Die internationale Schifffahrt erhofft sich mit der Entwicklung unbemannter Schiffe, die nur noch von Kontrollzentren an Land durch Personal überwacht werden und sonst durch Elektromotoren und Solarenergie betrieben und mit selbstlernenden Navigationsprogrammen ausgestattet weitgehend autark agieren, eine Einsparung von Transportkosten von über 20 %. Diese voranschreitende technische Entwicklung wird insbesondere das internationale Seerecht in Zukunft vor Herausforderungen stellen. Das Werk untersucht vor diesem Hintergrund primär die Kompatibilität dieser Schiffe mit dem Seerechtsübereinkommen. Zunächst wird eine Schiffsdefinition für den Vertrag entwickelt und eine Anwendung des Regelwerks auf autonome Schiffe überprüft. Dann wird auf Problemfelder wie die Einhaltung von Pflichten durch die Schiffe, die Notwendigkeit besonderer Schutzrechte vor allem in Bezug auf Zwangsmaßnahmen durch die Küstenstaaten an Bord und die Anwendbarkeit der bestehenden Piraterievorschriften auf diese Schiffe eingegangen. Weiter wirft die Arbeit die Frage auf, ob die Staatengemeinschaft, besonders mit Hinblick auf den maritimen Umweltschutz, nach dem Seerechtsübereinkommen eine Pflicht zur Förderung unbemannter Schiffe hat. Abschließend wird auf erforderliche Cyber Security Maßnahmen für diesen besonderen Schiffstyp eingegangen. Insgesamt zeigt sich nach dieser Analyse, dass das Seerechtsübereinkommen, mit überschaubaren Anpassungen, gut Anwendung auf autonome Schiffe finden kann.

Selbstwirksamkeitserwartungen spielen eine wichtige Rolle für das professionelle Verhalten von Lehrkräften im Unterricht (Tschannen-Moran et al., 1998) sowie für die Leistungen und das Verhalten der Schülerinnen und Schüler (Mojavezi & Tamiz, 2012). Selbstwirksamkeitserwartungen von Lehrkräften sind definiert als die Überzeugung von Lehrkräften, dass sie in der Lage sind, bestimmte Ziele in einer spezifischen Situation zu erreichen (Dellinger et al., 2008; Tschannen-Moran & Hoy, 2001). Aufgrund der bedeutenden Rolle der Lehrkräfte im Bildungssystem und in der Gesellschaft ist es wichtig, das Wohlbefinden, die Produktivität und die Wirksamkeit von Lehrkräften zu fördern (Kasalak & Dagyar, 2020). Empirische Befunde unterstreichen die positiven Effekte von Selbstwirksamkeitserwartungen bei Lehrkräften auf ihr Wohlbefinden (Perera & John, 2020) und auf das Lernen sowie die Leistungen der Schülerinnen und Schüler (Zee & Koomen, 2016). Dabei mangelt es jedoch an empirischer Forschung, die die Bedeutung von Selbstwirksamkeitserwartungen bei Lehramtsstudierende in der Lehrkräftebildung untersucht (Yurekli et al., 2020), insbesondere während schulpraktischen Ausbildungsphasen. Ausgehend von der Bedeutung eigener Unterrichtserfahrungen, die als mastery experience, d.h. als stärkste Quelle von Selbstwirksamkeit für Lehramtsstudierende, beschrieben wurden (Pfitzner-Eden, 2016b), werden in dieser Dissertation Praxiserfahrungen als Quelle von Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden und die Veränderung der Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden während der Lehrkräfteausbildung untersucht. Studie 1 konzentriert sich daher auf die Veränderung der Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden während kurzer praktischer Unterrichtserfahrungen im Vergleich zur Online-Lehre ohne Unterrichtserfahrung. Aufgrund inkonsistenter Befunde zu den wechselseitigen Beziehungen zwischen den Selbstwirksamkeitserwartungen von Lehrkräften und ihrem Unterrichtsverhalten (Holzberger et al., 2013; Lazarides et al., 2022) wurde in Studie 2 der Zusammenhang zwischen der Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden und ihrem Unterrichtsverhalten während des Lehramtsstudiums untersucht. Da Feedback als verbale Überzeugung (verbal persuasion) dienen kann und somit eine wichtige Quelle für Selbstwirksamkeitserwartungen ist, die das Gefühl der Kompetenz stärkt (Pfitzner-Eden, 2016b), fokussiert Studie 2 den Zusammenhang zwischen der Veränderung der Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden und der wahrgenommenen Qualität des Peer-Feedbacks im Kontext kurzer schulpraktischer Erfahrungen während des Lehramtsstudiums. Darüber hinaus ist es für die Untersuchung der Veränderung von Selbstwirksamkeit bei Lehramtsstudierenden wichtig, individuelle Persönlichkeitsaspekte und spezifische Bedingungen der Lernumgebung in der Lehrkräftebildung zu untersuchen (Bach, 2022). Ausgehend von der Annahme, dass die Unterstützung von Reflexionsprozessen in der Lehrkräftebildung (Menon & Azam, 2021) und der Einsatz innovativer Lernsettings wie VR-Videos (Nissim & Weissblueth, 2017) die Entwicklung von Selbstwirksamkeitserwartungen von Lehramtsstudierenden fördern, werden in Studie 3 und Studie 4 Reflexionsprozesse bei Lehramtsstudierenden in Bezug auf ihre eigenen Unterrichtserfahrungen bzw. stellvertretenden Unterrichtserfahrungen anderer untersucht. Vor dem Hintergrund inkonsistenter Befunde und fehlender empirischer Forschung zu den Zusammenhängen zwischen Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden und verschiedenen Faktoren, die das Lernumfeld oder persönliche Merkmale betreffen, sind weitere empirische Studien erforderlich, die verschiedene Quellen und Zusammenhänge der Selbstwirksamkeitserwartungen von Lehramtsstudierenden während des Lehramtsstudiums untersuchen. In diesem Zusammenhang wird in der vorliegenden Dissertation der Frage nachgegangen, welche individuellen Merkmale und Lernumgebungen die Selbstwirksamkeit von Lehramtsstudierenden – insbesondere während kurzer schulpraktischer Phasen im Lehramtsstudium fördern können. Darüber hinaus schließt die Dissertation mit der Diskussion der Ergebnisse aus den vier Teilstudien ab, indem Stärken und Schwächen jeder Studie gesamtheitlich in den Blick genommen werden. Abschließend werden Limitationen und Implikationen für die weitere Forschung und die Praxis diskutiert.

Observational studies are an important tool for determining whether the findings from controlled experiments can be transferred into scenarios that are closer to subjects' real-life circumstances. A rigorous approach to observational studies involves collecting data from different sensors to comprehensively capture the situation of the subject. However, this leads to technical difficulties especially if the sensors are from different manufacturers, as multiple data collection tools have to run simultaneously. We present SensorHub, a system that can collect data from various wearable devices from different manufacturers, such as inertial measurement units, portable electrocardiographs, portable electroencephalographs, portable photoplethysmographs, and sensors for electrodermal activity. Additionally, our tool offers the possibility to include ecological momentary assessments (EMAs) in studies. Hence, SensorHub enables multimodal sensor data collection under real-world conditions and allows direct user feedback to be collected through questionnaires, enabling studies at home. In a first study with 11 participants, we successfully used SensorHub to record multiple signals with different devices and collected additional information with the help of EMAs. In addition, we evaluated SensorHub's technical capabilities in several trials with up to 21 participants recording simultaneously using multiple sensors with sampling frequencies as high as 1000 Hz. We could show that although there is a theoretical limitation to the transmissible data rate, in practice this limitation is not an issue and data loss is rare. We conclude that with modern communication protocols and with the increasingly powerful smartphones and wearables, a system like our SensorHub establishes an interoperability framework to adequately combine consumer-grade sensing hardware which enables observational studies in real life.

According to Radzikowski’s celebrated results, bisolutions of a wave operator on a globally hyperbolic spacetime are of the Hadamard form iff they are given by a linear combination of distinguished parametrices i2(G˜aF−G˜F+G˜A−G˜R) in the sense of Duistermaat and Hörmander [Acta Math. 128, 183–269 (1972)] and Radzikowski [Commun. Math. Phys. 179, 529 (1996)]. Inspired by the construction of the corresponding advanced and retarded Green operator GA, GR as done by Bär, Ginoux, and Pfäffle {Wave Equations on Lorentzian Manifolds and Quantization [European Mathematical Society (EMS), Zürich, 2007]}, we construct the remaining two Green operators GF, GaF locally in terms of Hadamard series. Afterward, we provide the global construction of i2(G˜aF−G˜F), which relies on new techniques such as a well-posed Cauchy problem for bisolutions and a patching argument using Čech cohomology. This leads to global bisolutions of the Hadamard form, each of which can be chosen to be a Hadamard two-point-function, i.e., the smooth part can be adapted such that, additionally, the symmetry and the positivity condition are exactly satisfied.

Die aktuelle COVID-19-Pandemie zeigt deutlich, wie sich Infektionskrankheiten weltweit verbreiten können. Neben Viruserkrankungen breiten sich auch multiresistente bakterielle Erreger weltweit aus. Dementsprechend besteht ein hoher Bedarf, durch frühzeitige Erkennung Erkrankte zu finden und Infektionswege zu unterbrechen. Herkömmliche kulturelle Verfahren benötigen minimalinvasive bzw. invasive Proben und dauern für Screeningmaßnahmen zu lange. Deshalb werden schnelle, nichtinvasive Verfahren benötigt. Im klassischen Griechenland verließen sich die Ärzte unter anderem auf ihren Geruchssinn, um Infektionen und andere Krankheiten zu differenzieren. Diese charakteristischen Gerüche sind flüchtige organische Substanzen (VOC), die im Rahmen des Metabolismus eines Organismus entstehen. Tiere, die einen besseren Geruchssinn haben, werden trainiert, bestimmte Krankheitserreger am Geruch zu unterscheiden. Allerdings ist der Einsatz von Tieren im klinischen Alltag nicht praktikabel. Es bietet sich an, auf technischem Weg diese VOCs zu analysieren. Ein technisches Verfahren, diese VOCs zu unterscheiden, ist die Ionenmobilitätsspektrometrie gekoppelt mit einer multikapillaren Gaschromatographiesäule (MCC-IMS). Hier zeigte sich, dass es sich bei dem Verfahren um eine schnelle, sensitive und verlässliche Methode handelt. Es ist bekannt, dass verschiedene Bakterien aufgrund des Metabolismus unterschiedliche VOCs und damit eigene spezifische Gerüche produzieren. Im ersten Schritt dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Bakterien in-vitro nach einer kurzen Inkubationszeitzeit von 90 Minuten anhand der VOCs differenziert werden können. Hier konnte analog zur Diagnose in biochemischen Testreihen eine hierarchische Klassifikation der Bakterien erfolgen. Im Gegensatz zu Bakterien haben Viren keinen eigenen Stoffwechsel. Ob virusinfizierte Zellen andere VOCs als nicht-infizierte Zellen freisetzen, wurde an Zellkulturen überprüft. Hier konnte gezeigt werden, dass sich die Fingerprints der VOCs in Zellkulturen infizierter Zellen mit Respiratorischen Synzytial-Viren (RSV) von nicht-infizierten Zellen unterscheiden. Virusinfektionen im intakten Organismus unterscheiden sich von den Zellkulturen dadurch, dass hier neben Veränderungen im Zellstoffwechsel auch durch Abwehrmechanismen VOCs freigesetzt werden können. Zur Überprüfung, inwiefern sich Infektionen im intakten Organismus ebenfalls anhand VOCs unterscheiden lassen, wurde bei Patienten mit und ohne Nachweis einer Influenza A Infektion als auch bei Patienten mit Verdacht auf SARS-CoV-2 (Schweres-akutes-Atemwegssyndrom-Coronavirus Typ 2) Infektion die Atemluft untersucht. Sowohl Influenza-infizierte als auch SARS-CoV-2 infizierte Patienten konnten untereinander und von nicht-infizierten Patienten mittels MCC-IMS Analyse der Atemluft unterschieden werden. Zusammenfassend erbringt die MCC-IMS ermutigende Resultate in der schnellen nichtinvasiven Erkennung von Infektionen sowohl in vitro als auch in vivo.