Bøker utgitt av Springer Spektrum

Die Inklusion behinderter Kinder ist ein gesellschaftliches und bildungspolitisches Ideal, allerdings fühlen sich viele Lehrkräfte angesichts neuer Herausforderungen allein gelassen. Vor diesem Hintergrund untersucht Ulrike Oechsle die Praxis eines inklusiven Mathematikunterrichts und die dahinter stehenden Überzeugungen von Lehrkräften. Dabei geht sie über bislang vorliegende Interviewstudien hinaus und tangiert neben der Mathematikdidaktik auch die Schul- und Sonderpädagogik. Die Autorin differenziert in der Literatur publizierte Befunde weiter aus und liefert zusätzliche und mitunter sogar gegenteilige Befunde. Die Arbeit bereichert die mathematikdidaktische Diskussion und gibt wichtige Impulse zur Weiterentwicklung inklusiven Unterrichts.

Catharina Beckschulte, geb. Adamek, untersucht, wie sich der Einsatz eines Lösungsplans als metakognitives Strategieinstrument auf die Kompetenzentwicklung beim mathematischen Modellieren auswirkt. In ihrer Interventionsstudie vergleicht sie zwei Versuchsgruppen in 29 neunten Klassen des Gymnasiums, die während einer Unterrichtseinheit jeweils mit bzw. ohne Strategieinstrument an Modellierungsaufgaben arbeiten. Auf Grundlage der Item-Response-Theorie stellt die Autorin Teilkompetenzen des Modellierens als getrennt zu erfassende Kompetenzdimensionen heraus. Die Ergebnisse zur Kompetenzentwicklung zeigen ein differenziertes Bild für die Teilkompetenzen: Der Einsatz eines Lösungsplans führt nicht direkt zu einem höheren Kompetenzerwerb, jedoch wird eine Tendenz für eine stärkere langfristige Kompetenzentwicklung deutlich.

Künstliche Organe sind Membranmodule, welche in einem extrakorporalen Kreislauf Blutinhaltsstoffe austauschen bzw. entfernen. Dabei kommen die klassischen Prinzipien der Crossflow- und der Gegenstromverfahren zur Anwendung. Manfred Raff zeigt, wie für die Auslegung derartiger Membranverfahren aus Modellen am differentiellen Membranelement funktionale Zusammenhänge von Zielgrößen und geometrischen, stofflichen und Betriebsparametern für das gesamte Modul abgeleitet werden. Die Ergebnisgleichungen können auch für technische Anwendungen eingesetzt werden. Der Autor:Manfred Raff hat sich in seinem Berufsleben mit dem wissenschaftlichen Schwerpunkt Membrantechnologie beschäftigt. Er war zunächst in der Industrie in der Forschung, Entwicklung und Produktion von Membranen und Modulen tätig. Später hat er als Hochschullehrer an der Hochschule Furtwangen Verfahrenstechnik gelehrt und Membranthemen, wie Messung der Porengrößenverteilung in Membranen, Untersuchung des Stofftransports in der künstlichen Leber, Simulation des Stofftransports bei der Highflux-Dialyse, erforscht. Nach der Pensionierung arbeitet er weiterhin als Lehrbeauftragter an der HFU, Campus Schwenningen.

Glutenunverträglichkeit ist ein multifaktorielles Phänomen. Im medizinischen Kontext werden damit Symptome assoziiert, die nach dem Verzehr von glutenhaltigen Nahrungsmitteln auftreten. Jedoch sind nicht alle Fälle einer wahrgenommenen Glutenunverträglichkeit medizinisch diagnostizierbar. Nur für Zöliakie und Weizenallergien bestehen eindeutige Diagnosekriterien. In den meisten Fällen besteht eine Nicht-Zöliakie-Nicht-Weizenallergie-Weizensensitivität (NCWS). Gluten kann bei NCWS nur selten als verursachendes Agens nachgewiesen werden. Vielmehr kommen andere Inhaltsstoffe von Weizen, wie ATI oder FODMAP, oder eine gestörte intestinale Mikrobiota als Krankheitsauslöser in Frage. Cordula Harter stellt klar: Glutenunverträglichkeit ist ein Modetrend, dem viel mehr Menschen folgen, als es diagnostizierte Patienten gibt. Die Autorin zeigt, dass glutenhaltige Getreide ernährungsphysiologisch hochwertige Nahrungsmittel sind, die wertvolle Nährstoffe und Ballaststoffe liefern. Eine Eliminierung ist nur selten medizinisch indiziert und nutzt der Nahrungsmittelindustrie oft mehr als dem Verbraucher.¿Die Autorin:Dr. Cordula Harter ist Privatdozentin und Lehrkoordinatorin am Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg.

Ulrike Roder entwickelt einen didaktisch begründeten Handlungsrahmen zur Planung und Ausgestaltung eines Förderangebots und synthetisiert Qualitätsmerkmale für die Beschreibung bestehender Konzepte. Vor dem Hintergrund der Tätigkeitstheorie beschreibt sie Fördermaßnahmen und leitet Gestaltungshinweise für Fördermaterialien ab. Um möglichst entwicklungsgemäße und -förderliche Lernangebote für die Lernenden bereitzustellen, adaptiert die Autorin verschiedene Modelle zur Variation von Anforderungsstrukturen für die Materialentwicklung. Die Materialien für die exemplarischen Themengebiete Elementare Algebra und Funktionen am Übergang in die Sekundarstufe II sind mit einem Diagnosetest und Feedback verzahnt und wurden als erster Prototyp schulpraktisch unter deskriptivem und explorativem Fokus evaluiert.

Geometrische Körper gehören nicht zu den leicht verständlichen Inhalten des Geometrieunterrichts, insbesondere durch die Dreidimensionalität muss von den Lernenden vielfach räumliches Vorstellungsvermögen eingebracht werden. Inhalte zu geometrischen Körpern sind daher besonders eng mit einem Umweltbezug verbunden. Kerstin Sitter untersucht, wie an außerschulischen Lernorten Wissen zu Körpern generiert wird und im Klassenzimmer nachhaltig aufbereitet bzw. reflektiert werden kann. Als Anhaltspunkt und Richtschnur wird das Niveaustufen-Modell von Pierre und Dina van Hiele genutzt. Im Hinblick auf die Unterstützung von selbstständigkeitsorientierten Lernprozessen liegt ein weiterer Schwerpunkt der Studie auf der Erfassung grundlegender Protokollierfähigkeiten. Durch den gezielten Einsatz elementarer Grundhandlungen, dem Identifizieren und Realisieren sowie der Sprachhandlungen Beschreiben und Begründen gelingt es der Autorin, eine nachhaltige Begriffsbildung zu erreichen, wie die Untersuchungsergebnisse eindrucksvoll belegen.

Konformere, Diastereomere, Rotamere, Tautomere, Anomere: Die Vielzahl der Begriffe, die in der Stereochemie verwendet werden, macht diesen Teilbereich der Chemie schnell unübersichtlich. Dazu kommen verschiedene Nomenklaturen und unterschiedliche Darstellungsformen (Fischer-Projektion, Haworth-Ringformel, Newman-Projektion). Dieses essential beschäftigt sich mit der grundlegenden statischen Stereochemie und gibt einen Überblick über die verschiedenen Isomerie-Formen und die Nomenklaturen. Es ist so Hilfe und Nachschlagewerk zugleich.

Dieses essential vermittelt in leicht zugänglicher Sprache Wissenswertes über Geraden und Ebenen im Raum, inklusive der notwendigen Grundlagen der Vektorrechnung. Das erste Kapitel behandelt zunächst die für das weitere Verständnis notwendigen Teile der Vektorrechnung, dies sowohl graphisch als auch mithilfe der Koordinatendarstellung von Vektoren. In Kapitel 2 werden dann verschiedene Arten der Darstellung von Geraden und Ebenen im Raum vorgestellt und Verfahren zu ihrer Bestimmung dargelegt. Das abschließende dritte Kapitel ist Methoden zur Berechnung von Schnitten zwischen einer Geraden und einer Ebene sowie zwischen Geraden und Ebenen untereinander gewidmet. Zahlreiche Beispiele machen die behandelten Themen leicht verständlich.

Anhand einer Schulbuchanalyse zeigt Katrin Schiffer, dass Schülerinnen und Schüler im heutigen Mathematikunterricht eine stark empirisch-gegenständlich geprägte Auffassung von Algebra erlangen. Diese empirische Auffassung steht im Kontrast zu der üblicherweise formal abstrakten Auffassung der Lehrer. Die Autorin legt jedoch anhand der Analyse von Eulers Lehrbuch ¿Vollständige Anleitung zur Algebrä dar, dass die empirische Auffassung historisch berechtigt ist und eine adäquate Beschreibung der Schülertheorien darstellt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, an welchen Stellen im Lernprozess wahrscheinlich Schwierigkeiten beim Erlernen der Algebra auftreten werden, und dass diese Schwierigkeiten auf strukturellen Problemen beruhen.

Der alltägliche Umgang mit Längen spielt für Kinder im Elementarbereich eine bedeutende Rolle und birgt reiches mathematisches Förderpotenzial. Dennoch stehen Längen selten im Fokus der frühen mathematischen Bildung. Johanna Zöllner entwickelt auf theoretischer und empirischer Basis ein Modell, das Längenkonzepte als komplexes Zusammenspiel vielfältiger Komponenten beschreibt, die im mentalen sowie im handelnden Umgang mit Längen zum Tragen kommen. Ein umfassendes Verständnis dieser Komponenten ist grundlegend für eine adäquate Unterstützung der Kinder beim Aufbau von Längenkonzepten. Die Studie bietet wertvolle Erkenntnisse für die Gestaltung von Lehr- und Lernumgebungen, zudem eröffnen detaillierte Auswertungskategorien Diagnosemöglichkeiten und bilden eine Basis für die weitere wissenschaftliche Auseinandersetzung mit Größenkonzepten.

Andreas Hengstermann untersucht am Beispiel von Lebensmittel-Discountern die Wirksamkeit aktiver Bodenpolitik im Vergleich zu einer traditionellen, passiven Bodennutzungsplanung und zeigt auf, welche Vorgehensweise stärker zu einer Steuerung der räumlichen Entwicklung beiträgt. Diese bislang theoretisch begründete Annahme bildet die Grundlage des aktuellen Wandels des Schweizer Planungssystems und wird in ein empirisch untersuchbares Forschungsdesign übertragen. Die Wahl von Discounter-Filialen ermöglicht vergleichbare und aussagekräftige Rückschlüsse zur Wirksamkeit bodenpolitischer Strategien öffentlicher Planungsträger.

Wer zum ersten Mal ein IR-Spektrum sieht, ist oft erschlagen von der Vielzahl der auftretenden Banden. Dieses essential gibt einen Überblick über die Infrarotspektroskopie und zeigt, dass die Zusammenhänge zwischen Molekülstruktur, Bindung und Banden im IR-Spektrum gar nicht so schwer zu verstehen sind. Hierzu wird über die Analogie zwischen einem mechanischen Federpendel die Brücke zu schwingenden Molekülen und schließlich realen IR-Spektren geschlagen. So gerüstet, werden einige konkrete Beispiele diskutiert und die Grundlage zum Verständnis komplexerer Spektren gelegt.

Sabine Elter untersucht Zusammenhänge zwischen dem funktionalen Denken und dem Experimentieren mit Computersimulationen von Lernenden in einem Schülerlabor. Sie zeigt Chancen und Gefahren beim Umgang mit Funktionen auf, die mit den Eigenschaften der Simulationen verbunden sind: So können fehlerhafte Hypothesen über funktionale Zusammenhänge entstehen und zugleich qualitative Überlegungen zu untersuchten Zusammenhängen verhindert werden. Im Rahmen ihrer qualitativen Untersuchung von Arbeitsweisen im MATHEMATIK-Labor erarbeitet die Autorin ein Kategoriensystem zur Klassifizierung von Handlungen beim funktionalen Denken in Mathematisierungssituationen und ein weiteres zur Unterscheidung verschiedener Strategien beim Experimentieren in virtuellen Lernumgebungen. Zudem stellt sie zwei komplexe außermathematische Phänomene, den Regenbogen und den Scheibenwischer, vor und analysiert diese mathematisch.

Felix Nolte ist es gelungen, anhand von echten Kaufpreisen der Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BlmA) die Entwicklungskosten großer Konversionsflächen zu Wohn- und Gewerbeflächen wissenschaftlich zu analysieren und seine Ergebnisse in diesem Buch zu veröffentlichen. Erstmals können alle Kosten und Fallstricke der Projektentwicklung militärischer Brachflächen dargestellt werden. Das Grundlagenwerk zur Konversion gibt Handlungsempfehlungen für Kommunen und Projektentwickler und Hinweise zu Kaufpreisen und Entwicklungskosten. Die Arbeit bietet neben den Empfehlungen zu Projektentwicklung und der deduktiven Verkehrswertermittlung auch Erläuterungen zum Planungsrecht sowie zu den Dealbreakern der Brachflächenentwicklung.

Der vorliegende Band umfasst Beiträge von Expertinnen und Experten verschiedener Disziplinen zum fachfremd erteilten Mathematikunterricht in Deutschland. Präsentiert werden neben Überblicks- und Diskussionsbeiträgen aktuelle Forschungsbefunde zum Quer- bzw. Seiteneinstieg und zu fachfremd tätigen Lehrkräften sowie Konzepte der Lehrerfortbildung im Fach Mathematik.Die Herausgeberinnen:PD Dr. Raphaela Porsch ist Akademische Rätin am Institut für Erziehungswissenschaft im Arbeitsbereich "Schulpädagogik/Schul- und Unterrichtsforschung" der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.Prof. Dr. Bettina Rösken-Winter ist Professorin am Institut für Erziehungswissenschaften der Humboldt-Universität zu Berlin mit dem Schwerpunkt "Mathematik für die Primarstufe".

Survivin ist in nahezu allen malignen Tumorerkrankungen überexprimiert und aufgrund seiner dualen Rolle als Apoptose-Inhibitor und Zellzyklus-Regulator an zwei entscheidenden Prozessen der Onkogenese beteiligt. Für die Ausübung beider biologischer Funktionen ist die Interaktion von seinem Kernexportsignal mit dem Exportrezeptor Crm1 essentiell, weshalb die gezielte Inhibition dieser Interaktion einen guten Angriffspunkt für die Krebstherapie darstellt. Lisa Oelschläger analysiert die Effekte supramolekularer Liganden auf die Funktion von Survivin, die mit ihrer hohen Affinität gegenüber oberflächenexponierten Lysin- und Arginin-Seitenketten einen vielversprechenden neuen Ansatz zur gezielten Inhibition der Survivin-Crm1-Interaktion darstellen.

Wir befinden uns am Scheideweg einer neuen Epoche: Das Zeitalter der Elektronik wird abgelöst vom Zeitalter der Photonik. Dieses Buch führt Sie in die faszinierende Entwicklung der Photonik ein und verzichtet dabei auf komplizierte Fachsprache, vielmehr werden die physikalischen Grundlagen anschaulich erklärt. Darauf aufbauend werden wichtige Entwicklungen wie zum Beispiel der Laser und dessen Anwendungen in der Industrie, Forschung und im Alltag beschrieben. Komplizierte physikalische Eigenschaften und technische Details werden dem Leser in verständlicher Art und Weise erklärt.Die Autoren:Dr. Patrick Steglich ist Dozent für Photonik und optische Technologien an der Technischen Hochschule Wildau und Wissenschaftler am Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik IHP in Frankfurt (Oder). Katja Heise arbeitet als Redakteurin in Berlin. Als gelernte Politologin und Journalistin hat sie sich darauf spezialisiert, komplexe Fachthemen in einfache Sprache zu übersetzen. Die Autoren leben gemeinsam mit ihrem Sohn und ihren zwei Töchtern in Berlin.

In dieser Arbeit wird Überzeugung in Anlehnung an Kant (KrV A 820/B 848) als ein Fürwahrhalten aus subjektiv zureichenden inhaltlichen Gründen und Gründen, die von einem Lernenden als für andere in einem bestimmten Interaktionsgeschehen als zureichend wahrgenommen werden, aufgefasst. Dieser Überzeugungsbegriff wird in Verbindung mithilfe von Blumer (1981) und Luhmann (1991) interaktionistisch und systemisch gewendet. Dabei ist von einer Überzeugung im Werden zu sprechen, da sich Überzeugung im Rahmen eines Interaktionsgeschehens fortlaufend verändern kann. Maximilian Moll verfolgt hierbei die Fragen, warum Lernende von mathematischen Sachverhalten überzeugt sind, welche Gründe für die Überzeugungen vorliegen und wie sie zu erkennen sind. Die theoretischen und empirischen Analysen des Autors zeigen, dass ein reflektierter Überzeugungsbegriff individuelle und soziale Einflüsse aufweist und weniger als statisch, sondern als veränderlich betrachtet werden kann.

Laura Ostsieker untersucht die Vorstellungen und Kenntnisse Studierender der Mathematik und des gymnasialen Lehramts Mathematik zum Begriff der Folgenkonvergenz. Im Rahmen einer Design-Based-Research-Studie entwickelt die Autorin eine Lernumgebung zur angeleiteten Nacherfindung des Konvergenzbegriffs. Dazu adaptiert sie ein Konzept von Przenioslo (2005) und analysiert retrospektiv die Erkenntnisprozesse der Teilnehmenden zweier Workshops. Als Ergebnis ihrer Studie legt die Autorin eine lokale Instruktionstheorie zur angeleiteten Nacherfindung des Konvergenzbegriffs vor.

Diese neuartig konzipierte Einführung in die Lineare Algebra und Analytische Geometrie für Studierende der Mathematik im ersten Studienjahr ist auf den Bachelorstudiengang Mathematik zugeschnitten. Das Buch ist besonders auch für Studierende des Lehramts gut geeignet. Die Darstellung mit sehr ausführlichen Erläuterungen, vielen anschaulichen Beispielen und Beispielaufgaben, die Schritt für Schritt erklärt und vollständig durchgerechnet werden, sowie zahlreichen sorgfältigen Abbildungen erleichtert das Lernen und geht auf die Verständnisschwierigkeiten der Studienanfänger ein. Es ist ein umfassendes Lern- und Arbeitsbuch und kann auch zum Selbststudium und als Nachschlagewerk benutzt werden.

Thomas Hahn beschäftigt sich mit der Ausprägung und der Entwicklung professioneller Kompetenz von Mathematiklehrkräften durch Lehrerfortbildungen. Dazu entwickelt und untersucht er die Konstrukte fachdidaktisches Wissen, Beliefs zum Lehren und Lernen der Mathematik sowie fachdidaktische Motivation. Seine Ergebnisse weisen eine sehr heterogene Ausprägung des fachdidaktischen Wissens der Lehrkräfte auf. Tendenziell haben Lehrkräfte konstruktivistische Beliefs zum Unterrichten und sind motiviert, fachdidaktische Handlungen auszuführen. Die Entwicklungen der professionellen Kompetenz gestalten sich bei den befragten Lehrkräften unterschiedlich und sind teilweise auf die Analyse von Schülerarbeiten in Lehrfortbildungen zurückzuführen.

Der Erwerb der Fähigkeiten, eigene mathematische Fragen zu finden und zu formulieren, ist bedeutsam für die Entwicklung mathematischen Denkens. Bezogen auf den deutschen Mathematikunterricht sind diese Schülerfähigkeiten bisher wenig untersucht. Daher beschäftigt sich Ramona Behrens mit dem Stellen und Variieren von mathematischen Fragen durch Schülerinnen und Schüler beim Einsatz digitaler Mathematikwerkzeuge. In ihrer empirischen Untersuchung identifiziert die Autorin verschiedene Strategien sowie Schwierigkeiten von Lernenden beim Entwickeln mathematischer Fragen. Die Ergebnisse ihrer qualitativen Untersuchung deuten unter anderem darauf hin, dass Lernende mit wenig Vorerfahrungen beim Formulieren von Fragen vor allem ihnen bekannte Aufgaben nachahmen und sich dabei insbesondere auf Eigenschaften von Elementen der Ausgangssituation beziehen. Zudem lässt sich der Einsatz digitaler Werkzeuge besonders bei der Visualisierung der Ausgangssituation und nur selten bei der Erzeugung von Variationen beobachten.

Dieses essential vermittelt auf eingängige Weise, worum es bei Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie geht und weshalb sie von so großer Bedeutung für die Wissenschaft und den Alltag ist. Zu Beginn erläutert Bernd Sonne die zugrunde liegenden Prinzipien und einige Beispiele der Speziellen Relativitätstheorie, anschließend geht er ausführlich auf die Allgemeine Relativitätstheorie ein. Anschauliche Gedankenexperimente verdeutlichen die Ausführungen. So werden die Theorien des wohl bedeutendsten Physikers des zwanzigsten Jahrhunderts, der unser physikalisches Weltbild revolutionierte, für jedermann - auch ohne spezielle Vorkenntnisse - nachvollziehbar. In dieser zweiten Auflage wurden einige Kapitel überarbeitet und neue Themen hinzugefügt: Änderung von Zeit und Raum in der ART, Laufzeitverzögerung von Radarsignalen, Flug mit Atomuhren und das Experiment Gravity Probe B.Der AutorDr. Bernd Sonne studierte Physik an der Universität Hamburg und promovierte am Forschungszentrum DESY. Einsteins Relativitätstheorien gehörten schon seit dem Studium zu seinem besonderen Interessensgebiet, das er auch während seiner beruflichen IT-Laufbahn weiter verfolgt hat.