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Mit diesem Beitrag möchten wir aufzeigen, welchen Stellenwert psycho-physiologische Erhebungen in der Diagnostik von Fähigkeiten, Fertigkeiten und Verhaltensweisen haben. Über solche Verfahren lassen sich Stresserleben und negative Beanspruchungen zeitiger erkennen als durch Beobachtungen und Befragungen. Im Rahmen einer Pilotstudie zum Belastungserleben von Schulkindern wurden von uns Daten mittels standardisierter Fragebögen und physiologischer Messungen erhoben. Wir haben zunächst psycho-physiologische Beanspruchungszustände von Grundschulkindern im Tagesverlauf erfasst, weil der circadiane Rhythmus die prinzipielle Grundlage für alle Lebens- und Lernprozesse darstellt. Darauf basieren weiterführende Untersuchungen zu situations- und anforderungsbezogenen Beanspruchungen von Schülerinnen und Schülern, die schließlich auf das Erfassen von Beziehungen zwischen psycho-physiologischen Zuständen und Verhaltensbeobachtungen gerichtet sind. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus 24-Stunden-Messungen vorgestellt.
Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur Belastung und Beanspruchung von Kindern und Jugendlichen führten die Autorinnen Untersuchungen zur Entspannungsfähigkeit von nicht behinderten und behinderten Schülerinnen und Schülern durch. Die Fähigkeit zur Entspannung wird als wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von Leiszungsfähigkeit, Wohlbefinden und Gesundheit angesehen. Zugleich wird davon ausgegangen, dass es einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen psychosomatischen Auffälligkeiten und dem biologisch verankerten Reaktionsmuster Entspannung gibt. In drei unterschiedlichen Versuchsgruppen werden dazu physiologische Parameter mittels Blutdruck- und Hautwiderstandsmessungen erhoben. Die Untersuchungsergebnisse lassen Schlussfolgerungen für eine veränderte Unterrichts- und Lernprozessgestaltung zu.
In vergleichenden Untersuchungen zum Belastungserleben von Schulkindern wird dargestellt, welche Einschätzungen nicht behinderte und lernbehinderte Schülerinnen und Schüler bezüglich ihrer Belastung in schulischen und außer- schulischen Situationen vornehmen. In einem Gruppenvergleich wird herausgearbeitet, inwieweit gemeinsamer Unterricht in einer Allgemeinen Schule vs. dem Unterricht in einer Sonderschule zu Angst- und Stresserleben führt. Diese subjektiv bewussten Einschätzungen der Schülerinnen und Schüler werden mit Ergebnissen aus physiologischen Messungen verglichen, die im Heft 12/ 2002 dieser Zeitschrift dargestellt wurden.
Biologische Zeitstrukturen spielen im Tagesrhythmus eines jeden Menschen eine große Rolle und beeinflussen die Leistungsfähigkeit maßgeblich. In diesem Beitrag, der Teilergebnis einer Pilotstudie ist, wird dargestellt, wie mit Hilfe von Messungen des Hautwiderstandes dragestellt werden kann, in welchem Beanspruchungszustand lernbehinderte und nicht behinderte Grundschulkinder während eines Tages sind.
Modern biological analysis techniques supply scientists with various forms of data. One category of such data are the so called "expression data". These data indicate the quantities of biochemical compounds present in tissue samples. Recently, expression data can be generated at a high speed. This leads in turn to amounts of data no longer analysable by classical statistical techniques. Systems biology is the new field that focuses on the modelling of this information. At present, various methods are used for this purpose. One superordinate class of these methods is machine learning. Methods of this kind had, until recently, predominantly been used for classification and prediction tasks. This neglected a powerful secondary benefit: the ability to induce interpretable models. Obtaining such models from data has become a key issue within Systems biology. Numerous approaches have been proposed and intensively discussed. This thesis focuses on the examination and exploitation of one basic technique: decision trees. The concept of comparing sets of decision trees is developed. This method offers the possibility of identifying significant thresholds in continuous or discrete valued attributes through their corresponding set of decision trees. Finding significant thresholds in attributes is a means of identifying states in living organisms. Knowing about states is an invaluable clue to the understanding of dynamic processes in organisms. Applied to metabolite concentration data, the proposed method was able to identify states which were not found with conventional techniques for threshold extraction. A second approach exploits the structure of sets of decision trees for the discovery of combinatorial dependencies between attributes. Previous work on this issue has focused either on expensive computational methods or the interpretation of single decision trees a very limited exploitation of the data. This has led to incomplete or unstable results. That is why a new method is developed that uses sets of decision trees to overcome these limitations. Both the introduced methods are available as software tools. They can be applied consecutively or separately. That way they make up a package of analytical tools that usefully supplement existing methods. By means of these tools, the newly introduced methods were able to confirm existing knowledge and to suggest interesting and new relationships between metabolites.
Durch die Stilllegung der Kali-Gewinnung und -Produktion zwischen 1990 und 1993 sowie die begonnene Rekultivierung der Kali-Rückstandshalden haben sich die Salzfrachteintragsbedingungen für die Fließgwewässer im "Südharz-Kalirevier" in Thüringen zum Teil deutlich verändert. Aufgrund erheblich geringerer Salzeinträge in die Vorfluter Wipper und Bode ist es möglich geworden, zu einer ökologisch verträglichen Salzfrachtsteuerung überzugehen. Die Komplexität der zugrunde liegenden Stofftransportprozesse im Einzugsgebiet der Wipper macht es jedoch unumgänglich, den Steuerungsvorgang nicht nur durch reine Bilanzierungsvorgänge auf der betrachteten Steuerstrecke zu erfassen (so wie bisher praktiziert), sondern auch die Abflussdynamik im Fließgewässer und den Wasserhaushalt im Gebiet mit einzubeziehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen zum einen einer Vertiefung der Prozessverständnisse und der Interaktion von Wasserhaushalt, Abflussbildung sowie Stofftransport in bergbaubeeinflussten Einzugsgebieten am Beispiel der Unstrut bzw. ihrer relevanten Nebenflüsse. Zum anderen sollen sie zur Analyse und Bewertung eines Bewirtschaftungsplanes für die genannten Fließgewässer herangezogen werden können. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines prognosetauglichen Steuerungsinstrumentes, das für die Bewirtschaftung von Flusseinzugsgebieten unterschiedlicher Größe genutzt und unter den Rahmenbedingungen der bergbaubedingten salinaren Einträge effektiv zur Steuerung der anthropogenen Frachten eingesetzt werden kann. Die Quellen der anthropogen eingeleiteten Salzfracht sind vor allem die Rückstandshalden der stillgelegten Kaliwerke. Durch Niederschläge entstehen salzhaltige Haldenabwässer, die zum Teil ungesteuert über oberflächennahe Ausbreitungsvorgänge direkt in die Vorfluter gelangen, ein anderer Teil wird über die Speichereinrichtungen gefasst und gezielt abgestoßen. Durch Undichtigkeiten des Laugenstapelbeckens in Wipperdorf gelangen ebenfalls ungesteuerte Frachteinträge in die Wipper. Ein weiterer Eintragspfad ist zudem die geogene Belastung. Mit Hilfe detaillierter Angaben zu den oben genannten Eintragspfaden konnten Modellrechnungen im Zeitraum von 1992 bis 2003 durchgeführt werden. Durch die Ausarbeitung eines neuartigen Steuerungskonzeptes für das Laugenstapelbecken Wipperdorf, war es nun möglich, die gefasste Haldenlauge entsprechend der aktuellen Abflusssituation gezielt abstoßen zu können. Neben der modelltechnischen Erfassung der aktuellen hydrologischen Situation und der Vorgabe eines Chlorid-Konzentrationssteuerzieles für den Pegel Hachelbich, mussten dabei weitere Randbedingungen (Beckenkapazität, Beckenfüllstand, Mindestfüllstand, Kapazität des Ableitungskanals, usw.) berücksichtigt werden. Es zeigte sich, dass unter Anwendung des Steuerungskonzeptes die Schwankungsbreite der Chloridkonzentration insgesamt gesehen deutlich verringert werden konnte. Die Überschreitungshäufigkeiten bezüglich eines Grenzwertes von 2 g Chlorid/l am Pegel Hachelbich fielen deutlich, und auch die maximale Dauer einer solchen Periode konnte stark verkürzt werden. Kritische Situationen bei der modelltechnischen Frachtzusteuerung traten nur dann auf, wenn Niedrigwasserverhältnisse durch die Simulationsberechnungen noch unterschätzt wurden. Dies hatte deutliche Überschreitungen der Zielvorgaben für den Pegel Hachelbich zur Folge. Mit Hilfe des Steuerungsalgorithmus konnten desweiteren auch Szenarienberechnungen durchgeführt werden, um die Auswirkungen zukünftig zu erwartender Salzfrachten näher spezifizieren zu können. Dabei konnte festgestellt werden, dass Abdichtungsmaßnahmen der Haldenkörper sich direkt positiv auf die Entwicklung der Konzentration in Hachelbich auswirkten. Durch zusätzlich durchgeführte Langzeitszenarien konnte darüber hinaus nachgewiesen werden, dass langfristig eine Grenzwertfestlegung auf 1,5 g Chlorid/l in Hachelbich möglich ist, und die Stapelkapazitäten dazu ausreichend bemessen sind.
The Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) process using the new RAFT agent benzyldithiophenyl acetate is shown to be a powerful polymerization tool to synthesize novel well-defined amphiphilic diblock copolymers composed of the constant hydrophobic block poly(butyl acrylate) and of 6 different hydrophilic blocks with various polarities, namely a series of non-ionic, non-ionic comb-like, anionic and cationic hydrophilic blocks. The controlled character of the polymerizations was supported by the linear increase of the molar masses with conversion, monomodal molar mass distributions with low polydispersities and high degrees of end-group functionalization. The new macro-surfactants form micelles in water, whose size and geometry strongly depend on their composition, according to dynamic and static light scattering measurements. The micellization is shown to be thermodynamically favored, due to the high incompatibility of the blocks as indicated by thermal analysis of the block copolymers in bulk. The thermodynamic state in solution is found to be in the strong or super strong segregation limit. Nevertheless, due to the low glass transition temperature of the core-forming block, unimer exchange occurs between the micelles. Despite the dynamic character of the polymeric micellar systems, the aggregation behavior is strongly dependent on the history of the sample, i.e., on the preparation conditions. The aqueous micelles exhibit high stability upon temperature cycles, except for an irreversibly precipitating block copolymer containing a hydrophilic block exhibiting a lower critical solution temperature (LCST). Their exceptional stability upon dilution indicates very low critical micelle concentrations (CMC) (below 4∙10<sup>-4 g∙L<sup>-1). All non-ionic copolymers with sufficiently long solvophobic blocks aggregated into direct micelles in DMSO, too. Additionally, a new low-toxic highly hydrophilic sulfoxide block enables the formation of inverse micelles in organic solvents. The high potential of the new polymeric surfactants for many applications is demonstrated, in comparison to reference surfactants. The diblock copolymers are weakly surface-active, as indicated by the graduate decrease of the surface tension of their aqueous solutions with increasing concentration. No CMC could be detected. Their surface properties at the air/water interface confer anti-foaming properties. The macro-surfactants synthesized are surface-active at the interface between two liquid phases, too, since they are able to stabilize emulsions. The polymeric micelles are shown to exhibit a high ability to solubilize hydrophobic substances in water.
Quantified Boolean formulas (QBFs) play an important role in theoretical computer science. QBF extends propositional logic in such a way that many advanced forms of reasoning can be easily formulated and evaluated. In this dissertation we present our ZQSAT, which is an algorithm for evaluating quantified Boolean formulas. ZQSAT is based on ZBDD: Zero-Suppressed Binary Decision Diagram , which is a variant of BDD, and an adopted version of the DPLL algorithm. It has been implemented in C using the CUDD: Colorado University Decision Diagram package. The capability of ZBDDs in storing sets of subsets efficiently enabled us to store the clauses of a QBF very compactly and let us to embed the notion of memoization to the DPLL algorithm. These points led us to implement the search algorithm in such a way that we could store and reuse the results of all previously solved subformulas with a little overheads. ZQSAT can solve some sets of standard QBF benchmark problems (known to be hard for DPLL based algorithms) faster than the best existing solvers. In addition to prenex-CNF, ZQSAT accepts prenex-NNF formulas. We show and prove how this capability can be exponentially beneficial.
Im vorliegenden Buch werden die Grundlagen der Förderung von Kindern mit bereichsübergreifenden Lernstörungen dargestellt. Im Blickfeld stehen zunächst die Charakterisierung der Zielgruppe (Definition, Klassifikation, Ursachen- und Entstehungsmodelle) und lern-lehrtheoretische Grundlagen. Den größten Raum nehmen die vorbereitende und begleitende Diagnostik und die Planung und Durchführung der Förderung ein. Die Ergebnisse eines mehrjährigen Forschungsprogramms des Autors tragen dazu bei zu erkennen, wenn Lernangebote bei einem Kind nicht erfolgreich sind, und ein Programm zu gestalten, die Lernentwicklung dieses Kindes voran bringt. Für die Diagnostik und den Förderunterricht, die Motivationsförderung und die Entwicklung der Lernfähigkeit finden sich zahlreiche erprobte Handlungsvorschläge. Die Publikation ist als Praxishandbuch und Anregung für die Reflexion und Weiterentwicklung der Förderkompetenz konzipiert.