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Zeitschrift für empirische Hochschulforschung : ZeHf 5 (2021) 2, S. 162-183, Realistische Erwartungen und Passung zwischen Interessen und Studieninhalten sind zentrale Ansatzpunkte bei der Steuerung von Studienwahlentscheidungen. In einem neu entwickelten fachspezifischen Erwartungs- und Interessenstest (E × I - Test) für Psychologie werden erstmals Erwartungsdiskrepanzen und Interessen kombiniert betrachtet und dementsprechend auch übertroffene oder enttäuschte Erwartungen erfasst und rückgemeldet. Die zu den Studieninhalten des neuen Verfahrens entwickelten Items konnten annähernd perfekt den Studienfachbereichen zugeordnet werden und deckten diese weitgehend vollständig und gleichmäßig ab. 2,033 Studieninteressierte bearbeiteten den E × I - Test im Rahmen eines Online-Self-Assessments und fühlten sich danach informierter als vorher. Insgesamt bewerteten die Studieninteressierten das neue Verfahren positiv und 94% würden es weiterempfehlen. Auf Basis des vorgestellten Verfahrens für das Bachelor-Psychologiestudium könnten weitere E × I - Tests für die Orientierung in andere Studienfächer oder Berufe entwickelt und validiert werden, für welche sowohl spezifische Interessen als auch enttäuschte Erwartungen eine Rolle spielen. (DIPF/Orig.), Both, realistic expectations and fit between interests and study content are crucial to guide study choice decisions. A newly developed subject-specific Expectation-Interest Test (E × I - Test) for psychology considers, for the first time, expectation discrepancies and interests in combination. Thus, exceeded or disappointed expectations are assessed and reported back. It was shown that the newly developed items which represent study contents can be assigned almost perfectly to the study subject areas and cover them to a large extent completely and evenly. 2,033 prospective students completed the E × I - Test as part of an online self-assessment and felt more informed afterwards than before. Overall, prospective students rated the new procedure positively and 94% would recommend it to others. Based on the presented procedures for the bachelor psychology studies, further E × I - Tests could be developed and validated for orientation to other fields of study or professions, for which both specific interests and disappointed expectations play a role. (DIPF/Orig.)

Aim: 360° VR photos could be a low-threshold possibility to increase early clinical exposure. Apart from granting insights into local routines and premises, the medium should facilitate knowledge acquisition and spatial orientation depending on its design. This assumption, however, is not yet substantiated empirically. Thus, three hypotheses were tested in consideration of Mayer's modality principle: 1) Providing 360° VR photos as visual reference improves retention and comprehension of information. 2) The annotation of text boxes in 360° VR photos compromises spatial orientation and presence. 3) Annotated audio commentary is superior to annotated text boxes in terms of cognitive load and knowledge acquisition.Methods: Using head-mounted displays, students of human (N=53) and dental medicine (N=8) completed one of three virtual tours through a surgical unit, which were created with 360° VR photos. In the first two variants, information about the facilities, medical devices and clinical procedures was annotated either as text boxes or audio commentary comprising 67 words on average (SD=6.67). In the third variant, the same information was given separately on a printed handout before the virtual tour. Taking user experience and individual learner characteristics into account, differences between conditions were measured regarding retention, comprehension, spatial orientation, cognitive load, and presence.Results: Concerning retention and comprehension of information, annotated text boxes outperformed annotated audio commentary and the handout condition. Although annotated audio commentary exhibited the lowest knowledge test scores, students preferred listening over reading. Students with an interest in VR and 360° media reported higher levels of enjoyment and presence. Regarding spatial orientation and presence, no significant group differences were found. Conclusions: 360° VR photos can convey information and a sense of spatial orientation effectively in the same learning scenario. For students, their use is both enjoyable and instructive. Unexpectedly, the ideal mode of annotation is not dictated by Mayer's modality principle. For information like in this study, annotated text boxes are better for knowledge acquisition than the subjectively preferred audio commentary. This finding is probably contingent on the length and the quality of the annotated text. To identify boundary conditions and to validate the findings, more research is required on the design and educational use of 360° VR photos. Zielsetzung: 360°-VR-Fotos könnten eine niedrigschwellige Möglichkeit sein, die klinische Exposition in den frühen Phasen der medizinischen Ausbildung zu steigern. Das Medium soll nicht nur Einblicke in lokale Räumlichkeiten und Abläufe bieten, sondern auch abhängig von der Annotationsform den Wissenserwerb und die räumliche Orientierung fördern. Empirisch belegt ist diese Annahme allerdings noch nicht. Daher wurden unter Berücksichtigung des Modalitätsprinzips nach Mayer drei Hypothesen getestet: 1) Der Einsatz von 360°-VR-Fotos als visuelle Referenz verbessert das Erinnern und Verstehen von Informationen. 2) Die Annotation von Textfeldern in 360°-VR-Fotos beeinträchtigt die räumliche Orientierung und Präsenz. 3) Annotierte Audiokommentare sind annotierten Textfeldern in Bezug auf die kognitive Belastung und den Wissenserwerb überlegen.Methodik: Mittels VR-Brillen absolvierten Studierende der Human- (N=53) und Zahnmedizin (N=8) einen von drei virtuellen Rundgängen durch einen OP-Bereich, die mit 360°-VR-Fotos erstellt wurden. In den ersten beiden Varianten wurden Informationen zu den Räumlichkeiten, medizinischen Geräten und klinischen Verfahren entweder in Form von Textfeldern oder Audiokommentaren mit durchschnittlich 67 Wörtern (SD=6,67) annotiert. In der dritten Variante wurden dieselben Informationen separat vor dem virtuellen Rundgang auf einem gedruckten Handout ausgeteilt. Unter Berücksichtigung individueller Lernereigenschaften und der Benutzererfahrung wurden Unterschiede zwischen den Bedingungen hinsichtlich des Erinnerns, des Verstehens, der räumlichen Orientierung, der kognitiven Belastung und der Präsenz gemessen.Ergebnisse: Hinsichtlich des Erinnerns und Verstehens von Informationen schnitten die annotierten Textfelder besser ab als die annotierten Audiokommentare und die Handout-Bedingung. Obwohl die annotierten Audiokommentare die niedrigsten Werte im Wissenstest aufwiesen, zogen die Studierenden das Hören dem Lesen vor. Studierende mit Interesse an VR und 360°- Medien berichteten über ein höheres Maß an Vergnügen und Präsenz. Hinsichtlich der räumlichen Orientierung und Präsenz wurden keine signifikanten Gruppenunterschiede festgestellt.Schlussfolgerung: 360°-VR-Fotos können Informationen und ein Gefühl der räumlichen Orientierung effektiv in einem Lernszenario vermitteln. Für die Studierenden ist ihre Verwendung unterhaltsam und lehrreich. Die ideale Art der Annotation wird wider Erwarten nicht durch Mayers Modalitätsprinzip vorgeschrieben. Für Informationen wie die in dieser Studie eignen sich annotierte Textfelder besser zum Wissenserwerb als die subjektiv bevorzugten Audiokommentare. Dieses Ergebnis ist wahrscheinlich abhängig von der Länge und Qualität des annotierten Textes. Um Randbedingungen zu identifizieren und die Ergebnisse zu validieren, sind weitere Untersuchungen zur Gestaltung und didaktischen Nutzung von 360°-VR-Fotos erforderlich.

Der Josephine-Levy-Rathenau-Preis dient der Förderung von wissenschaftlichem und beraterischem Nachwuchs in der Bildungs- und Berufsberatung.

Die Gestaltung konkreter technischer Bildungsangebote in Schulen ist eng an das Vorhandensein entsprechender Werkräume geknüpft, die eine konkrete Umsetzung zumeist erst ermöglichen. Damit einhergehende grundlegende Fachkenntnisse, unterrichtsspezifische Ansprüche, aber auch eine situative Wahrnehmung der Nutzer*innen erscheinen von zentraler Bedeutung. Der Beitrag nimmt dies zum Anlaß, ein damit einhergehendes Spannungsfeld im Zusammenhang mit dem Unterrichtsgegenstand Technisches Werken zu skizzieren und auf der Grundlage einer mit Studierenden durchgeführten Dokumenten- und Werkraumanalyse mögliche Perspektiven aufzuzeigen. Damit verbindet sich das Ziel, mit Blick auf die Primarstufe, grundlegende Aspekte räumlicher Gestaltung in Bezug auf technikbezogenen Unterricht vorzustellen und Lehrende zu motivieren, vergleichbare Analyseprozesse - auch mit Schüler*innen - zu initiieren. (DIPF/Orig.)

Monarch butterflies are famous for their annual long-distance migration. Decreasing temperatures and reduced daylight induce the migratory state in the autumn generation of monarch butterflies. Not only are they in a reproductive diapause, they also produce fat deposits to be prepared for the upcoming journey: Driven by their instinct to migrate, they depart from their eclosion grounds in the northern regions of the North American continent and start their southern journey to their hibernation spots in Central Mexico. The butterflies cover a distance of up to 4000 km across the United States. In the next spring, the same butterflies invert their preferred heading direction due to seasonal changes and start their northward spring migration. The spring migration is continued by three consecutive butterfly generations, until the animals repopulate the northern regions in North America as non-migratory monarch butterflies. The monarch butterflies’ migratory state is genetically and epigenetically regulated, including the directed flight behavior. Therefore, the insect’s internal compass system does not only have to encode the butterflies preferred, but also its current heading direction. However, the butterfly’s internal heading representation has to be matched to external cues, to avoid departing from its initial flight path and increasing its risk of missing its desired destination. During the migratory flight, visual cues provide the butterflies with reliable orientation information. The butterflies refer to the sun as their main orientation cue. In addition to the sun, the butterflies likely use the polarization pattern of the sky for orientation. The sky compass signals are processed within a region in the brain, termed the central complex (CX). Previous research on the CX neural circuitry of the monarch butterflies demonstrated that tangential central complex neurons (TL) carry the visual input information into the CX and respond to a simulated sun and polarized light. However, whether these cells process additional visual cues like the panoramic skyline is still unknown. Furthermore, little is known about how the migratory state affects visual cue processing. In addition to this, most experiments studying the monarch butterfly CX focused on how neurons process single visual cues. However, how combined visual stimuli are processed in the CX is still unknown. This thesis is investigating the following questions: 1) How does the migratory state affect visual cue processing in the TL cells within the monarch butterfly brain? 2) How are multiple visual cues integrated in the TL cells? 3) How is compass information modulated in the CX? To study these questions, TL neurons from both animal groups (migratory and non-migratory) were electrophysiologically characterized using intracellular recordings while presenting different simulated celestial cues and visual sceneries. I showed that the TL neurons of migratory butterflies are more narrowly tuned to the sun, possibly helping them in keeping a directed flight course during migration. Furthermore, I found that TL cells encode a panoramic skyline, suggesting that the CX network combines celestial and terrestrial information. Experiments with combined celestial stimuli revealed that the TL cells combine both cue information linearly. However, if exposing the animals to a simulated visual scenery containing a panoramic skyline and a simulated sun, the single visual cues are weighted differently. These results indicate that the CX’s input region can flexibly adapt to different visual cue conditions. Furthermore, I characterize a previously unknown neuron in the monarch butterfly CX which responds to celestial stimuli and connects the CX with other brain neuropiles. How this cell type affects heading direction encoding has yet to be determined., Monarchfalter sind berühmt für ihre jährlichen Migrationsflüge. Sinkende Temperaturen und die verkürzte Tageslichtbestrahlung induzieren die Migration in einer Herbstgeneration der Monarchfalter. Sie sind nicht nur in reproduktiver Diapause, sondern produzieren Fettreserven für die bevorstehende Reise: Getrieben von ihrem Migrationsinstinkt verlassen sie ihre Schlüpfstätten in den nördlichen Regionen des Nordamerikanischen Kontinents und starten ihre südliche Wanderung zu ihren Überwinterunsgstätten in Zentralmexiko. Dabei legen die Schmetterlinge Strecken von bis zu 4000 km durch die Vereinigten Staaten zurück. Im nächsten Frühling kehren die gleichen Schmetterlinge ihre Vorzugsrichtung durch die jahreszeitlich bedingten Veränderungen um und die Tiere bewegen sich nordwärts. Die Frühlingsgeneration wird insgesamt über drei Schmetterlingsgeneration durchgeführt, bis die Tiere die nördlichen Regionen in Nordamerika wieder als nicht-migrierende Monarchfalter besiedeln. Der Migrationsstatus der Monarchfalter ist genetisch und epigenetisch reguliert, was auch das gerichtete Flugverhalten einschließt. Demnach muss das interne Kompasssystem der Falter nicht nur die bevorzugte, sondern auch die aktuelle Flugrichtung prozessieren. Die interne Repräsentation der Flugrichtung des Falters muss jedoch mit der Umwelt abgeglichen werden, ansonsten droht das Tier von der ursprünglichen Flugrichtung abzuweichen und erhöht das Risiko den Wunschort nicht zu erreichen. Während des Migrationsfluges bieten visuelle Signale verlässliche Orientierungsinformationen. Dabei ist die Sonne ihre Hauptorientierungsreferenz. Zusätzlich zur Sonne nutzen die Schmetterlinge vermutlich noch das Polarisationsmuster des Himmels zur Orientierung. Diese Himmelskompasssignale werden im Gehirn in einer Gehirnregion, den Zentralkomplex, integriert. Vergangene Forschungsprojekte am Zentralkomplex haben gezeigt, dass tangentiale Zentralkomplex-Neurone (TL) die visuellen Signale in den Zentralkomplex leiten und auf eine simulierte Sonne und polarisiertes Licht sensitiv sind. Ob diese Zellen noch weitere visuelle Signale verarbeiten, wie zum Beispiel den Horizont eines Panoramas, ist nicht bekannt. Auch ist der Einfluss des Migrationsstatus auf die visuelle Signalverarbeitung im Zentralkomplex bisher unerforscht. Des Weiteren haben die meisten Experimente am Zentralkomplex des Monarchfalters den Fokus auf die Verarbeitung einzelner simulierter visueller Reize gelegt. Wie aber Kombinationen aus Stimuli im Zentralkomplex verarbeitet werden, ist nicht bekannt. Diese Dissertation beschäftigt sich mit folgenden Fragen: 1) Wie beeinflusst der Migrationsstatus die visuelle Reizverarbeitung in TL-Zellen im Monarchfaltergehirn? 2) Wie werden mehrere visuelle Reize in TL-Zellen miteinander kombiniert? 3) Wie wird Kompassinformation im Zentralkomplex moduliert? In diesem Zusammenhang wurden TL-Neurone aus beiden Gruppen (migrierende und nichtmigrierende Monarchfalter) elektrophysiologisch mittels intrazellulärer Aufnahmen charakterisiert, während den Tieren unterschiedliche simulierte Himmelkompasssignale und visuelle Szenerien präsentiert wurden. Hierbei konnte ich zeigen dass die TL-Neuronen in migrierenden Tieren ein engeres Tuning zur Sonne aufwiesen, was den Tieren helfen könnte, eine gerichtete Flugrichtung zu halten. Außerdem antworten die TL-Neurone auf ein Panorama, womit der Zentralkomplex in der Lage wäre, Himmelskompasssignale mit terrestrischer Information zu kombinieren. In Experimenten mit zwei kombinierten simulierten Himmelskompasssignalen konnte ich zeigen, dass die TL-Zellen beide Signalinformationen linear miteinander verrechnen. Wenn die TL-Zellen jedoch mit einer visuellen Szenerie stimuliert werden, welche eine simulierte Sonne und ein Panorama beinhaltet, werden die einzelnen visuellen Signale unterschiedlich gewichtet. Die Ergebnisse sind ein Hinweis darauf, dass die Eingangsregion im Zentralkomplex sich flexibel an die visuellen Signalbedingungen anpassen können. Außerdem habe ich ein bis dahin unbekanntes Neuron während meiner Studien charakterisieren können, welches auf simulierte Himmelskompasssignale antwortet und den Zentralkomplex mit anderen Neuropilen im Gehirn verbindet. Wie dieser Neuronentyp Einfluss auf die Kodierung der Flugrichtung nimmt, muss in der Zukunft weiter erforscht werden.

Aufgrund ihrer hohen spezifischen Kapazitäten werden heutzutage überwiegend Übergangsmetall-Schichtoxide, wie etwa Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) oder Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA), als Kathodenaktivmaterialien in Traktionsbatterien für automobile Anwendungen eingesetzt. Durch chemische Modifikationen werden die Energie- und Leistungsdichten gesteigert, die Lebensdauer verlängert und auch die Kosten reduziert. Aktuelle Untersuchungen zeigen jedoch, dass neben der chemischen Komposition auch die Morphologie und Kristallographie polykristalliner Sekundärpartikel die Performance des Kathodenaktivmaterials wesentlich beeinflussen. Bisher hat es aber an statistisch aussagekräftigen Informationen über die genaue kristallographische Konfiguration der polykristallinen Übergangsmetall- Schichtoxide gemangelt. Wie sich der von der kristallographischen Konfiguration abhängige, zweidimensionale Lithiumtransport in den atomaren Schichten der Kristallite auf die elektrochemische Performance der polykristallinen Sekundärpartikel auswirkt, ist bisher kaum analysiert worden. In der vorliegenden Arbeit sind deshalb zunächst NMC Sekundärpartikel mittels Elektronenrückstreubeugung (EBSD, engl. electron backscatter diffraction) experimentell untersucht worden, um Korrelationen zwischen morphologischen Ausprägungen und kristallographischen Charakteristika zu quantifizieren. Dabei zeigt sich insbesondere, dass die kristallographischen a-b-Ebenen der polykristallinen Sekundärpartikel überwiegend radial ausgerichtet sind und die entsprechende Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung durch die Summe zweier Gaußfunktionen approximiert werden kann. Außerdem wird die weit verbreitete Annahme, dass die kristallographische c-Achse in elongierten Primärpartikeln senkrecht zur morphologisch längsten Halbachse liegt, anhand der EBSD-Messdaten statistisch verifiziert. Um den resultierenden Einfluss der kristallographischen Textur auf die Performance des Aktivmaterials zu untersuchen, ist ein dreidimensionales elektrochemisches Modell mit anisotroper Lithiumdiffusion für einzelne polykristalline Sekundärpartikel aufgebaut worden. Dabei wurden unterschiedliche kristallographische Konfigurationen simuliert, wobei insbesondere auch die gemessene Gaußverteilung der EBSD-Messung realisiert wurde. Für geringe bis hohe Entladeraten zeigt sich jeweils ein signifikanter Unterschied in der spezifischen Kapazität zwischen polykristallinen Sekundärpartikeln, deren Primärpartikel kristallographisch zufällig orientiert sind, und Sekundärpartikeln, deren Kristallite entsprechend der gemessenen Gaußverteilung tendenziell radial ausgerichtet sind. Bei einer Entladerate von beispielsweise 1C beträgt der durchschnittliche Unterschied etwa 5,6% und nimmt für C-Raten von 2 und 5 auf knapp 10% zu. Die Ergebnisse der durchgeführten Simulationen erweitern das Verständnis über den Einfluss der Kristallographie auf die Performance der Sekundärpartikel polykristalliner Übergangsmetall-Schichtoxide und komplementieren bisherige experimentelle Studien, in denen kaum zwischen kristallographischen und morphologischen Einflüssen differenziert werden kann.