Making sound visible-a simple schlieren imaging setup for schools

Sound is an interesting topic for physics lessons at all ages. However, it is difficult to illustrate this ubiquitous phenomenon and many models do not adequately represent the properties of sound and thus promote unwanted conceptions. The experiment presented here avoids this by visualising sound itself with the help of the schlieren technique. For this purpose, an easily reproducible variant of a schlieren setup is presented. The simple setup is described in detail. © 2021 The Author(s). Published by IOP Publishing Lt

Soils of Boone county

"May, 1951.""Prepared by University of Missouri, College of Agriculture, Dept. of Soils.

Increasing homeowners’ insulation activity in Germany - A theoretically and empirically grounded agent-based model analysis

How is it possible to increase homeowners’ insulation activity? Answering this question is key to successful policies regarding energy-efficient buildings worldwide. In Germany, doubling today’s insulation rate of about 1% is an important element for reaching the government’s target of an 80% reduction in energy demand in the building sector by 2050. This thesis uses an agent-based model analysis to improve the understanding of homeowners’ insulation activity and to explore new approaches aiming at its increase in Germany. Two agent-based models were developed and utilized. The first model was developed mainly based on insights derived from a structured literature review. The second emerged from the previous one, incorporating the results of an online survey conducted among 275 homeowners. The results indicate that homeowners’ economic means have little influence on their decision to install insulation. Instead, their insulation decision-making is mostly affected by situational factors and their attitudes towards insulation. Situational factors, such as the condition of the building, are important because they initiate homeowners’ individual decision-making processes on insulation. The simulation results show that improving homeowners’ attitudes about insulation by providing information has a comparatively low potential for increasing their insulation activity. Out of the policy options this thesis explored, the introduction of an obligation to insulate the walls within one year after change of house ownership was found to have the greatest impact on homeowners’ insulation activity. The research has been published in the scope of three peer-reviewed articles: Friege, Jonas, and Emile J. L. Chappin. “Modelling decisions on energy-efficient renovations: a review.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 39 (2014): 196-208. Friege, Jonas, Georg Holtz, and Emile J. L. Chappin. “Exploring Homeowners’ Insulation Activity.” Journal of Artificial Societies & Social Simulation 19.1 (2016). Friege, Jonas. “Increasing homeowners’ insulation activity in Germany: An empirically grounded agent-based model analysis.” Energy and Buildings 128 (2016): 756-771. 2 MODELING DECISIONS ON ENERGY-EFFICIENT RENOVATIONS Originally published as: Friege, J. and Chappin, E., 2014. Modelling decisions on energy-efficient renovations: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, pp.196-208. 3 EXPLORING HOMEOWNERS’ INSULATION ACTIVITY Originally published as: Friege, J., Holtz, G. and Chappin, E.J., 2016. Exploring Homeowners' Insulation Activity. Journal of Artificial Societies & Social Simulation, 19(1). 4 INCREASING HOMEOWNERS’ INSULATION ACTIVITY IN GERMANY Originally published as: Friege, J., 2016. Increasing homeowners’ insulation activity in Germany – An empirically grounded agent-based model analysis. Journal Energy and Buildings, 128, 756–771.</p

Enquete-Kommission: Minimierungsgebot oder Leitplankenkonzept

In ihrer ersten Arbeitsperiode hat die Enquete-Kommission Schutz des Menschen und der Umwelt vier Managementregeln erarbeitet, die das Leitbild nachhaltige Entwicklung konkretisieren. Das erneuerte Mandat für die Kommission (1995-1998) läuft praktisch darauf hinaus, diese operationalisierbar zu machen. Soll dabei dem Minimierungsgebot oder dem Leitplankenkonzept eine größere Bedeutung zukommen

Optische Blackboxes im Optik-Anfangsunterricht

Aussagen über die Funktionsweise und damit auch den Inhalt komplexer Systeme zu erhalten steht im Mittelpunkt der Auseinandersetzung mit Blackboxes, welches nicht nur in der Physikausbildung sondern auch in anderen Naturwissenschaften und der Psychologie erfolgt. Während elektrische Blackboxes vielfältig evaluiert sind, gibt es für optische Blackboxes lediglich Ideen zur Gestaltung.In der hier ausschnitthaft vorgestellten empirischen Studie (N>200) wurden optische Blackboxes für den Anfangsunterricht Optik in Niedersachsen entwickelt und in einer Unterrichtssequenz evaluiert. Um Einblicke in eine förderliche Lernumgebung eben dieser Aufgabenformate zu erhalten, wurde auf ein 2x2 Design zurückgegriffen und sowohl die Form des Feedbacks als auch der Anleitungsgrad der Aufgaben variiert. Neben dem Fachwissen der Schülerinnen und Schüler wurden auch Aspekte der Motivation zu verschiedenen Zeitpunkten mittels Fragebogen erhoben.In der Auswertung wird auf den Schwierigkeitsgrad der Blackboxes eingegangen sowie mit der Skala „Interesse und Spaß“ ein Teil der verwendeten Motivationsskala hinsichtlich Gender-Effekt betrachtet

"Denken Sie wirklich ich könnte logisch denken?" - wie Lernende mathematische und physikalische Darstellungsformen sortieren

Tabellen, Graphen, Bilder, Formeln und Texte - all diese Darstellungsformen mathematischer und physikalischer Natur werden im Physikunterricht vielfältig genutzt und sind in der Regel mitei-nander verknüpft. Ziel dieser Studie ist es herauszufinden, welche Zusammenhänge die Schülerin-nen und Schüler zwischen den Darstellungen sehen und wie sie diese begründen. In der vorliegen-den Studie (N=229, 10. Jahrgangsstufe) sollten Gymnasialschülerinnen und -schüler 26 Darstel-lungen aus o.g. Kategorien zum Themenfeld 'Dynamik' im Stil einer Sortieraufgabe sinnvoll zu Gruppen sortieren. Zu jeder Gruppe sollte weiterhin eine kurze schriftliche Begründung angegeben werden, weshalb ausgerechnet diese Darstellungen als zusammengehörig empfunden wurden. Die denkbaren Sortierungen waren dabei nicht - wie bei einer Zuordnungsaufgabe - eindeutig, sondern vielfältig. Untersucht wurden mögliche Muster in der Zusammenstellung der Gruppen und in den Begründungen. Erste Ergebnisse werden hier präsentiert

Das EU-Projekt SAILS: Inquiry learning and assessment strategies

Ziel des europäischen Projekts SAILS (Strategies for Assessment of Inquiry Learning in Science; Laufzeit 2012-2015) stellt die Unterstützung von Lehrkräften beim Einsatz forschend-entdeckender Unterrichtskonzeptionen in der Sekundarstufe I und II dar. Der besondere Fokus liegt dabei auf der Integration von Lernerfolgsmessungen während Phasen des forschend-entdeckenden Lernens zur Steuerung des Lernfortschritts (formative assessment). Das Projekt SAILS wird vorgestellt und es wird über Ergebnisse aus den Kooperationsprojekten zwischen Lehrkräften und Fachdidaktikern berichte

Optische Blackboxes im Optik-Anfangsunterricht

Aussagen über die Funktionsweise und damit auch den Inhalt komplexer Systeme zu erhalten steht im Mittelpunkt der Auseinandersetzung mit Blackboxes, welches nicht nur in der Physikausbildung sondern auch in anderen Naturwissenschaften und der Psychologie erfolgt. Während elektrische Blackboxes vielfältig evaluiert sind, gibt es für optische Blackboxes lediglich Ideen zur Gestaltung.In der hier ausschnitthaft vorgestellten empirischen Studie (N>200) wurden optische Blackboxes für den Anfangsunterricht Optik in Niedersachsen entwickelt und in einer Unterrichtssequenz evaluiert. Um Einblicke in eine förderliche Lernumgebung eben dieser Aufgabenformate zu erhalten, wurde auf ein 2x2 Design zurückgegriffen und sowohl die Form des Feedbacks als auch der Anleitungsgrad der Aufgaben variiert. Neben dem Fachwissen der Schülerinnen und Schüler wurden auch Aspekte der Motivation zu verschiedenen Zeitpunkten mittels Fragebogen erhoben.In der Auswertung wird auf den Schwierigkeitsgrad der Blackboxes eingegangen sowie mit der Skala „Interesse und Spaß“ ein Teil der verwendeten Motivationsskala hinsichtlich Gender-Effekt betrachtet

Concept maps for formative assessment: Creation and implementation of an automatic and intelligent evaluation method

Formative assessment is about providing and using feedback and diagnostic information. On this basis, further learning or further teaching should be adaptive and, in the best case, optimized. However, this aspect is difficult to implement in reality, as teachers work with a large number of students and the whole process of formative assessment, especially the evaluation of student performance takes a lot of time. To address this problem, this paper presents an approach in which student performance is collected through a concept map and quickly evaluated using Machine Learning techniques. For this purpose, a concept map on the topic of mechanics was developed and used in 14 physics classes in Germany. After the student maps were analysed by two human raters on the basis of a four-level feedback scheme, a supervised Machine Learning algorithm was trained on the data. The results show a very good agreement between the human and Machine Learning evaluation. Based on these results, an embedding in everyday school life is conceivable, especially as support for teachers. In this way, the teacher can use and interpret the automatic evaluation and use it in the classroom

Assessing prior knowledge types as predictors of academic achievement in the introductory phase of biology and physics study programmes using logistic regression

Background: Increasingly, high dropout rates in science courses at colleges and universities have led to discussions of causes and potential support measures of students. Students’ prior knowledge is repeatedly mentioned as the best predictor of academic achievement. Theory describes four hierarchically ordered types of prior knowledge, from declarative knowledge of facts to procedural application of knowledge. This study explores the relevance of these four prior knowledge types to academic achievement in the introductory phase of the two science subjects, biology and physics. Results: We assessed the knowledge types at the beginning and student achievement (measured by course completion) at the end of the first study year. We applied logistic regression models to evaluate the relationship between the knowledge types and academic achievement. First, we controlled for a well-established predictor of academic achievement (high school grade point average). Second, we added the knowledge types as predictors. For biology, we found that only knowledge about principles and concepts was a significant predictor in the first year. For physics, knowledge about concepts and principles as well as the ability to apply knowledge to problems was related to academic achievement. Conclusion: Our results concerning the knowledge types, which are of special relevance in biology and physics studies, could lead to effective measures, e.g. for identifying at-risk students and course guidance. Furthermore, the results provide a profound starting point for controlled intervention studies that systematically foster the identified relevant knowledge types in each subject and aim at a theory- and empirical-based optimization of pre- and introductory courses