NRC teachers belonging to CINCH network were invited to use the MOOC in their teaching, according to various usage models: on the basis of these different experiences, some usage patterns were designed, describing context characteristics (number and age of students, course), activities’ scheduling and organization, results and students’ feedback, with the aim of encouraging the use of MOOCs in university teaching, as an opportunity for both lecturers and students. These models were the basis of a “toolkit for teachers”. By experiencing digital teaching resources created by different lecturers, CINCH teachers took a first meaningful step towards understanding the worth of Open Educational Resources (OER) and the importance of their creation, adoption and sharing for knowledge progress. In this paper, the entire path from MOOC concept to MOOC different usage models, to awareness-raising regarding OER is traced in conceptual stages.
Das Projekt beschäftigt sich mit der visuellen Wirkungsdimension von Lyrik und der Möglichkeit ihrer analytischen Beschreibung. Dafür werden die Anordnung von Versen und Wörtern, Auszeichnungen und andere typographische Strukturen von nicht experimentellen Gedichten seit Ende des 18. Jahrhunderts im Rahmen von Modellanalysen untersucht.
Anchored in ink
(2023)
This book serves as a gateway to the Elementa grammaticae Huronicae, an eighteenth-century grammar of the Wendat (‘Huron’) language by Jesuit Pierre-Philippe Potier (1708–1781). The volume falls into three main parts. The first part introduces the grammar and some of its contexts, offering information about the Huron-Wendat and Wyandot, the early modern Jesuit mission in New France and the Jesuits’ linguistic output. The heart of the volume is made up by its second part, a text edition of the Elementa. The third part presents some avenues of research by way of specific case studies.
Christian (von) Rother, Chef der Preußischen Seehandlung 1820–1848, ist vermutlich die prägendste Gestalt der Institution im 19. Jahrhundert. Seine Lebensgeschichte als Sohn eines schlesischen Bauern zeugt von sozialem Aufstieg und einer eindrucksvollen Beamtenkarriere. Rother formte die Seehandlung zu einem Konglomerat von gewerblichen Unternehmen, die durch Bankengeschäfte, Chausseebauprogramme und das Engagement des Staates in der Wirtschaftsförderung leistungsstark gemacht werden sollten. Der Erfolg blieb allerdings unterschiedlich. In den 1840er Jahren stießen diese Bemühungen darüber hinaus auf Kritik von unternehmerischen Konkurrenten. Bleibende Bedeutung behauptete eine von Rother gegründete soziale Einrichtung, die in Berlin ansässige Rother-Stiftung für arme und unverheiratete Töchter von Beamten und Offizieren.
Sensorimotor control can be impaired by slacked muscle spindles. This was shown for reflex responses and, recently, also for muscular stability in the sense of Adaptive Force (AF). The slack in muscle spindles was generated by contracting the lengthened muscle followed by passive shortening. AF was suggested to specifically reflect sensorimotor control since it requires tension-length control in adaptation to an increasing load. This study investigated AF parameters in reaction to another, manually performed slack procedure in a preselected sample (n = 13). The AF of 11 elbow and 12 hip flexors was assessed by an objectified manual muscle test (MMT) using a handheld device. Maximal isometric AF was significantly reduced after manual spindle technique vs. regular MMT. Muscle lengthening started at 64.93 & PLUSMN; 12.46% of maximal voluntary isometric contraction (MVIC). During regular MMT, muscle length could be maintained stable until 92.53 & PLUSMN; 10.12% of MVIC. Hence, muscular stability measured by AF was impaired after spindle manipulation. Force oscillations arose at a significantly lower level for regular vs. spindle. This supports the assumption that they are a prerequisite for stable adaptation. Reduced muscular stability in reaction to slack procedures is considered physiological since sensory information is misled. It is proposed to use slack procedures to test the functionality of the neuromuscular system, which is relevant for clinical practice.
The color red has been implicated in a variety of social processes, including those involving mating. While previous research suggests that women sometimes wear red strategically to increase their attractiveness, the replicability of this literature has been questioned. The current research is a reasonably powered conceptual replication designed to strengthen this literature by testing whether women are more inclined to display the color red 1) during fertile (as compared with less fertile) days of the menstrual cycle, and 2) when expecting to interact with an attractive man (as compared with a less attractive man and with a control condition). Analyses controlled for a number of theoretically relevant covariates (relationship status, age, the current weather). Only the latter hypothesis received mixed support (mainly among women on hormonal birth control), whereas results concerning the former hypothesis did not reach significance. Women (N = 281) displayed more red when expecting to interact with an attractive man; findings did not support the prediction that women would increase their display of red on fertile days of the cycle. Findings thus suggested only mixed replicability for the link between the color red and psychological processes involving romantic attraction. They also illustrate the importance of further investigating the boundary conditions of color effects on everyday social processes.
Understanding the origin of inefficient photocurrent generation in organic solar cells with low energy offset remains key to realizing high-performance donor-acceptor systems. Here, we probe the origin of field-dependent free-charge generation and photoluminescence in wnon-fullereneacceptor (NFA)-based organic solar cells using the polymer PM6 and the NFA Y5-a non-halogenated sibling to Y6, with a smaller energetic offset to PM6. By performing time-delayed collection field (TDCF) measurements on a variety of samples with different electron transport layers and active layer thickness, we show that the fill factor and photocurrent are limited by field-dependent free charge generation in the bulk of the blend. We also introduce a new method of TDCF called m-TDCF to prove the absence of artifacts from non-geminate recombination of photogenerated and dark charge carriers near the electrodes. We then correlate free charge generation with steady-state photoluminescence intensity and find perfect anticorrelation between these two properties. Through this, we conclude that photocurrent generation in this low-offset system is entirely controlled by the field-dependent dissociation of local excitons into charge-transfer states. (c) 2023 Author(s).
Background: Assessing short-term growth in humans is still fraught with difficulties. Especially when looking for small variations and increments, such as mini growth spurts, high precision instruments or frequent measurements are necessary. Daily measurements however require a lot of effort, both for anthropologists and for the subjects. Therefore, new sophisticated approaches are needed that reduce fluctuations and reveal underlying patterns.
Objectives: Changepoints are abrupt variations in the properties of time series data. In the context of growth, such variations could be variation in mean height. By adjusting the variance and using different growth models, we assessed the ability of changepoint analysis to analyse short-term growth and detect mini growth spurts.
Sample and Methods: We performed Bayesian changepoint analysis on simulated growth data using the bcp package in R. Simulated growth patterns included stasis, linear growth, catch-up growth, and mini growth spurts. Specificity and a normalised variant of the Matthews correlation coefficient (MCC) were used to assess the algorithm’s performance. Welch’s t-test was used to compare differences of the mean.
Results: First results show that changepoint analysis can detect mini growth spurts. However, the ability to detect mini growth spurts is highly dependent on measurement error. Data preparation, such as ranking and rotating time series data, showed negligible improvements. Missing data was an issue and may affect the prediction quality of the classification metrics.
Conclusion: Changepoint analysis is a promising tool to analyse short-term growth. However, further optimisation and analysis of real growth data is needed to make broader generalisations.
Background
Machine learning models promise to support diagnostic predictions, but may not perform well in new settings. Selecting the best model for a new setting without available data is challenging. We aimed to investigate the transportability by calibration and discrimination of prediction models for cognitive impairment in simulated external settings with different distributions of demographic and clinical characteristics.
Methods
We mapped and quantified relationships between variables associated with cognitive impairment using causal graphs, structural equation models, and data from the ADNI study. These estimates were then used to generate datasets and evaluate prediction models with different sets of predictors. We measured transportability to external settings under guided interventions on age, APOE & epsilon;4, and tau-protein, using performance differences between internal and external settings measured by calibration metrics and area under the receiver operating curve (AUC).
Results
Calibration differences indicated that models predicting with causes of the outcome were more transportable than those predicting with consequences. AUC differences indicated inconsistent trends of transportability between the different external settings. Models predicting with consequences tended to show higher AUC in the external settings compared to internal settings, while models predicting with parents or all variables showed similar AUC.
Conclusions
We demonstrated with a practical prediction task example that predicting with causes of the outcome results in better transportability compared to anti-causal predictions when considering calibration differences. We conclude that calibration performance is crucial when assessing model transportability to external settings.
A degree course in IT and business administration solely for women (FIW) has been offered since 2009 at the HTW Berlin – University of Applied Sciences. This contribution discusses student motivations for enrolling in such a women only degree course and gives details of our experience over recent years. In particular, the approach to attracting new female students is described and the composition of the intake is discussed. It is shown that the women-only setting together with other factors can attract a new clientele for computer science.
Im beruflichen Lehramt bilden sowohl der Mangel an Studierenden als auch hohe Abbruchquoten bzw. die Abwanderung in Unternehmen eine permanente Herausforderung, der im Rahmen des Projekts „FACE – Berufliches Lehramt“ (gefördert im Kontext der 3. Phase der Qualitätsoffensive Lehrerbildung) mit unterschiedlichen Maßnahmen begegnet werden soll. Die Entwicklungs- und Unterstützungsmaßnahmen im gewerblich-technischen Lehramt am Standort Freiburg fokussieren insbesondere die Aspekte Kohärenz und Professionsorientierung – zukünftig forciert durch studentische Reflexionsprozesse. Diese werden durch die Entwicklung eines Pilotstudiengangs ergänzt, welcher eine 52-wöchige betriebliche Praxis auf Facharbeiterebene (Facharbeiterbrief) in das Studium integriert. Darüber hinaus finden Facetten von Heterogenität/Inklusion und Deutsch als Zweitsprache/Deutsch als Fremdsprache (DaZ/DaF) als Querschnittskompetenzen Eingang in das Studium. Die in allen Bereichen erworbenen Handlungskompetenzen werden in den Schulpraxisphasen erprobt und anschließend kritisch-konstruktiv in Reflexionsseminaren aufgearbeitet. Im folgenden Beitrag soll kurz auf die Entstehung des Pilotstudiengangs unter reflexiven Aspekten eingegangen werden.
Lehrkräfte aller Fächer benötigen informatische Kompetenzen, um der wachsenden Alltagsrelevanz von Informatik und aktuell gültigen Lehrplänen gerecht zu werden. Beispielsweise verweist in Sachsen der Lehrplan für das Fach Gemeinschaftskunde, Rechtserziehung und Wirtschaft am Gymnasium mit dem für die Jahrgangsstufe 11 vorgesehenem Thema „Digitalisierung und sozialer Wandel“ auf Künstliche Intelligenz (KI) und explizit auf die Bedeutung der informatischen Bildung. Um die nötigen informatischen Grundlagen zu vermitteln, wurde für Lehramtsstudierende des Faches Politik ein Workshop erarbeitet, der die Grundlagen der Funktionsweise von KI anhand von überwachtem maschinellen Lernen in neuronalen Netzen vermittelt. Inhalt des Workshops ist es, mit Bezug auf gesellschaftliche Implikationen wie Datenschutz bei Trainingsdaten und algorithmic bias einen informierten Diskurs zu politischen Themen zu ermöglichen. Ziele des Workshops für Lehramtsstudierende mit dem Fach Politik sind: (1) Aufbau informatischer Kompetenzen in Bezug zum Thema KI, (2) Stärkung der Diskussionsfähigkeiten der Studierenden durch passende informatische Kompetenzen und (3) Anregung der Studierenden zum Transfer auf passende Themenstellungen im Politikunterricht. Das Evaluationskonzept umfasst eine Pre-Post-Befragung zur Zuversicht zur Vermittlungskompetenz unter Bezug auf maschinelles Lernen in neuronalen Netzen im Unterricht, sowie die Analyse einer abschließenden Diskussion. Für die Pre-Post-Befragung konnte eine Steigerung der Zuversicht zur Vermittlungskompetenz beobachtet werden. Die Analyse der Diskussion zeigte das Bewusstsein der Alltagsrelevanz des Themas KI bei den Teilnehmenden, aber noch keine Anwendung der informatischen Inhalte des Workshops zur Stützung der Argumente in der Diskussion.
Die alleinige Ursache von Stottern ist weiterhin nicht abschließend geklärt. Auf neurofunktioneller und -morphologischer Ebene zeigen stotternde Personen Abweichungen in den Arealen, welche nicht nur für die Initiierung von sprechmotorischen Programmen, sondern auch für die Produktion und Perzeption von musikalischen Rhythmen zuständig sind. Unterschiede zu flüssigsprechenden Personen treten jedoch nicht nur im verbalen, sondern auch im nonverbal sensomotorischen Bereich auf, was auf eine Störung domänenübergreifender auditiv-motorischer Koordinationsprozesse hindeutet. Ausgehend davon wurde in einigen Studien postuliert, dass dem Störungsbild Stottern ein domänenübergreifendes Rhythmusdefizit zugrunde liegt. Im Gegensatz zu anderen Störungsbildern, welche auch Probleme in rhythmischen Aufgaben aufweisen, gibt es bis dato jedoch keine Intervention, welche dieses Defizit angeht. Es soll untersucht werden, ob ein nonverbales rhythmisches Training bei stotternden Kindern im Alter von zehn bis zwölf Jahren eine Verbesserung der sensomotorischen Synchronisationsfähigkeiten zur Folge hat. Zudem soll erforscht werden, ob es Transfereffekte auf die Sprechmotorik und Sprechflüssigkeit gibt. Für die vorliegende einfach verblindete Pilotstudie sollen 20 Kinder rekrutiert werden. Zehn davon werden randomisiert der Experimentalgruppe zugewiesen, welche das rhythmische Spiel Rhythm Workers über drei Wochen daheim auf einem Tablet spielen sollen. Die Kontrollgruppe spielt ein nicht-rhythmisches Bubble-Shooter-Spiel namens Frozen Bubble. Diese Studie könnte somit den Weg ebnen für technologieunterstützte Rehabilitationsmaßnahmen, welche darauf abzielen die rhythmisch-motorischen Defizite bei Stottern zu lindern.
Graphene is well-knownfor its unique combination of electricaland mechanical properties. However, its vanishing band gap limitsthe use of graphene in microelectronics. Covalent functionalizationof graphene has been a common approach to address this critical issueand introduce a band gap. In this Article, we systematically analyzethe functionalization of single-layer graphene (SLG) and bilayer graphene(BLG) with methyl (CH3) using periodic density functionaltheory (DFT) at the PBE+D3 level of theory. We also include a comparisonof methylated single-layer and bilayer graphene, as well as a discussionof different methylation options (radicalic, cationic, and anionic).For SLG, methyl coverages ranging from 1/8 to 1/1, (i.e.,the fully methylated analogue of graphane) are considered. We findthat up to a coverage theta of 1/2, graphene readily accepts CH3, with neighbor CH3 groups preferring trans positions. Above theta = 1/2, the tendency to accept further CH3 weakens and the lattice constant increases. The band gapbehaves less regularly, but overall it increases with increasing methylcoverage. Thus, methylated graphene shows potential for developingband gap-tuned microelectronics devices and may offer further functionalizationoptions. To guide in the interpretation of methylation experiments,vibrational signatures of various species are characterized by normal-modeanalysis (NMA), their vibrational density of states (VDOS), and infrared(IR) spectra, the latter two are obtained from ab initio moleculardynamics (AIMD) in combination with a velocity-velocity autocorrelationfunction (VVAF) approach.