TU Dortmund University
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19914 research outputs found
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Konstruktionistisches Geometrielernen durch epistemisches Programmieren in Scratch
No full textAnhand der Aktivität des epistemischen Programmierens (EP) wird erkundet, wie Computational Thinking (CT) dazu beitragen kann, mathematische Problemlöseaufgaben im Unterricht zu thematisieren und auf konstruktionistische Weise mathematische Erkenntnisse zu erlangen. Dazu greifen wir die Idee eines erkenntnisorientierten Programmierbegriffs auf, um mathematische Problemlöseprozesse im Unterricht anzugehen. Über die Entwicklung von Beliefs werden Verknüpfungen zwischen den verschiedenen Komponenten sichtbar gemacht. Wir stellen einen Entwurf der Studie und einen Bericht ersten Einsatzes vor
„Manchmal übernimmt die Förderschullehrerin auch ’nen Teil der Stunde“ – Arbeitsteilige Kooperation von Lehrpersonen im inklusiven Mathematikunterricht
No full textIm inklusiven Mathematikunterricht arbeiten Regelschullehrpersonen und Sonderpädagog*innen in multiprofessionellen Teams häufig arbeitsteilig. Ziel einer qualitativen Studie war es daher u. a. die Zuständigkeiten der beteiligten Akteur*innen in einer arbeitsteiligen Kooperation zu analysieren. Ergebnisse zeigen, dass Aufgaben flexibel nach Unterrichtsinhalten, -phasen bzw. -interessen verteilt werden. Dies kann die Unterrichtsqualität verbessern und die Arbeitsbelastung reduzieren, zeigt jedoch auch, dass intensivere Kooperationsformen wie die Kokonstruktion seltener genutzt werden
Trustworthiness evaluation of Large language models using multi-criteria decision making
No full textAs Large language models (LLMs) become increasingly integrated into high-stakes applications, ensuring their trustworthiness has emerged as a critical research concern. This study proposes a novel evaluation framework that applies a multi-criteria decision making (MCDM) methodology, specifically the hesitant fuzzy analytic hierarchy process (AHP), to assess and rank LLMs based on five key trust dimensions: fairness, robustness, integrity, explainability, and safety. Drawing from expert evaluations, the framework systematically determines the relative importance of each criterion and applies a weighted scoring approach to compare seven leading LLMs, including both proprietary models such as GPT-3.5, GPT-4o, Claude 3.5 Sonnet, Gemini 1.5 and open-source models such as Llama 3.1, Mistral Large 2 and DeepSeek V3. Results reveal GPT-4o as the most trustworthy model, significantly outperforming its peers, particularly in robustness and fairness. Open-source models showed lower scores, especially in safety and explainability, highlighting persistent gaps in their alignment with trust expectations. The findings demonstrate the effectiveness of MCDM in capturing expert uncertainty and prioritizing trust criteria, offering a robust and adaptable framework for evaluating LLMs in dynamic and sensitive domains
Investigation of Electromagnetic Pulse Welding for the Automated Production of Resource-Efficient Multi-Material Joints
No full textElectromagnetic pulse welding (EMPW) is a promising technology for the automated
production of multi-material joints made of high-strength aluminium alloys and steels and
is therefore capable of realising light-weight design by exploiting the potential of both
materials. The ongoing Design2Collide research project is investigating the potential
applications of EMPW in an industrial environment with the aim of reducing the limitations
associated with the use of the process. Its automation capability is demonstrated by
converting a state-of-the-art robotic production cell to join a demonstration assembly made
of steel (DC04) and aluminium (AA6016). Welding studies to derive process windows with
the best joint strengths are carried out using an EMPW system and a special model test rig
for collision welding. Reproducible attainment of ample joint strength is indicated by failure
of the base material AA6016 due to shearing, while the joint itself remains intact. To ensure
excellent joint properties, an in-line quality control method based on active thermography
is developed and integrated into the automated process. Initial stand-alone tests of the
developed method with the EMPW system show promising results for feasibility and
industrial qualification. The examination of the EMPW value chain is currently being
completed by the investigation of corrosion prevention and passivation systems for the
pre and post-treatment of materials and their impact on weldability, and by the improvement of
process simulation. For the latter, adapted material models are essential. Respective flow
curves have already been determined for the materials used at high strain rates of up to
104 1/s
Enhancement of Laser Impact Welding for Joining Thicker Aluminium Sheet
No full textThis study critically examines the efficacy of Augmented Laser Impact Welding (ALIW) in
achieving high-quality welds by leveraging the effects of laser-induced plasma and controlled
impact forces. Therefore, various Gunpowder Nitromethane (GPN) compositions were
examined. The results demonstrated that the incorporation of 0.1 g of micro-air bubbles into a
mixture of 1 g smokeless powder and 10 g of 95% nitromethane significantly enhances the flyer
velocity. Moreover, the usage of Sapphire instead of borosilicate glass as a confinement layer
can be a great alternative due to its damage resistance after each laser shot. Furthermore, the
refined GPN composition was employed in experiments with a 1 mm Al 6061-T6 flyer, where
different spot sizes and varying GPN thicknesses were tested to determine the optimal
conditions for this specific flyer thickness. The findings revealed that the maximum flyer velocity
was achieved when using 0.54 mm of GPN-3 in conjunction with a 5.22 mm laser spot size
Verständnis von Verfahren digital gestützt fördern: Interventionsstudie zum Umrechnen von Gewichtseinheiten
No full textFür mathematische Verfahren muss neben der prozeduralen Fertigkeit auch konzeptuelles Verständnis aufgebaut werden. Für digitale Lernumgebungen wurde bereits potentielle Lernwirksamkeit für den Verständnisaufbau empirisch nachgewiesen. In der Praxis werden digitale Lernumgebungen aber bisher primär zum Trainieren von prozeduralen Fertigkeiten genutzt. In diesem Beitrag werden Ergebnisse einer Interventionsstudie zu einer verstehensförderlichen digitalen Lehr-Lernumgebung zum Umwandeln von Größen vorgestellt. Die Interventionsgruppe zeigt höhere konzeptuelle Lernzuwächse als die Kontrollgruppe
On the fundamentals and the use of tripodal tris(silanolate) ligands
No full textDie Alkinmetathese ist eine Reaktion von strategischem Wert für die Naturstoffsynthese. Ihrer Anwendung wurde bisher durch den Mangel an leicht verfügbaren und stabilen Katalysatoren behindert. Eine neue Generation von Alkinmetathese Katalysatoren wurde mit dem Ziel entwickelt diese Beeinträchtigung zu überwinden. Die vorgestellten Molybdän-Alkylidin-Komplexe mit neuartigen tripodalen Tris(silanolat)-Liganden zeichnen sich durch eine beispiellose Stabilität und Nutzerfreundlichkeit aus, ohne dabei die Vorzüge früherer Katalysatorgenerationen einzubüßen.
Der Schlüssel zum Erfolg lag in der Kombination mehrere Designelemente, darunter das flexiblere tripodale Ligandengerüst sowie ein externer stabilisierender Ligand. Das entsprechende Addukt konnte im Gramm-Maßstab hergestellt werden und lässt sich routinemäßig an der Luft handhaben. In Lösung ist der zusätzliche Ligand jedoch labil und gibt bei Raumtemperatur durch spontane Dissoziation den aktiven Katalysator frei. Über eine standardisierte Testreaktion wurde die katalytische Aktivität der neuen Komplexe mit einer Reihe von Katalysatoren aus vorhergehenden Generationen verglichen. Zudem wurde erstmals auch die Luftstabilität der Komplexe untersucht. Das Addukt bleibt über viele Monate hinweg an Luft intakt und übertrifft damit alle bisherigen Hochleistungskatalysatoren. Darüber hinaus hat es ein ausgezeichnetes Anwendungsprofil, welches durch eine Reihe von anspruchsvollen Ringschlussreaktionen aus der Naturstoffsynthese demonstriert werden konnte.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden explorative Untersuchungen zur Koordinationschemie einer besonderen Klasse tridentater Silanolat-Liganden vorgenommen. Die ‚Canopy-Liganden‘ zeichnen sich durch ihre starke Präferenz für eine C3-symmetrische Konformation aus. Aus diesem Grund sind sie für die Herstellung von Komplexen von Interesse, die an Metallzentren auf Kieselgeloberflächen in der heterogenen Katalyse erinnern.
Das Potential der erhaltenen Komplexe für Anwendungen in der Katalyse wurde anhand der Zyklisierung von Citronellal zu Isopulegol veranschaulicht. Die für die (industrielle) Synthese von (−)-Menthol interessante Reaktion verläuft mir guter Diastereoselektivität und ausgezeichneter Chemoselektivität. Die Temperaturstabilität des eingesetzten Komplexes übertrifft das bisherige Standard-Katalysatorsystem der Industrie und ermöglicht es, das Produkt und den Katalysator durch Destillation voneinander zu trennen.Alkyne metathesis is a reaction of high strategic value in the synthesis of natural products. Widespread use of the transformation has been hampered by the lack of easily accessible and stable catalysts. A new generation of alkyne metathesis catalysts is presented that addresses the issue. The molybdenum alkylidyne complexes, comprising a novel tripodal tris(silanolate) ligand, are distinguished by an unprecedented level of stability and practicality without sacrificing the chemical virtues of their predecessors.
Key to the success was a combination of features, including the design of a more flexible tripodal ligand scaffold and the addition of an external stabilizing ligand. The adduct could be prepared on gram scale and can be routinely handled in air. In solution at ambient temperature the additional ligand is labile and reveals the active catalyst by spontaneous dissociation. Its activity was benchmarked in a standardized reaction against a library of catalysts from previous generations. For the first time, these complexes were also compared with respect to their stability in air. The novel complex remained intact on the bench for many months, outperforming all previous highly-active catalysts. The adduct’s excellent performance in catalysis is highlighted in a row of challenging ring-closing alkyne metathesis reactions from natural product syntheses.
The second part of the thesis contains an exploratory study of the coordination chemistry of a special class of tripodal tris(silanolate) ligands. The ‘canopy ligands’ are characterized by their preorganization into a C3 symmetrical conformation. For this reason, they are considered to be of interest for forming complexes reminiscent of metal sites supported on silica in heterogeneous catalysis.
The synthesis of a library of complexes containing seven different metals and metalloids in varying oxidation states is reported, vividly illustrating the adaptability of the ‘canopy ligands’. The potential of the novel complexes for catalysis is demonstrated in the cyclization of citronellal to isopulegol. The reaction is of relevance to the (industrial) synthesis of (−)-menthol and proceeds with good diastereoselectivity and excellent chemoselectivity. The stability of the concerning aluminum complex at elevated temperatures is superior to the current standard catalysts and allows for a separation of product and catalyst via distillation
Lernverlaufsdiagnostik in der Primarstufe: Entwicklung eines Kompetenz(entwicklungs)modells
No full textAusgehend von Ergebnissen des Bildungsmonitorings, zunehmender Heterogenität, sowie wachsender Digitalisierung nimmt der Bedarf an fundierten, diagnosebasierten, digitalen und adaptiven Fördermaßnahmen mit Fokus auf basale Kompetenzen zu. Ein Ansatz ist Lernverlaufsdiagnostik, die es ermöglicht mit wiederholten Kurztests Lernverläufe als Grundlage individueller Förderung zu nutzen. Die kriteriengeleitete Entwicklung eines hierfür notwendigen Kompetenzentwicklungsmodells für die Jahrgangsstufen 1-4 wird im Beitrag - mit einem Schwerpunkt auf arithmetische Grundfertigkeiten - vorgestellt
Potential of neutrino telescopes to detect quantum gravity-induced decoherence in the presence of dark fermions
No full textWe assess the potential of neutrino telescopes to discover quantum-gravity-induced decoherence effects modeled in the open-quantum system framework and with arbitrary numbers of active and dark fermion generations, such as particle dark matter or sterile neutrinos. The expected damping of neutrino flavor oscillation probabilities as a function of energy and propagation length thus encodes information about quantum gravity effects and the fermion generation multiplicity in the dark sector. We employ a public Monte-Carlo dataset provided by the IceCube Collaboration to model the detector response and estimate the sensitivity of IceCube to oscillation effects in atmospheric neutrinos induced by the presented model. Our findings confirm the potential of very-large-volume neutrino telescopes to test this class of models and indicate higher sensitivities for increasing numbers of dark fermions