Serious Games for IT-Security Education

In recent years, the notion of gamification has gained some interest within the scientific community. Gamification denotes the use of typical gaming mechanisms, like collecting points, reaching different levels or gaining a spot on a highscore list, in a non-gaming related context. One of the most important application areas of gamification is education, e. g. learning a foreign language or basic arithmetics. There have been, however, few attempts to use games for IT-Security education. The present paper will review the existing approaches in this area, present a serious game that has been produced at Stuttgart Media University on behalf of the swiss bank UBS, and will provide an outlook on planned further activities in this area

The 4-Aminopyridine Model of Acute Seizures in vitro Elucidates Efficacy of New Antiepileptic Drugs

Up to date, preclinical screening for new antiepileptic substances is performed by a combination of different in vivo models of acute seizures, for which large numbers of animals are necessary. So far, little attention has been paid to in vitro models, which are also able to detect antiepileptic efficacy and in principle could likewise serve for exploratory preclinical screening. One of the established in vitro models of acute seizures is the 4-aminopyridine (4-AP) model. Previous studies have shown that the 4-AP model is capable to recapitulate the antiepileptic efficacy of standard antiepileptic drugs (AEDs) such as valproate or carbamazepine. Here, we employed a dual methodological approach using electrophysiology and optical imaging to systematically test the antiepileptic efficacy of three new-generation AEDs with distinct mechanisms of action (lacosamide, zonisamide, and levetiracetam). We found that frequency of 4-AP induced seizure like events (SLE) was the most sensitive parameter to detect dose-dependent antiepileptic effects in these compounds. Specifically, levetiracetam reduced SLE frequency while lacosamide and zonisamide at higher doses completely blocked SLE incidence. Analysis of the intrinsic optical signal additionally revealed a subiculum-specific reduction of the area involved in the propagation of ictal activity when lacosamide or zonisamide were administered. Taken together, our data adds some evidence that acute seizure models in vitro are in principle capable to detect antiepileptic effects across different mechanisms of action with efficacy similar to acute models in vivo. Further studies with negative controls, e.g., penicillin as a proconvulsant, and other clinically relevant AEDs are needed to determine if this acute in vitro model might be useful as exploratory screening tool. In view of the increasing sensitivity toward animal welfare, an affective in vitro model may help to reduce the number of laboratory animals deployed in burdening in vivo experiments and to preselect substances for subsequent testing in time- and cost-laborious models of chronic epilepsy

Modelluntersuchungen zu Filtrationsmechanismen in keramischen Schaumfiltern

Die eingereichte Arbeit ist ein Beitrag, um das Verständnis der Filtration von metallischen Schmelzen für hochwertige Gussprodukte zu erhöhen. Anhand theoretischer und experimenteller Betrachtungen wird besonders die Benetzung zwischen der kontinuierlichen und der dispersen Phase als Einflussfaktor auf Tiefenfiltrationsprozesse untersucht. Rasterkraftmikroskopische Messungen verdeutlichen die Bedeutung der Benetzung auf die Adhäsionsenergie zwischen zwei Feststoffoberflächen. Durch ein entwickeltes Modellsystem konnte bewiesen werden, dass mit steigendem Kontaktwinkel zwischen disperser und kontinuierlicher Phase die Filtrationseffizienz signifikant ansteigt. Aufgrund der wirkenden Haftmechanismen im getesteten Benetzungssystem können sich dendritische Abscheidestrukturen ausbilden, die zur Redispergierung neigen. Ergänzt um eine numerische Simulation am Einzelkollektor, konnte ein Abscheidemodell entwickelt werden. Dieses berücksichtigt erstmals reale Haftenergieverteilungen, simulierte Aufprallenergieverteilungen und die hydrodynamische Hemmung als relevante Parameter für die Tiefenfiltration.:Inhaltsverzeichnis III Danksagung VII Eidesstattliche Erklärung IX 1 Einleitung 1 2 Grundlagen 4 2.1 Metallschmelzefiltration 4 2.2 Benetzbarkeit 18 2.3 Wechselwirkungskräfte zwischen Feststoffen 25 2.4 Tiefenfiltration 34 2.4.1 Transportmechanismen 42 2.4.1.1 Sedimentation 43 2.4.1.2 Trägheit 44 2.4.1.3 Sperreffekt 44 2.4.1.4 Strömungseffekte 45 2.4.2 Haftmechanismen 49 2.5 Einzelkollektormodell 53 3 Materialien und Methoden 57 3.1 Charakterisierung verwendeter Feststoffe 57 3.1.1 Aluminiumoxid 59 3.1.2 Polytetrafluorethylen 62 3.1.3 Beschichtung des Aluminiumoxids 64 3.2 Keramische Filterstrukturen 65 3.2.1 Schaumfilter 65 3.2.2 Einzelkollektoren 72 3.3 Eigenschaften der kontinuierlichen Phase 74 3.4 Versuchsanlagen und Analytik 74 3.4.1 Filtrationsanlagen 75 3.4.2 Einzelkollektorversuchsstand 77 3.4.3 Analytik 80 3.5 Versuchsdurchführung 82 3.5.1 Kleine Filtrationsversuchsanlage 83 3.5.2 Einzelkollektorversuchsstand 86 3.5.3 Statistische Versuchsplanung 88 4 Entwicklung eines Abscheidemodells für Partikel in flüssigen Medien mithilfe numerischer Simulationen 93 4.1 Beschreibung der numerischen Strömungssimulation 94 4.2 Einfluss der hydrodynamischen Hemmung auf den Partikelaufprall 98 4.3 Experimentelle Ermittlung der Haftenergie 105 4.4 Berechnung der Haftwahrscheinlichkeit (Hiller-Zahl) 109 5 Modellhafte Untersuchungen mithilfe des Einzelkollektorkonzeptes 114 5.1 Grundlagenuntersuchungen zum Einzelkollektorkonzept 115 5.2 Parameterstudie zum Abscheideverhalten beim Einzelkollektoraufbau 119 6 Ergebnisse der Filtrationsversuche 128 6.1 Einfluss der Benetzung auf die Filtrationseffizienz 128 6.2 Einfluss der Fluidgeschwindigkeit und des Benetzungszustandes auf die Filtrationseffizienz 134 6.3 Redispergierungseffekte in keramischen Schaumfiltern 139 6.4 Einfluss der relativen Dichte auf die Filtrationseffizienz im komplett hydrophoben System 146 6.5 Vergleich der numerisch modellierten und der experimentell ermittelten Filtrationseffizienz 150 7 Zusammenfassung 155 8 Ausblick 159 9 Symbolverzeichnis 161 Lateinische Symbole 161 Symbol 161 Einheit 161 Bedeutung 161 Griechische Symbole 165 Indizes 166 Abkürzungen 167 10 Literaturverzeichnis 168 11 Anhang 189 11.1 Herstellung Polytetrafluorethylen Pulver 189 11.2 Berechnung der vdW-Kräfte und der Kapillarkräfte basierend auf Kapitel 2.3 190 11.3 Rezeptur zur Herstellung der Dynasylan-Beschichtung 192 11.4 Ergebnistabelle der statistischen Versuchsplanung am Einzelkollektorsystem 19

Einfluss neuer Antikonvulsiva auf epileptiforme Aktivität – eine in vitro Studie unter Einsatz elektrophysiologischer und intrinsisch optischer Methoden

Einleitung: In den letzten Jahren wurden zahlreiche neue Antikonvulsiva (antiepileptic drugs = AED) zugelassen. Ihre Anwendung nimmt durch eine hohe Wirksamkeit bei guter Verträglichkeit stetig zu. Diese Eigenschaften der neuen Substanzen wurden größtenteils durch in vivo Modelle detektiert. Hingegen kam den in vitro Modellen zum präklinischen Screening nur wenig Aufmerksamkeit zu. In vitro Modelle ermöglichen 1) weniger Leiden der Tiere durch ausschließlich postmortale Experimente und 2) eine größere N-Zahl durch die Nutzung von mehreren Hirnschnitten pro Tier. Ein etabliertes in vitro Modell ist das 4-Aminopyridin-Modell (4-AP-Modell), welches anfallsartige Ereignisse (AE) in Hirnschnitten der Ratte durch die chemische Substanz 4-AP induziert und als akutes Epilepsie-Modell bereits antiepileptische Effekte von Valproat und Carbamazepin nachweisen konnte. Bisher ist wenig über die Effekte neuartiger AED in diesem akuten in vitro Epilepsiemodell bekannt. In der Arbeit nutzten wir die kombinierte elektrophysiologische und intrinsisch optische Messung, um zwei neuartige Antikonvulsiva mit unterschiedlichen Wirkmechanismen, Lacosamid (LAC) und Zonisamid (ZNS), hinsichtlich ihrer Effekte auf die AE im 4-Aminopyridin in vitro Modell der Ratte zu untersuchen. Methodik: Epileptiforme Aktivität wurde in 400 µm dicken kombinierten entorhinal-hippocampalen Hirnschnitten von naiven Wistar Han Ratten mittels extrazellulärer Feldpotential-Aufnahmen und intrinsisch optischer Bildgebung erfasst und analysiert. ZNS und LAC wurden in je drei unterschiedlichen Konzentrationen untersucht. AE wurden mittels 4-Aminopyridin induziert, nach einer Stunde wurde eine stabile, rezidivierend auftretende Anfallsaktivität erzielt. Die Wirksamkeit der AED auf die AE wurde unter 60-minütiger Applikation der Substanzen untersucht. Anschließend folgte eine 60-minütige Wash out-Phase. Ergebnisse: LAC und ZNS zeigten konzentrationsabhängige Effekte auf die AE-Frequenz. Die höchsten Konzentrationen von LAC und ZNS führten zu einer vollständigen Blockade der AE. LAC führte zu einer Reduktion der hochfrequenten, tonischen Phase der AE und zu einer Reduktion der AE-Dauer in mittlerer Konzentration. Die AE-Amplitude wurde nicht beeinflusst. Der Ausbreitungsgrad und die Lichtdurchlässigkeit in Form der Transmissionsänderungen des Gewebes wurden signifikant durch LAC in mittlerer Konzentration im Subiculum beeinflusst. Alle Effekte waren im Wash out reversibel. Schlussfolgerung: Das akute Rattenschnittmodell in vitro mit 4-Aminopyridin bildete erfolgreich Effekte neuartiger Antikonvulsiva auf epileptiforme Aktivität in kombinierten elektrophysiologischen und intrinsisch optischen Messungen ab. Es zeigt sich als geeignetes in vitro Modell zum Screening neuer Antikonvulsiva mit unterschiedlichen Wirkmechanismen. Dieses Modell hat das Potential, perspektivisch die Anzahl an belastenden Tierexperimenten in vivo zu reduzieren.Introduction: In the past decades, a plethora of new antiepileptic drugs (AED) was approved and licensed to the market. Their administration steadily increases due to the drugs’ high efficacy and good tolerability. The anticonvulsant properties of the new substances were largely detected by in vivo models. On the other hand, less attention was paid to the in vitro models for preclinical screening of AED. In vitro models allow 1) less suffering of the animals through exclusive post-mortem experiments and 2) a larger number by use of several brain slices per animal. An established in vitro model is the 4-aminopyridine-model (4-AP-model), which induces seizure-like events (AE) in brain tissue and which – as an acute seizure model – already had reproduced anticonvulsant effects of valproate and carbamazepine. So far, little is known about the effects of newer AED in this epilepsy model in vitro. In this work, we used combined electrophysiological and intrinsic optical measurements to investigate the effects on AE in the rat 4-aminopyridine model in vitro using two new-generation AED with different mechanisms of action, lacosamide (LAC) and zonisamide (ZNS). Method: Epileptiform activity was recorded and analyzed in 400 μm thick combined entorhinal-hippocampal brain slices of naive Wistar Han rats using extracellular field potential imaging and intrinsic optical imaging. ZNS and LAC were examined in three different concentrations each. AE were induced by 4-aminopyridine. After one hour, stable recurrent seizure activity was reached and the drug was added for a further 60 minutes and tested for its effect on the AE. This was followed by a 60-minute wash out-phase. Results: LAC and ZNS showed concentration-dependent effects on frequency of the AE. The highest concentrations of LAC and ZNS resulted in complete blockade of AE. LAC led to a reduction of the high-frequency, tonic phase of AE, and led to a reduction of the AE-duration at medium concentration. The AE-amplitude was not affected. The area of AE and translucency in terms of tissue transmission changes were significantly affected by LAC at medium concentration in the subiculum. All effects were reversible during wash out. Conclusion: The 4-AP model in vitro successfully demonstrated the effects of newer anticonvulsants on epileptiform activity in combined electrophysiological and intrinsic optical measurements. It is a suitable in vitro model for the screening of new anticonvulsants with different mechanisms of action, which perspectively has the potential to reduce the number of burdening animal experiments in vivo

Combining static and dynamic analyses to detect interaction patterns

We detect interaction patterns in legacy code combining static and dynamic analyses. The analyses do not depend on coding or naming conventions. We classified potential pattern instances according to the evidence our analyses provide. We discuss our approach with the Observer Pattern as an example. Our Java implementation analyzes Java programs. We evaluated our approach by self applying the tool looking for Observers in its code. In general, our tool detects all Observer Pattern instances actually contained in the code as candidates, i.e., we do not miss a single pattern instance. In the example, the candidates our tool considers Observers with high evidence include 80% of the actual Observer Pattern instances and no false positives

Dynamic coupling of binary components and its technical support

The aim of todays software development is to build applications by reuse of binary components ([Szy97]). In this paper we present an approach to support dynamic composition of binary components. Consider a framework for a mail user agent with a text-reader, a sound-player and a video-player as pre-compiled (binary) components to be added dynamically, i.e., at run-time. Note, that the framework component, i.e. the mail user agent, should not need to know in advance which kinds of mails it has to handle, so it leaves some aspects open. But nevertheless, we want it in compiled form, because the user should not need to recompile the mail user agent only because he receives an unknown kind of mail. The current solution of MIME-types is not satisfying, because the functionality of the required components (plug-ins) for handling the different MIME-types is not properly integrated into the mail user agent. The example contains two kinds of dynamic composition: Component adaption: A component is inserted into a new environment that does not support all services the component requires. Thus the component should adapt its offered functionality according to what it can deliver in this environment. - A Videomail-component has to adapt to environments with different multimedia capabilities. Component enhancement: The functionality of plug-ins is inserted into the functionality of a component. This is necessary, if after adaption by plug-in-components a component has to notify another component (e.g., a user interface) about the enhanced functionality. - The GUI of the mail user agent enhances its functionality, for example by video controls. We focus on the following problems arising in the example: (a) Currently important portions of frameworks have to be delivered as source code, since they leave many aspects open for the sake of flexibility and thus cannot yet be compiled into a binary form. Framework developers however, would prefer to hide their sources and deliver the framework as a binary component, instead. The user of a framework then ``only\u27\u27 has to plug in his own binary components. To do this comfortably, i.e. so that he can watch how system behavior changes by the plugged-in components, system composition should be possible dynamically. (b) Components often have to be adapted or enhanced before being ready for reuse. We focus on the problem that when binary components are coupled dynamically these adaptions and enhancements have to be done automatically. Support for this automatic dynamic coupling is still very weak. Especially errors due to coupling non-fitting components are not detected as early as possible, that is during coupling-time. This is because component interfaces do not specify how to use the component. We present an approach to the binary precompilation problem (a) and the automatic coupling problem (b). As a basis we describe a meta-level protocol of an underlying component model. (a) To solve the precompilation problem of frameworks, we present a technical approach that applies meta-programming, component and database technology. Genericity is resolved by collecting type, i.e., applicability information in the database and generating meta-programs for the instantiation. (b) Our solution to the automatic coupling problem enhances the component interface by applicability information. According to Nierstrasz this is the type of a component [Nie93]. We define the type of a component by two interfaces: the call-interface describes the services of a component and their availability, the uses-interfaces describes which services of other components are required by the component. Beside other issues each interface includes a specification of the admissible call sequences (call-protocol) respectively use sequences (use-protocol) by finite automata. The use protocol partially depends on the call protocol. When the use-protocol of component A matches the call-protocol of component B, component A can use component B. In cases of an inexact match, we calculate a new call-protocol of A in a way that the new depending use-protocol of A matches exactly the call-protocol of B. This handles dynamic component adaption. The dynamic component enhancement translates in our approach to insertion of automata, which precisely describes the enhanced functionality. To conclude, in this paper we present a type-system for components, which supports dynamic component composition and enables pre-compiling of components

MORE: A multi‐objective refactoring recommendation approach to introducing design patterns and fixing code smells

Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/137556/1/smr1843.pdfhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/137556/2/smr1843_am.pd

Juedisch-deutsche Buerger unserer Heimat : Den Betroffenen zum Gedenken.

The author (born 1934) gives a short account of the history of the Jews in his hometown of Altenkirchen (Rhineland), circa 1600-1938.Heuzeroth, Guenther, 1934-Heuzeroth, Günthe

The Effects of Multilinguality on the Development of Causal Speech Acts in the Geography Classroom

This explorative, qualitative study examines the use and effectiveness of resources of multilinguality, with particular regard to the development of causal links in geography classes. Contentual and linguistic strategies of multilingual pupils in creating causal links were collected and evaluated systematically. This was done by means of a qualitative content analysis of oral, cooperative lesson sequences. A model on how to deal with multilingual, systemic learning settings is presented as a resulting hypothesis

Kausalität und Sprache im Geographieunterricht – Einflussfaktoren und Förderstrategien für das Entwickeln geographischer Kausalstrukturen im Rahmen des systemischen Denkens

Aus Sicht der Geographie ist die Welt, ihre Prozesse, Strukturen und Funktionen, Ergebnis systemischer Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Menschen und Umwelt. Sollen Mensch-Umwelt-Systeme verändert werden, greift der Mensch in seinen Diagnosen, Erklärungen und Vorhersagen auf mentale Repräsentationen dieser Ursache-Wirkungs-Beziehungen, d.h. auf geographische Kausalstrukturen, zurück. Für ein kompetentes raumbezogenes Handeln sind das Verständnis und die Entwicklung von multikausalen, hochvernetzten und komplexen geographischen Kausalstrukturen zentrale Denkkompetenzen. Bei der Vermittlung dieser kausalen Denkkompetenzen im Geographieunterricht fällt jedoch auf, dass Schüler*innen meist nur monokausale, lineare Kausalstrukturen entwickeln, die die Komplexität von Mensch-Umwelt-Beziehungen nur unzureichend abbilden. Bisher ist ungeklärt, inwieweit (fach-)sprachliche Kompetenzen, mehrsprachige Ressourcen und metakognitive Fähigkeiten von Schüler*innen Einfluss auf die Entwicklung komplexer geographischer Kausalstrukturen haben. Weiterhin ist unklar, wie eine kausalitätssensible sprachliche und metakognitive Förderung aussehen könnte, die zu einem verbesserten fachlichen Lernen systemischer Inhalte führt. Ziel der vorliegenden Dissertation ist es daher, inhaltliche und sprachliche Merkmale von Kausalstrukturen im Geographieunterricht zu identifizieren sowie auf Grundlage der Ansätze der kognitiven Linguistik, der Mehrsprachigkeitsdidaktik und der Metakognitionsforschung, Förderstrategien für die Entwicklung und Versprachlichung komplexer geographischer Kausalstrukturen zum Einsatz im Geographieunterricht zu entwerfen und hinsichtlich Ihrer Wirksamkeit empirisch zu prüfen. Hierzu wurden drei Teilstudien durchgeführt und deren Ergebnisse in Fachjournalen veröffentlicht. Die vorliegende Dissertation führt diese drei Studien vor dem Hintergrund der übergeordneten Forschungsfrage zusammen: Inwiefern hat Sprache im Allgemeinen und Scaffolding, Mehrsprachigkeit und metakognitive Methodik im Besonderen Einfluss auf das Verständnis, die Entwicklung und die Versprachlichung von komplexen, multikausalen geographischen Kausalstrukturen im Rahmen des Denkens in systemischen Mensch-Umwelt-Beziehungen im Geographieunterricht? In der vorliegenden Arbeit wird Kausalität im Sinne von Verursachung verstanden, also der Betrachtung von Relationen zwischen Ursache und Wirkungen sowie als Repräsentation von Kausalprinzipien, d.h. einer gesetzesähnlichen Formulierung der Verursachung. Eine Versprachlichung beider Konzepte von Kausalität ist Voraussetzung für einen dem Prinzip des systemischen Denkens und Lernens folgenden Geographieunterricht. Zu diesem Zweck wurden in der ersten Teilstudie geographische (inhaltliche) und linguistische Merkmale von geographischen Kausalstrukturen herausgearbeitet. Auf Grundlage der erarbeiteten sprachlichen Merkmale von Kausalität wurden bestehende Scaffolds, die bereits Verwendung im Rahmen systemischer Denkprozesse finden, hinsichtlich ihrer Wirksamkeit auf das Versprachlichen geographischer Kausalstrukturen geprüft. Die Prüfung erfolgte anhand eines im Rahmen der Studie entwickelten Modells. Mithilfe des Modells wurden inhaltliche und sprachliche Fehlermuster identifiziert und mögliche Modifikationen sprachlicher Scaffolds konzeptionell dargestellt. Es stellte sich heraus, dass sprachliche Scaffolds zwar die Versprachlichung linearer/ monokausaler Verbindungen verbesserten, jedoch kaum eine Wirkung auf die Entwicklung komplexer, multikausaler geographischer Kausalstrukturen hatten. Festgestellt wurde jedoch die herausragende Bedeutung von Sprache bzw. Sprachbewusstheit für die inhaltlich-sprachlich kohärente Entwicklung geographischer Kausalstrukturen. Ausgehend von dieser Erkenntnis wurde im Rahmen der zweiten Studie die Wirkung von Mehrsprachigkeit und damit einhergehender Ressourcen untersucht. Der Studie ging die Annahme voraus, dass Mehrsprachigkeit im Unterricht zu einer erhöhten Sprachbewusstheit und zu einem besseren Zugriff auf metakognitive Fähigkeiten von Schüler*innen führen würde. Diese bei den Schüler*innen vermutete (zwischen-) sprachliche Metabewusstheit wurde anhand mehrmündlicher Unterrichtssequenzen erfasst und mit einsprachig schriftlichen Ergebnissen verglichen. Dabei konnte eine erhöhte inhaltlich-sprachliche Kohärenz konstruierter geographischer Kausalstrukturen festgestellt werden. Jedoch führte die Verwendung von Mehrsprachigkeit nicht zu einer Zunahme komplexer, multikausaler Ursache- Wirkungs-Zusammenhänge. Daraus ergab sich der Gedanke, im Rahmen der dritten Teilstudie die strategischen Dimensionen der Entwicklung geographischer Kausalstrukturen zu untersuchen. Hierbei stand vor allem die Wirkung von Metakognition und von Methoden im Mittelpunkt, die Metawissen und Metastrategien fördern sollen. Durch den Einsatz selbstentwickelter strategisch-sprachlicher Fördermaßnahmen wurde die Wirkung von Metakognition auf die Konstruktion und Versprachlichung komplexer, multikausaler geographischer Kausalstrukturen empirisch überprüft. Es wurde deutlich, dass Methoden zur Förderung metakognitiver Strategien einen starken Effekt auf die Entwicklung komplexer geographischer Kausalstrukturen haben. Zugleich erhöhen metakognitive Methoden die thematische Passung sowie die inhaltlich-sprachliche Kohärenz versprachlichter geographischer Kausalstrukturen. Auf Grundlage der Erkenntnisse aller drei Teilstudien konnte die zentrale Bedeutung von Sprachfähigkeit für das fachliche Lernen belegt werden. Um Schüler*innen das Denken in und Versprachlichen von komplexen Kausalstrukturen zu ermöglichen, ist eine strategische Unterstützung in Form metakognitiver Methoden folglich unabdingbar