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Through a mirror darkly – On the obscurity of teaching goals in game-based learning in IT security
(2021)
Teachers and instructors use very specific language communicating teaching goals. The most widely used frameworks of common reference are the Bloom’s Taxonomy and the Revised Bloom’s Taxonomy. The latter provides distinction of 209 different teaching goals which are connected to methods. In Competence Developing Games (CDGs - serious games to convey knowledge) and in IT security education, a two- or three level typology exists, reducing possible learning outcomes to awareness, training, and education. This study explores whether this much simpler framework succeeds in achieving the same range of learning outcomes. Method wise a keyword analysis was conducted. The results were threefold: 1. The words used to describe teaching goals in CDGs on IT security education do not reflect the whole range of learning outcomes. 2. The word choice is nevertheless different from common language, indicating an intentional use of language. 3. IT security CDGs use different sets of terms to describe learning outcomes, depending on whether they are awareness, training, or education games. The interpretation of the findings is that the reduction to just three types of CDGs reduces the capacity to communicate and think about learning outcomes and consequently reduces the outcomes that are intentionally achieved.
Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten
(2021)
Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar.
The Robot Operating System (ROS) is the current de-facto standard in robot middlewares. The steadily increasing size of the user base results in a greater demand for training as well. User groups range from students in academia to industry professionals with a broad spectrum of developers in between. To deliver high quality training and education to any of these audiences, educators need to tailor individual curricula for any such training. In this paper, we present an approach to ease compiling curricula for ROS trainings based on a taxonomy of the teaching contents. The instructor can select a set of dedicated learning units and the system will automatically compile the teaching material based on the dependencies of the units selected and a set of parameters for a particular training. We walk through an example training to illustrate our work.
ESPACE – ESCAPE
(2021)
Die Arbeit „ESPACE-ESCAPE“ befasst sich mit der Frage, was entstehen kann, wenn man sich bewusst auf das einlässt, was ist, und welche ungeahnten Räume sich eröffnen, wenn dieser Zustand erst einmal akzeptiert und somit erkundet werden kann. Die Fotografien erzählen in ihrem Zusammenspiel von einer Suche, von Niedergeschlagenheit und dem Gefühl nicht von der Stelle zu kommen. Davon, sich im Kreis zu bewegen. Von vorbeiziehenden Tagen, Wochen und Monaten. Dem Wechsel zwischen Licht und Dunkelheit, deren Grenzen sich auflösen und ineinander übergehen. Dem Wunsch danach, es der Natur gleichzutun und in einen Schlaf zu fallen. Nur für eine kurze lange Weile dem Winter entgehen. So eine Art Winterschlaf eben. Die Fotografien bündeln dieses kollektive Gefühl als melancholische Sicht auf den unendlich erscheinenden Winter und dennoch: Zwischen den Zeilen liegen eine verborgene Schönheit, Hoffnung und Neuanfang.
Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied.
Biologically sensitive field-effect devices (BioFEDs) advantageously combine the electronic field-effect functionality with the (bio)chemical receptor’s recognition ability for (bio)chemical sensing. In this review, basic and widely applied device concepts of silicon-based BioFEDs (ion-sensitive field-effect transistor, silicon nanowire transistor, electrolyte-insulator-semiconductor capacitor, light-addressable potentiometric sensor) are presented and recent progress (from 2019 to early 2021) is discussed. One of the main advantages of BioFEDs is the label-free sensing principle enabling to detect a large variety of biomolecules and bioparticles by their intrinsic charge. The review encompasses applications of BioFEDs for the label-free electrical detection of clinically relevant protein biomarkers, deoxyribonucleic acid molecules and viruses, enzyme-substrate reactions as well as recording of the cell acidification rate (as an indicator of cellular metabolism) and the extracellular potential.
Concentrating Solar Power
(2021)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.