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Electron acceleration at quasi-perpendicular shocks in supernova remnants
No full textAstrophysical shocks, driven by explosive events such as supernovae, efficiently accelerate charged particles to relativistic energies. The majority of these shocks occur in collisionless plasmas where the energy transfer is dominated by particle-wave interactions.Strong nonrelativistic shocks found in supernova remnants are plausible sites of galactic cosmic ray production, and the observed emission indicates the presence of nonthermal electrons. To participate in the primary mechanism of energy gain - Diffusive Shock Acceleration - electrons must have a highly suprathermal energy, implying a need for very efficient pre-acceleration. This poorly understood aspect of the shock acceleration theory is known as the electron injection problem. Studying electron-scale phenomena requires the use of fully kinetic particle-in-cell (PIC) simulations, which describe collisionless plasma from first principles.
Most published studies consider a homogenous upstream medium, but turbulence is ubiquitous in astrophysical environments and is typically driven at magnetohydrodynamic scales, cascading down to kinetic scales. For the first time, I investigate how preexisting turbulence affects electron acceleration at nonrelativistic shocks using the fully kinetic approach. To accomplish this, I developed a novel simulation framework that allows the study of shocks propagating in turbulent media. It involves simulating slabs of turbulent plasma separately, which are further continuously inserted into a shock simulation. This demands matching of the plasma slabs at the interface. A new procedure of matching electromagnetic fields and currents prevents numerical transients, and the plasma evolves self-consistently. The versatility of this framework has the potential to render simulations more consistent with turbulent systems in various astrophysical environments.
In this Thesis, I present the results of 2D3V PIC simulations of high-Mach-number nonrelativistic shocks with preexisting compressive turbulence in an electron-ion plasma. The chosen amplitudes of the density fluctuations () concord with \textit{in situ} measurements in the heliosphere and the local interstellar medium. I explored how these fluctuations impact the dynamics of upstream electrons, the driving of the plasma instabilities, electron heating and acceleration. My results indicate that while the presence of the turbulence enhances variations in the upstream magnetic field, their levels remain too low to influence the behavior of electrons at perpendicular shocks significantly. However, the situation is different at oblique shocks. The external magnetic field inclined at an angle between relative to the shock normal allows the escape of fast electrons toward the upstream region. An extended electron foreshock region is formed, where these particles drive various instabilities. Results of an oblique shock with propagating in preexisting compressive turbulence show that the foreshock becomes significantly shorter, and the shock-reflected electrons have higher temperatures. Furthermore, the energy spectrum of downstream electrons shows a well-pronounced nonthermal tail that follows a power law with an index up to -2.3.
The methods and results presented in this Thesis could serve as a starting point for more realistic modeling of interactions between shocks and turbulence in plasmas from first principles.Astrophysikalische Schocks, die durch explosive Ereignisse wie Supernovae ausgelöst werden, beschleunigen geladene Teilchen effizient auf relativistische Energien. Die meisten dieser Schocks treten in kollisionsfreien Plasmen auf, in denen die Energieübertragung durch Teilchen-Wellen-Wechselwirkungen dominiert wird. Starke nichtrelativistische Schocks, die in Supernovaüberresten gefunden werden, sind plausible Orte der galaktischen kosmischen Strahlungsproduktion, und die beobachtete Emission deutet auf das Vorhandensein von nichtthermischen Elektronen hin. Um am primären Mechanismus der Energiegewinnung - der diffusiven Schockbeschleunigung - teilzunehmen, müssen die Elektronen eine hochgradig suprathermische Energie haben, was eine sehr effiziente Vorbeschleunigung voraussetzt. Dieser schlecht verstandene Aspekt der Stoßbeschleunigungstheorie ist als Elektroneninjektionsproblem bekannt. Die Untersuchung von Phänomenen auf der Elektronenskala erfordert den Einsatz von vollständig kinetischen Partikel-in-Zellen-Simulationen (PIC), die ein kollisionsfreies Plasma nach ersten Prinzipien beschreiben.
Die meisten veröffentlichten Studien gehen von einem homogenen stromaufwärts gelegenen Medium aus, aber Turbulenzen sind in astrophysikalischen Umgebungen allgegenwärtig und werden typischerweise auf magnetohydrodynamischen Skalen angetrieben und kaskadieren hinunter zu kinetischen Skalen. Zum ersten Mal untersuche ich, wie sich eine bereits vorhandene Turbulenz auf die Elektronenbeschleunigung an nichtrelativistischen Schocks auswirkt, indem ich einen vollständig kinetischen Ansatz verwende. Zu diesem Zweck habe ich einen neuartigen Simulationsrahmen entwickelt, der die Untersuchung von Schocks ermöglicht, die sich in turbulenten Medien ausbreiten. Dabei werden die Platten des turbulenten Plasmas separat simuliert, die dann kontinuierlich in eine Schocksimulation eingefügt werden. Dies erfordert eine Anpassung der Plasmaplatten an der Grenzfläche. Ein neues Verfahren zur Anpassung elektromagnetischer Felder und Ströme verhindert numerische Transienten, und das Plasma entwickelt sich selbstkonsistent. Die Vielseitigkeit dieses Rahmens hat das Potenzial, Simulationen mit turbulenten Systemen in verschiedenen astrophysikalischen Umgebungen konsistenter zu machen.
In dieser Arbeit präsentiere ich die Ergebnisse von 2D3V PIC-Simulationen von nichtrelativistischen Schocks mit hoher Mach-Zahl und bereits vorhandener kompressiver Turbulenz in einem Elektron-Ionen-Plasma. Die gewählten Amplituden der Dichtefluktuationen () stimmen mit \textit{in situ} Messungen in der Heliosphäre und dem lokalen interstellaren Medium überein. Ich habe untersucht, wie sich diese Fluktuationen auf die Dynamik der stromaufwärts befindlichen Elektronen, den Antrieb der Plasmainstabilitäten, die Elektronenheizung und -beschleunigung auswirken. Meine Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Vorhandensein von Turbulenzen zwar die Schwankungen des stromaufwärts gelegenen Magnetfelds verstärkt, dass aber die Schwankungen zu gering sind, um das Verhalten der Elektronen an senkrechten Schocks wesentlich zu beeinflussen. Bei schrägen Stößen ist die Situation jedoch anders. Das äußere Magnetfeld, das in einem Winkel zwischen relativ zur Schocknormalen ermöglicht das Entweichen schneller Elektronen in Richtung der stromaufwärts gelegenen Region. Es bildet sich eine ausgedehnte Elektronenvorstoßregion, in der diese Teilchen verschiedene Instabilitäten auslösen. Die Ergebnisse eines schrägen Schocks mit , der sich in einer vorher existierenden kompressiven Turbulenz ausbreitet, zeigen, dass der Vorschock deutlich kürzer wird und die vom Schock reflektierten Elektronen höhere Temperaturen aufweisen. Darüber hinaus zeigt das Energiespektrum der stromabwärts gerichteten Elektronen einen ausgeprägten nichtthermischen Schweif, der einem Potenzgesetz mit einem Index von bis zu -2,3 folgt.
Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden und Ergebnisse könnten als Ausgangspunkt für eine realistischere Modellierung der Wechselwirkungen zwischen Schocks und Turbulenz in Plasmen nach ersten Prinzipien dienen
Pfadbrechende und pfadbestätigende Dienstleistungspotenziale in der deutschen Gesundheitswirtschaft durch Quantified-Self-Applikationen
No full textQuantified Self, die pro-aktive Selbstvermessung von Menschen, hat sich in den letzten Jahren von einer Nischenanwendung zu einem Massenphänomen entwickelt. Dabei stehen den Nutzern heute vielfältige technische Unterstützungsmöglichkeiten, beispielsweise in Form von Smartphones, Fitness-Trackern oder Gesundheitsapps zur Verfügung, welche eine annähernd lückenlose Überwachung unterschiedlicher Kontextfaktoren einer individuellen Lebenswirklichkeit erlauben.
In der Folge widmet sich diese Arbeit unter anderem der Fragestellung, inwieweit diese intensive und eigen-initiierte Beschäftigung, insbesondere mit gesundheitsbezogenen Daten, die weitgehend als objektiviert und damit belastbar gelten, die Gesundheitskompetenz derart aktiver Menschen erhöhen kann. Darüber hinaus werden Aspekte untersucht, inwieweit die neuen Technologien in der Lage sind, spezifische medizinische Erkenntnisse zu vertiefen und in der Konsequenz die daraus resultierenden Behandlungsprozesse zu verändern.
Während der Ursprung des Quantified Self im 2. Gesundheitsmarkt liegt, geht die vorliegende Arbeit der Frage nach, welche strukturellen, personellen und prozessualen Anknüpfungspunkte perspektivisch im 1. Gesundheitsmarkt existieren werden, wenn ein potentieller Patient in einer stärker emanzipierten Weise den Wunsch verspürt, oder eine entsprechende Forderung stellt, seine gesammelten Gesundheitsdaten in möglichst umfassender Form in eine medizinische Behandlung zu integrieren.
Dabei werden auf der einen Seite aktuelle Entwicklungen im 2. Gesundheitsmarkt untersucht, die gekennzeichnet sind von einer hohen Dynamik und einer großen Intransparenz. Auf der anderen Seite steht der als stark reguliert und wenig digitalisiert geltende 1. Gesundheitsmarkt mit seinen langen Entwicklungszyklen und ausgeprägten Partikularinteressen der verschiedenen Stakeholder.
In diesem Zuge werden aktuelle Entwicklungen des zugrunde liegenden Rechtsrahmens, speziell im Hinblick auf stärker patientenzentrierte und digitalisierte Normen untersucht, wobei insbesondere das Digitale Versorgung Gesetz eine wichtige Rolle einnimmt.
Ziel der Arbeit ist die stärkere Durchdringung von Wechselwirkungen an der Schnittstelle zwischen den beiden Gesundheitsmärkten in Bezug auf die Verwendung von Technologien der Selbstvermessung, um in der Folge zukünftige Geschäftspotentiale für existierende oder neu in den Markt drängende Dienstleister zu eruieren.
Als zentrale Methodik kommt hier eine Delphi-Studie zum Einsatz, die in einem interprofessionellen Ansatz versucht, ein Zukunftsbild dieser derzeit noch sehr jungen Entwicklungen für das Jahr 2030 aufzuzeigen. Eingebettet werden die Ergebnisse in die Untersuchung einer allgemeinen gesellschaftlichen Akzeptanz der skizzierten Veränderungen.Quantified Self, the proactive self-measurement of people, has developed from a niche application to a mass phenomenon in recent years. A wide range of technical support options are available to users today, for example in the form of smartphones, fitness trackers or health apps, which allow almost complete monitoring of different contextual factors of an individual's everyday reality. As a result, this work is devoted, among other things, to the question of the extent to which this intensive and self-initiated occupation, in particular with health-related data, which are largely considered objectified and therefore reliable, can increase the health competence of such active people. In addition, aspects are examined to determine to what extent the new technologies are able to deepen specific medical knowledge and consequently to change the resulting treatment processes.
While the origin of the Quantified Self lies in the 2nd healthcare market (“2. Gesundheitsmarkt”), this work investigates which structural, personal and procedural points of contact will exist in the 1st first healthcare market (“1. Gesundheitsmarkt”) if a potential patient feels the desire in a more emancipated way, or a corresponding demand, to integrate the collected health data in the most comprehensive form possible into a medical treatment. On the one hand, current developments in the 2nd second healthcare market are being examined, which are characterized by high dynamics and a great lack of transparency. On the other hand, there is the 1st healthcare market, which is considered to be heavily regulated but not very digitalized, with its long development cycles and distinct particular interests of the various stakeholders. In this context, current developments in the underlying legal framework, especially with regard to more patient-centric and digitized norms, are examined, with the Digital Healthcare Act (“Digitale Versorgung Gesetz”) playing an important role.
The aim of the work is the stronger penetration of interactions at the interface between the two healthcare markets in relation to the use of self-monitoring technologies in order to subsequently determine future business potential for existing or new service providers entering the market.
A Delphi study is used as the central methodology here, which uses an interprofessional approach to try to show a future picture of these currently very young developments for the year 2030. The results are embedded in the investigation of general social acceptance of the changes outlined
Energy policies and pollution in two developing country cities
No full textWe study the effect of energy and transport policies on pollution in two developing country cities. We use a quantitative equilibrium model with choice of housing, energy use, residential location, transport mode, and energy technology. Pollution comes from commuting and residential energy use. The model parameters are calibrated to replicate key variables for two developing country cities, Maputo, Mozambique, and Yogyakarta, Indonesia. In the counterfactual simulations, we study how various transport and energy policies affect equilibrium pollution. Policies may induce rebound effects from increasing residential energy use or switching to high emission modes or locations. In general, these rebound effects tend to be largest for subsidies to public transport or modern residential energy technology
Stellar populations, morphology and kinematics of the Magellanic clouds
No full textGalaxy morphology is a fossil record of how galaxies formed and evolved and can be regarded as a function of the dynamical state of a galaxy. It encodes the physical processes that dominate its evolutionary history, and is strongly aligned with physical properties like stellar mass, star formation rate and local environment. At a distance of ∼50 and 60 kpc, the Magellanic Clouds represent the nearest interacting pair of dwarf irregular galaxies to the Milky Way, rendering them an important test bed for galaxy morphology in the context of galaxy interactions and the effect of the local environment in which they reside. The Large Magellanic Cloud is classified as the prototype for Magellanic Spiral galaxies, with one prominent spiral arm, an offset bar and an inclined rotating disc while the Small Magellanic Cloud is classified as a dwarf Irregular galaxy and is known for its unstructured shape and large depth across the line–of–sight. Resolved stellar populations are powerful probes of a wide range of astrophysical phenomena, the proximity of the Magellanic Clouds allows us to resolve their stellar populations to individual stars that share coherent chemical and age distributions. The coherent properties of resolved stellar populations enable us to analyse them as a function of position within the Magellanic Clouds, offering a picture of the growth of the galaxies’ substructures over time and yielding a comprehensive view of their morphology. Furthermore, investigating the kinematics of the Magellanic Clouds offers valuable insights into their dynamics and evolutionary history. By studying the motions and velocities of stars within these galaxies, we can trace their past interactions, with the Milky Way or with each other and unravel the complex interplay of forces that have influenced the Magellanic Clouds’ formation and evolution.
In Chapter 2, the VISTA survey of the Magellanic Clouds was employed to generate unprecedented high-resolution morphological maps of the Magellanic Clouds in the near-infrared. Utilising colour-magnitude diagrams and theoretical evolutionary models to segregate stellar populations, this approach enabled a comprehensive age tomography of the galaxies. It revealed previously uncharacterised features in their central regions at spatial resolutions of 0.13 kpc (Large Magellanic Cloud) and 0.16 kpc (Small Magellanic Cloud), the findings showcased the impact of tidal interactions on their inner regions. Notably, the study highlighted the enhanced coherent structures in the Large Magellanic Cloud, shedding light on the significant role of the recent Magellanic Clouds’ interaction 200 Myr ago in shaping many of the fine structures. The Small Magellanic Cloud revealed asymmetry in younger populations and irregularities in intermediate-age ones, pointing towards the influence of past tidal interactions.
In Chapter 3, an examination of the outskirts of the Magellanic Clouds led to the identification of new substructures through the use of near-infrared photometry from the VISTA Hemisphere Survey and multi-dimensional phase-space information from Gaia. The distances and proper motions of these substructures were investigated. This analysis revealed the impact of past Magellanic Clouds’ interactions and the influence of the Milky Way’s tidal field on the morphology and kinematics of the Magellanic Clouds. A bi-modal distance distribution was identified within the luminosity function of the red clump stars in the Small Magellanic Cloud, notably in its eastern regions, with the foreground substructure being attributed to the Magellanic Clouds’ interaction around 200 Myr ago. Furthermore, associations with the Counter Bridge and Old Bridge were uncovered through the detection of background and foreground structures in various regions of the SMC.
In chapter 4, a detailed kinematic analysis of the Small Magellanic Cloud was conducted using spectra from the European Southern Observatory Science Archive Facility. The study reveals distinct kinematics in the Wing and bar regions, attributed to interactions with the Large Magellanic Cloud and variations in star formation history. Notably, velocity disparities are observed in the bar’s young main sequence stars, aligning with specific star-forming episodes, and suggesting potential galactic stretching or tidal stripping, as corroborated by proper motion studies.Galaxienmorphologie ist ein fossiles Aufzeichnungsmaterial dafür, wie Galaxien entstanden und sich entwickelt haben und kann als Funktion des dynamischen Zustands einer Galaxie betrachtet werden. Sie kodiert die physischen Prozesse, die ihre Entwicklungsgeschichte dominieren, und ist stark mit physischen Eigenschaften wie stellare Masse, Sternentstehungsrate und lokaler Umgebung verknüpft. In einer Entfernung von ∼50 und 60 kpc stellen die Magellanschen Wolken das nächstgelegene interagierende Paar von Zwergirregulären Galaxien zur Milchstraße dar und sind somit ein wichtiges Testfeld für Galaxienmorphologie im Kontext von Galaxieninteraktionen und dem Einfluss der lokalen Umgebung, in der sie sich befinden. Die Große Magellansche Wolke wird als Prototyp für Magellanische Spiralgalaxien klassifiziert, mit einem prominenten Spiralarm, einem versetzten Balken und einer geneigten rotierenden Scheibe, während die Kleine Magellansche Wolke als Zwergirreguläre Galaxie klassifiziert wird und für ihre unstrukturierte Form und große Tiefe entlang der Sichtlinie bekannt ist. Aufgelöste Sternpopulationen sind mächtige Sonden für eine breite Palette von astrophysikalischen Phänomenen, die Nähe der Magellanschen Wolken ermöglicht es uns, ihre Sternpopulationen bis zu einzelnen Sternen aufzulösen, die kohärente chemische und Altersverteilungen aufweisen. Die kohärenten Eigenschaften von aufgelösten Sternpopulationen ermöglichen es uns, sie als Funktion der Position innerhalb der Magellanschen Wolken zu analysieren, und bieten ein Bild des Wachstums der Galaxienunterstrukturen über die Zeit und vermitteln eine umfassende Sicht auf ihre Morphologie. Darüber hinaus bietet die Untersuchung der Kinetik der Magellanschen Wolken wertvolle Einblicke in ihre Dynamik und Entwicklungsgeschichte. Durch das Studium der Bewegungen und Geschwindigkeiten der Sterne innerhalb dieser Galaxien können wir ihre vergangenen Interaktionen, sei es mit der Milchstraße oder untereinander, nachverfolgen und das komplexe Zusammenspiel der Kräfte, die die Formation und Evolution der Magellanschen Wolken beeinflusst haben, entwirren.
In Kapitel 2 wurde die VISTA Untersuchung der Magellanschen Wolken verwendet, um bisher beispiellose hochauflösende morphologische Karten der Magellanschen Wolken im nahen Infrarot zu erstellen. Mit Hilfe von Farb-Helligkeits-Diagrammen und theoretischen Entwicklungsmodellen zur Abgrenzung der Sternpopulationen ermöglichte dieser Ansatz eine umfassende Alters-Tomographie der Galaxien. Es wurden bisher unbekannte Merkmale in ihren Zentralregionen mit räumlichen Auflösungen von 0,13 kpc (Große Magellansche Wolke) und 0,16 kpc (Kleine Magellansche Wolke) offenbart, die Ergebnisse zeigten die Auswirkungen von Gezeitenwechselwirkungen auf ihre inneren Regionen. Bemerkenswert ist, dass die Studie die verstärkten kohärenten Strukturen in der Großen Magellanschen Wolke hervorhob und auf die bedeutende Rolle der jüngsten Interaktion der Magellanschen Wolken vor 200 Myr bei der Formung vieler Feinstrukturen hinwies. Die Kleine Magellansche Wolke zeigte Asymmetrie in jüngeren Populationen und Unregelmäßigkeiten bei mittelalten, was auf den Einfluss vergangener Gezeitenwechselwirkungen hinweist.
In Kapitel 3 führte eine Untersuchung der Außenbereiche der Magellanschen Wolken zur Identifizierung neuer Unterstrukturen durch die Nutzung von Nahinfrarot-Photometrie aus der VISTA Hemisphere Survey und mehrdimensionalen Phasenraum-Informationen von Gaia. Die Entfernungen und Eigenbewegungen dieser Unterstrukturen wurden untersucht. Diese Analyse offenbarte die Auswirkungen vergangener Interaktionen der Magellanschen Wolken und den Einfluss des Gezeitenfeldes der Milchstraße auf die Morphologie und Kinetik der Magellanschen Wolken. Eine bimodale Entfernungsverteilung wurde innerhalb der Leuchtkraftfunktion der Red-Clump-Sterne in der Kleinen Magellanschen Wolke identifiziert, insbesondere in ihren östlichen Regionen, wobei die Vordergrundstruktur der Interaktion der Magellanschen Wolken vor etwa 200 Myr zugeschrieben wurde. Zudem wurden durch die Entdeckung von Hintergrund- und Vordergrundstrukturen in verschiedenen Regionen der SMC Assoziationen mit der Counter Bridge und Old Bridge aufgedeckt.
In Kapitel 4 wurde eine detaillierte kinematische Analyse der Kleinen Magellanschen Wolke durchgeführt, unter Verwendung von Spektren aus der European Southern Observatory Science Archive Facility. Die Studie zeigt unterschiedliche Kinetik in den Wing- und Bar-Regionen auf, die auf Interaktionen mit der Großen Magellanschen Wolke und Variationen in der Sternentstehungsgeschichte zurückgeführt werden. Bemerkenswert sind Geschwindigkeitsunterschiede, die bei den jungen Hauptreihensternen der Bar beobachtet werden, die mit spezifischen Sternentstehungs-Episoden übereinstimmen und auf potenzielle galaktische Dehnung oder Gezeitenstripping hinweisen, wie es durch Studien der Eigenbewegung bestätigt wird
Feasibility of peak temperature targets in light of institutional constraints
No full textDespite faster-than-expected progress in clean energy technology deployment, global annual CO2 emissions have increased from 2020 to 2023. The feasibility of limiting warming to 1.5 °C is therefore questioned. Here we present a model intercomparison study that accounts for emissions trends until 2023 and compares cost-effective scenarios to alternative scenarios with institutional, geophysical and technological feasibility constraints and enablers informed by previous literature. Our results show that the most ambitious mitigation trajectories with updated climate information still manage to limit peak warming to below 1.6 °C (‘low overshoot’) with around 50% likelihood. However, feasibility constraints, especially in the institutional dimension, decrease this maximum likelihood considerably to 5–45%. Accelerated energy demand transformation can reduce costs for staying below 2 °C but have only a limited impact on further increasing the likelihood of limiting warming to 1.6 °C. Our study helps to establish a new benchmark of mitigation scenarios that goes beyond the dominant cost-effective scenario design
The professional knowledge of primary school teaching students in the domain of “House of quadrilaterals”
No full textDie Professionalisierung angehender Lehrkräfte als bedeutende Steuerungsgröße für die Schulbildung ist eine wesentliche Aufgabe der Lehre an Universitäten. Sie stellt eine Säule des universitären Reformprojekts „PSI-Potsdam“ im Rahmen der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ dar. Ziel ist die Qualitätssicherung durch Evaluation und Weiterentwicklung von Lehrveranstaltungen mithilfe von Gestaltungsprinzipien zur Vermittlung des Professionswissens.
Die vorliegende Arbeit fokussiert die Wirksamkeit der Lehrveranstaltung „Geometrie und ihre Didaktik 1 und 2“ und untersucht exemplarisch, inwiefern Studierende des Lehramts Primarstufe Mathematik das dort angestrebte Fach- und fachdidaktische Wissen zur Begriffsbildung am Beispiel des Hauses der Vierecke erlangt haben. Angemessene mentale Modelle verschiedener Vierecksarten aufzubauen und diese hierarchisch zueinander in Beziehung zu setzen, erfordert einen aktiven Prozess gemäß dem didaktischen Modell zum Lernen geometrischer Begriffe und stellt somit eine Schwierigkeit für Lernende an Schule und Universität gleichermaßen dar.
Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurden in einer qualitativen Studie mit Mixed-Methods-Design zunächst 95 Studierende schriftlich zu ihrem Wissen hinsichtlich des genannten Themas befragt. Anschließend wurde zur Identifikation von Lernhürden und Schwierigkeiten ein Fokusgruppeninterview durchgeführt. Die Auswertung der Daten erfolgte computergestützt mittels einer qualitativen Inhaltsanalyse.
Die Ergebnisse bilden eine große Vielfalt verschiedener Kompetenzstände in allen relevanten Facetten ab. Im Rahmen der geforderten Perspektivübernahme, Ursachenfindung und modellgeleiteten Vorschlägen zu deren Vorbeugung zeigten sich insbesondere Defizite in Form von Fehlvorstellungen. Weiterhin gab es Schwierigkeiten bei der Anwendung und Integration des geforderten Professionswissens in allen betrachteten Wissenskomponenten. Hieraus werden zum einen Entwicklungsvorschläge bezüglich der Lehrveranstaltung abgeleitet, um die fachwissenschaftliche Basis der zukünftigen Lehrkräfte zu stärken. Hierunter fällt es, sensibler mit prototypischen Darstellungen umzugehen und den Begriffsaufbau bei den Studierenden zu stärken, indem unter anderem auf einer Metaebene Zusammenhänge des Hauses der Vierecke im Spiralcurriculum explizit gemacht werden. Zum anderen beziehen sich Vorschläge auf das Studiendesign, speziell den Aufbau der Befragung zur zielführenden Erhebung des fokussierten Professionswissens. Hierfür werden unter anderem eine explizite Erhebung der eigenen Vorstellungen sowie eine Umformulierung der Wissenstestaufgabe mittels Operatoren angeregt.The professionalization of prospective teachers as an important control variable for school education is an essential mission of teaching at universities. It is a pillar of the university reform project “PSI-Potsdam” as part of the “Quality Offensive for Teacher Education”. The aim is quality assurance through the evaluation and further development of university courses with the help of design principles for imparting professional knowledge.
The present study focuses on the effectiveness of the course “Geometry and its didactics 1 and 2” and examines the extent to which primary school mathematics students have acquired the subject-specific and subject-didactic knowledge of concept formation that is aimed for in this course using the example of the house of quadrilaterals. Building appropriate mental models of different types of quadrilaterals and relating them hierarchically to one another requires an active process in accordance with the didactic model for learning geometric concepts and thus represents a difficulty for learners at school and university alike.
To answer the research question, 95 students were first interviewed in a qualitative study with a mixed-methods design about their knowledge of the topic mentioned. A focus group interview was then conducted to identify learning obstacles and difficulties. The data was analyzed using a computer-aided qualitative content analysis.
The results show a wide variety of different levels of competence in all relevant facets. In the context of the required perspective-taking, cause identification and model-based suggestions for their prevention, deficits were particularly evident in the form of misconceptions. Furthermore, there were difficulties in the application and integration of the required professional knowledge in all the knowledge components considered. On the one hand, suggestions for the development of the course are derived from this in order to strengthen the subject-specific basis of future teachers. This includes dealing more sensitively with prototypical representations and strengthening students' conceptualization by, among other things, making the connections between the house of quadrilaterals in the spiral curriculum explicit on a meta-level. On the other hand, suggestions relate to the study design, especially the structure of the survey for the purposeful collection of focused professional knowledge. For this purpose, among other things, an explicit survey of one's own concepts and a reformulation of the knowledge test task using operators are suggested
A research bibliography for world Englishes and Cultural Linguistics
No full textThis research bibliography lists some of the hallmark works in the field of Cultural Linguistics and has an exclusive thematic focus on cultural-linguistic approaches to world Englishes. Therefore, other important and congenial works that have been published under the umbrella of, for example, Conceptual Metaphor Theory (CMT) or deal with langauges other than English are excluded but can be found in the respective references of the individual contributions of this special issue. The research bibliography offers reference works for research strands of the world Englishes framework, such as English language teaching and language use in multicultural and multilingual contexts, as well as language use in the public space. Furthermore, with a collection of publications ranging from the 1980s to most recent state-of-the-art works from the year 2024, the authors identify trends and topical developments in the synthesized research of Cultural Linguistics and world Englishes and offer an outlook on new frontiers in this realm
