Bücher veröffentlicht von Springer Spektrum

Lukas Pehle beschäftigt sich mit der transienten thermischen und strukturmechanischen Analyse einer 19-stufigen Mitteldruck-Dampfturbine. Dafür errechnet und bewertet er Zeitdauern und auftretende Spannungen, um ein breites Spektrum an Vorwärm-Szenarien beschreiben zu können. Das dabei verwendete und weiterentwickelte Festkörpermodell wird an experimentellen Daten kalibriert, um im Anschluss eine Parameterstudie durchführen zu können. Mithilfe des untersuchten Konzepts des Vorwärmens von Dampfturbinen können thermisch induzierte Spannungen beim Kraftwerksstart verringert werden. Dieses Buch leistet aufgrund der dadurch flexibleren Kraftwerke einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit nach der Energiewende, also für den Übergang von fossilen Energieträgern und der Kernenergie zu einer nachhaltigen Energieversorgung mittels erneuerbarer Energien.

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.

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.