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In the context of ecological risk assessment of chemicals, individual-based population models hold great potential to increase the ecological realism of current regulatory risk assessment procedures. However, developing and parameterizing such models is time-consuming and often ad hoc. Using standardized, tested submodels of individual organisms would make individual-based modelling more efficient and coherent. In this thesis, I explored whether Dynamic Energy Budget (DEB) theory is suitable for being used as a standard submodel in individual-based models, both for ecological risk assessment and theoretical population ecology. First, I developed a generic implementation of DEB theory in an individual-based modeling (IBM) context: DEB-IBM. Using the DEB-IBM framework I tested the ability of the DEB theory to predict population-level dynamics from the properties of individuals. We used Daphnia magna as a model species, where data at the individual level was available to parameterize the model, and population-level predictions were compared against independent data from controlled population experiments. We found that DEB theory successfully predicted population growth rates and peak densities of experimental Daphnia populations in multiple experimental settings, but failed to capture the decline phase, when the available food per Daphnia was low. Further assumptions on food-dependent mortality of juveniles were needed to capture the population dynamics after the initial population peak. The resulting model then predicted, without further calibration, characteristic switches between small- and large-amplitude cycles, which have been observed for Daphnia. We conclude that cross-level tests help detecting gaps in current individual-level theories and ultimately will lead to theory development and the establishment of a generic basis for individual-based models and ecology. In addition to theoretical explorations, we tested the potential of DEB theory combined with IBMs to extrapolate effects of chemical stress from the individual to population level. For this we used information at the individual level on the effect of 3,4-dichloroanailine on Daphnia. The individual data suggested direct effects on reproduction but no significant effects on growth. Assuming such direct effects on reproduction, the model was able to accurately predict the population response to increasing concentrations of 3,4-dichloroaniline. We conclude that DEB theory combined with IBMs holds great potential for standardized ecological risk assessment based on ecological models.
Einsatz mobiler Endgeräte zur Verbesserung der Lehrqualität in universitären Großveranstaltungen
(2013)
Im vorliegenden Beitrag wird gezeigt, wie mit Hilfe mobiler Endgeräte von Studierenden und einer geeigneten technischen Infrastruktur auch in sehr großen Lehrveranstaltungen mit mehreren hundert Studierenden Lerneraktivierende, kooperative Lernprozesse initiiert werden können. Der Artikel stellt das bereits etablierte methodisch-didaktische Konzept der ‚Peer Instruction‘ (PI) vor, referiert Erkenntnisse zu dessen Lernwirksamkeit und weist auf dessen Einsatzmöglichkeiten in Informatik- und wirtschaftswissenschaftlichen Veranstaltungen hin. Die Architektur sowie die Funktionalität der webbasierten Clients von Studierenden und Dozenten werden erörtert. Erste Evaluationsergebnisse zum Praxiseinsatz dieses Konzepts mit der an der Universität Paderborn entwickelten technischen Infrastruktur werden beschrieben und Perspektiven der Weiterentwicklung des Systems vorgestellt.
Development of competence-oriented curricula is still an important theme in informatics education. Unfortunately informatics curricula, which include the domain of logic programming, are still input-orientated or lack detailed competence descriptions. Therefore, the development of competence model and of learning outcomes' descriptions is essential for the learning process in this domain. A prior research developed both. The next research step is to formulate test items to measure the described learning outcomes. This article describes this procedure and exemplifies test items. It also relates a test in school to the items and shows which misconceptions and typical errors are important to discuss in class. The test result can also confirm or disprove the competence model. Therefore, this school test is important for theoretical research as well as for the concrete planning of lessons. Quantitative analysis in school is important for evaluation and improvement of informatics education.
The traditional purpose of algorithm in education is to prepare students for programming. In our effort to introduce the practically missing computing science into Czech general secondary education, we have revisited this purpose.We propose an approach, which is in better accordance with the goals of general secondary education in Czechia. The importance of programming is diminishing, while recognition of algorithmic procedures and precise (yet concise) communication of algorithms is gaining importance. This includes expressing algorithms in natural language, which is more useful for most of the students than programming. We propose criteria to evaluate such descriptions. Finally, an idea about the limitations is required (inefficient algorithms, unsolvable problems, Turing’s test). We describe these adjusted educational goals and an outline of the resulting course. Our experience with carrying out the proposed intentions is satisfactory, although we did not accomplish all the defined goals.
Der Täter hinter dem Täter
(2013)
Der internationale Standard CityGML ist zu einer zentralen Schnittstelle für die geometrische wie semantische Beschreibung von 3D-Stadtmodellen geworden. Das Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik (IGG) der Technischen Universität Berlin leistet mit ihren Entwicklung der 3D City Database und der Importer/Exporter Software einen entscheidenden Beitrag die Komplexität von CityGML-Daten in einer Geodatenbank intuitiv und effizient nutzen zu können. Die Software des IGG ist Open Source, unterstützte mit Oracle Spatial (ab Version 10g) aber bisher nur ein proprietäres Datenbank Management System (DBMS). Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde eine Portierung auf die freie Datenbank-Software PostgreSQL/PostGIS vorgenommen und mit der Performanz der Oracle-Version verglichen. PostGIS gilt als eine der ausgereiftesten Geodatenbanken und wurde in diesem Jahr mit dem Release der Version 2.0 nochmals um zahlreiche Funktionen und Features (u.a. auch 3D-Unterstützung) erweitert. Die Ergebnisse des Vergleiches sowie die umfangreiche Gegenüberstellung aller verwendeten Konzepte (SQL, PL, Java) geben Aufschluss auf die Charakteristika beider räumlicher DBMS und ermöglichen einen Erkenntnisgewinn über die Projektgrenzen hinaus.
Der Artikel über das Projekt eTeam der Stabsstelle eLearning stellt einen reinen Praxisbericht dar und befasst sich zunächst mit der Idee, die zur Entwicklung des Vorhabens führte, in dem studentische eLearning-Expertinnen und -Experten Lehrende bei der Umsetzung von Online-Elementen in Lehrveranstaltungen unterstützen. Mit drei Teams in verschiedenen Fakultäten, jeweils bestehend aus zwei studentischen Mitarbeitenden, machte sich das Projekt im Sommersemester (SoSe) 2010 auf den Weg, praktisch an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ausgeführt zu werden. Die Projektvorbereitungen, Erfahrungen aus dem Pilotdurchgang sowie die Sicht der Fakultäten auf das Konzept und den aktuellen Projektstand werden in diesem Artikel beleuchtet und thematisiert.
In this paper, we show how the theory of NP completeness can be introduced to students in secondary schools. The motivation of this research is that although there are difficult issues that require technical backgrounds, students are already familiar with demanding computational problems through games such as Sudoku or Tetris. Our intention is to bring together important concepts in the theory of NP completeness in such a way that students in secondary schools can easily understand them. This is part of our ongoing research about how to teach fundamental issues in Computer Science in secondary schools. We discuss what needs to be taught in which sequence in order to introduce ideas behind NP completeness to students without technical backgrounds.
LatteMATHEiato
(2013)
Eine zentrale Schwierigkeit des Lehrens an einer Hochschule besteht in der Heterogenität des Vorwissens der Studierenden. Vor dem Hintergrund, dass jedoch gerade das Vorwissen als einer der stärksten Prädiktoren des Lernerfolgs gilt (Hasselhorn, M., & Gold, A. (2009)), stellt sich die Frage, wie man diese Vorwissensunterschiede der Studienanfänger nivellieren kann. Dieser Bericht zeigt auf, welchen Versuch die Hochschule Furtwangen University (HFU) unternimmt, dem unterschiedlichen Vorwissen der Studierenden im Bereich der Mathematik- Grundlagenveranstaltungen durch medial aufbereitetes Selbstlernmaterial zu begegnen.