Context-Oriented Learning and Concept Mapping in Biology Education

Der Einfluss kontextorientierten Lernens auf das Interesse und die Lernleistung im naturwissenschaftlichen Unterricht ist nach wie vor ungeklärt. Um mögliche Lernschwierigkeiten beim kontextorientierten Lernen zu vermeiden, bieten sich verschiedene Möglichkeiten wie z.B. das Concept Mapping an, das als vielfältig einsetzbare und lernförderliche Methode gilt. Ausgehend von den heterogenen Annahmen und Befunden zum Einfluss kontextorientierten Lernens wird eine experimentelle Studie im Fach Biologie durchgeführt. Ein Ziel der Studie ist es, den Einfluss kontextorientierten Lernens auf das situationale Interesse und die Lernleistung zu untersuchen. Außerdem soll der Einfluss auf die Lernleistung in Kombination mit einer Wiederholung aufgeklärt werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Bedeutung individueller Lernvoraussetzungen beim kooperativen Lernen. Die Interventionsstudie im 2x2-Design, die von einem Testinstrumentarium an Videoaufnahmen, Messungen des situationalen Interesses sowie Leistungsmessungen zu mehreren Messzeitpunkten begleitet wird, umfasst fünf kooperative Lernsitzungen mit Interaktionsboxen zu Funktionsmodellen zum Herz und Blutkreislauf. Die Ergebnisse zeigen, dass das Lernen mit lebensweltlichen Kontexten entgegen den Erwartungen weder interessens- noch lernförderlich ist; allerdings ermöglicht die Kombination mit Concept Maps eine Erhöhung der Vernetzungsleistung. Videoaufnahmen geben Aufschluss darüber, welche Aussagen während des kooperativen Lernens mit Kontexten getroffen werden und wie diese in Zusammenhang zu dem situationalen Interesse und der Lernleistung stehen. Die Untersuchung der Wirksamkeit kooperativen Concept Mappings im Vergleich zum kooperativen Schreiben von Zusammenfassungen ergibt, dass Concept Mapping lernförderlich ist und die Wirksamkeit durch die kognitiven Fähigkeiten der Lernenden moderiert wird. Es zeigt sich, dass der Effekt des Concept Mappings vor allem für Lernende geringer kognitiver Fähigkeiten zum Tragen kommt, u.a., wenn sie in homogen zusammengesetzten Gruppen lernen. In der Studie gelingt es, einen Beitrag zur empirischen Prüfung des Einflusses kontextorientierten Lernens in Biologie zu liefern. Trotz erwartungswidriger Ergebnisse legitimiert diese Untersuchung kontextorientiertes Lernen, da es in Kombination mit anderen Unterstützungsmaßnahmen lernförderlich wirken kann. Die Studie liefert differenzierte Hinweise zur Effektivität von kooperativem Concept Mapping, insbesondere hinsichtlich der Abhängigkeit von den kognitiven Fähigkeiten und der Lerngruppenzusammensetzung. Darüber hinaus werden Ansatzpunkte für weitere biologiedidaktische Forschung bezüglich des themenspezifischen Einflusses lebensweltlicher Kontexte auf die Lernleistung gegeben.The influence of context-oriented learning on interest and achievement still lacks clarification. To foster learning with real-life contexts, concept mapping seems to be a reasonable learning method. Based on the diverse assumptions and mixed findings concerning the influence of context-oriented learning, an experimental study within biology education is conducted. One aim of the study is to investigate the influence of context-oriented learning on situational interest and achievement. Furthermore, the influence on achievement is tested in combination with a revision method. Special emphasis is placed on the influence of individual differences during cooperative learning. The 2-factorial intervention study is completed by various measurements like video records, questionnaires on situational interest and achievement tests, each at several points of time. The intervention phase includes five cooperative learning sessions about physical models of the heart and blood circulation. As the results show, context-oriented learning is neither conducive to situational interest nor to achievement. However, the combination with concept maps fosters networked knowledge. Video data show what kind of comments students make during cooperatively learning with real-life contexts and how these comments relate to situational interest and achievement. The analysis on the efficacy of cooperative concept mapping compared to cooperative writing summaries shows that concept mapping enhances learning achievement. Moreover, the effect of concept mapping is moderated by cognitive abilities and learning group composition so that students with low cognitive abilities learning in homogeneous groups benefit most from concept mapping. This research contributes to the empirical testing of the influence of context-oriented learning in biology education. Although the results do not confirm the potential of context-oriented learning, this study legitimates learning with real-life contexts as it supports learning in combination with concept mapping. The study gives detailed information on the effectiveness of cooperative concept mapping, particularly with regard to the dependence on cognitive abilities and learning group composition. In addition, this study suggests several indicators for future research in biology education concerning topic-specific influences of real-life contexts on achievement

Datenqualität in Rapid Prototyping Prozessen

Inhalt Die Technologien des Rapid Prototypings erreichen eine immer größer werdende Marktdurchdringung und erweitern die Möglichkeiten von Ingenieuren und Spezialisten angrenzender Fachbereiche. Je nach Datenursprung werden Schnittstellen wie Step oder STL genutzt oder es sind Zwischenschritte erforderlich, um die Daten aus 3D Scannern oder bildgebenden Quellen (CT; MRT) weiter zu verarbeiten. Dabei gibt es Fehler und Ungenauigkeiten in der Datenkette, die analysiert hier werden sollen. Aus den Kenntnissen über die Fehler sollen Methoden aufgezeigt werden, um die Datenqualität zu erhöhen, die Datenmengen zu verringern und die Prozesse zu stabilisieren.Data quality rapid prototyping processes The rapid prototyping technologies achieve a bigger market penetration and expand the capabilities of engineers and specialists fields. Depending on the data source interfaces such as Step or STL are used or there are intermediate steps required to process the data from 3D scanners or imaging sources such as CT, MRI or X-ray on. There are errors and inaccuracies in the data flow, which have to be analyzed. Methods are from the knowledge of the errors are pointed out, which will enable to increase the data quality and to make the process more stable

Anti-windup in mid-ranging control

The implementation of anti-windup methods in mid-rangingcontrol needs further attention. It is demonstrated how use of standard anti-windup schemes may give unnecessary performance degradation during saturation. The problem isillustrated for two separate systems, control of oxygen concentration in a bio-reactor and temperature controlof a cooling system. In the paper, guidelines are derived for how to design the standard anti-windup scheme to recover performance. As an alternative a modified anti-windup scheme for mid-ranging control is presented that minimizes the performance degradation during saturation

Bibliometric development of Naunyn–Schmiedeberg’s archives of pharmacology

Funding Information: We would like to thank Prof. Dr. Athineos Phillipu (University of Innsbruck, Austria) for his critical reading of the paper and Dr. Detlef Klüber from Springer Nature for supporting this project and stimulating discussions. Publisher Copyright: © 2022, The Author(s).Motivated by the 150-year anniversary of the Naunyn–Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology in 2023, we studied the bibliometric development of the journal. We evaluated data from Editorial Reports, Clarivate, and Springer Nature databases. Several parameters representing the journal’s performance, such as the impact factor and social impact, were analyzed over the years. We analyzed the journal’s meta-data and wrote an algorithm to retrieve cities and countries of origin. We could see a decrease in publications from Germany and an increase in papers from Brazil, China, Egypt, and Iran during the last years. The decrease in publications from Germany is probably a zeitgeist effect because this country places a strong emphasis on high-impact factor papers for academic promotion and winning grants. Germany was the country with the most publications throughout the 100 most-cited articles. Most of these articles were published between 1970 and 1990, when neurotransmitters were the most published topic. Klaus Starke (Freiburg) and Manfred Göthert (Bonn) were prominent drivers of this field. The most common topics nowadays are “Drugs for the Treatment of Malignant Tumor Diseases” and “Immunopharmacology.” The internationality of the journal substantially increased after introduction of English as mandatory language in the 1970s. The journal also experienced substantial COVID-19 pandemic-related effects. This paper is not only of relevance for the field of pharmacology but for science in general in the sense that Naunyn–Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology is a case study for profound changes in a traditional scientific journal, requiring permanent adjustment by editors, referees, publisher, authors, and readers alike. The development of the journal has been strongly influenced by historic and political developments, cultural attitudes (zeitgeist), language changes, global changes in research topics, and eminent individuals who published many papers in Naunyn–Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology.publishe

Modeling and Optimization of Grade Changes for Multistage Polyethylene Reactors

Grade changes in polyethylene reactors, i.e., changes of operating conditions, are performed on a regular basis to adapt to market demands. In this paper, a dynamic optimization procedure is presented built upon the Modelica language extended with Optimica constructs for formulation of optimization problems. A Modelica library for the Borstar R multistage polyethylene reactors at Borealis AB, consisting of two slurry and one gas phase reactor, has been constructed. Using JModelica.org, a framework to translate dynamic optimization problems to NLP problems, optimal grade transitions between grades currently used at Borealis AB, can be calculated. Optimal inflows and grade key variables are shown

Interactions between p300 and multiple NF-Y trimers govern cyclin B2 promoter function

The CCAAT box is one of the most common elements in eukaryotic promoters and is activated by NF-Y, a conserved trimeric transcription factor with histone-like subunits. Usually one CCAAT element is present in promoters at positions between -60 and -100, but an emerging class of promoters harbor multiple NF-Y sites. In the triple CCAAT-containing cyclin B2 cell-cycle promoter, all CCAAT boxes, independently from their NF-Y affinities, are important for function. We investigated the relationships between NF-Y and p300. Chromatin immunoprecipitation analysis found that NF-Y and p300 are bound to the cyclin B2 promoter in vivo and that their binding is regulated during the cell cycle, positively correlating with promoter function. Cotransfection experiments determined that the coactivator acts on all CCAAT boxes and requires a precise spacing between the three elements. We established the order of in vitro binding of the three NF-Y complexes and find decreasing affinities from the most distal Y1 to the proximal Y3 site. Binding of two or three NF-Y trimers with or without p300 is not cooperative, but association with the Y1 and Y2 sites is extremely stable. p300 favors the binding of NF-Y to the weak Y3 proximal site, provided that a correct distance between the three CCAAT is respected. Our data indicate that the precise spacing of multiple CCAAT boxes is crucial for coactivator function. Transient association to a weak site might be a point of regulation during the cell cycle and a general theme of multiple CCAAT box promoters

Optische Vermessung mit Streifenlichtscannern – aus Industrie und Forschung nicht mehr wegzudenken

Aus der Einleitung: "Qualität nimmt als Wettbewerbsfaktor eine immer größere Rolle ein. Damit wächst auch der Bedarf an schneller Messtechnik zur präzisen geometrischen Erfassung unterschiedlicher Werkstücke. Ein weiterer Grund für diesen steigenden Bedarf sind der zunehmende Automatisierungsgrad und die Fertigungsgeschwindigkeit in der Produktion (Pfeifer 1998). Der Vorteil der optischen 3D-Messung gegenüber konventioneller Koordinatenmesstechnik besteht vor allem in der höheren Erfassungsgeschwindigkeit. Taktile Messgeräte können im Vergleich nur sehr wenige Messpunkte in einer bestimmten Zeit digitalisieren, optische Messgeräte hingegen große Flächen in wenigen Sekunden (Berndt 2008). Des Weiteren ist die optische Messung im Gegensatz zur taktilen Messung berührungslos, wodurch Schäden am Werkstück oder direkte Einflüsse des Werkstücks (weiche Oberflächen) auf die Messergebnisse vermieden werden. In der Fertigungsmesstechnik kommen optische Verfahren vorwiegend zur Bestimmung geometrischer Kenngrößen wie Abstand, Form, Profil oder Oberflächenstruktur zum Einsatz (Pfeifer 1998). So können z. B. in der Automobilindustrie Blechbauteile auf Ihre Maßhaltigkeit hin untersucht werden.