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Today’s digital world would be unthinkable without complex data sets. Whether in private, business or industrial environments, complex data provide the basis for important and critical decisions and determine many processes, some of which are automated. This is often associated with Big Data. However, often only one aspect of the usual Big Data definitions is sufficient and a human observer can no longer capture the data completely and correctly. In this thesis, different approaches are presented in order to master selected challenges in a more effective, efficient and userfriendly way. The approaches range from easier pre-processing of data sets for later analysis and the identification of design guidelines of such assistants, new visualization techniques for presenting uncertainty, extensions of existing visualizations for categorical data, concepts for time-saving selection methods for subsets of data points and faster navigation and zoom interaction–especially in the web-based area with enormous amounts of data–to new and innovative orientation-based interaction metaphors for mobile devices as well as stationary working environments. Evaluations and appropriate use case of the individual approaches show the usability also in comparison with state-of-the-art techniques.
Die vorliegende Synopsis hat sich in ihren Inhalten maßgeblich mit drei Aspekten der Ganzkörper-Elektromyostimulation (GK-EMS) beschäftigt: der Zielgruppe, den Stimulationsparametern sowie der Effektivität des Trainings.
Auf Basis der durchgeführten Studien konnte die zu trainierende Zielgruppe um ein jugendliches Probandengut mit unterschiedlichem sportlichem Hintergrund (Radsport, Fußball) erweitert werden, was die Anwendung einer GK-EMS Applikation nun auch bei minderjährigen Athleten unter Einhaltung diverser Sicherheitsaspekte möglich macht.
Bei den untersuchten Stimulationsparametern wurden die Erkenntnisse in Bezug zur maximalen Intensitätstoleranz erweitert, hier kommt es nach drei aufeinanderfolgenden Untersuchungen zu einer Anpassung dieser, was ein Ansatz zur Erstellung eines Maximums und einer nachfolgenden Ableitung von objektiven Trainingsintensitäten sein kann. Die verwendete Stimulationsfrequenz (20 Hz oder 85 Hz) hat des Weiteren keinen Einfluss auf die Leistungssteigerungen unterschiedlicher Parameter (Counter Movement Jump, Squat Jump, Rumpfflexion und Rumpfextension) nach einer 10-wöchigen GK-EMS Applikation mit einem untrainierten Probandengut.
Die Effektivität des GK-EMS konnte durch einen 8 bis 10-wöchigen Trainingszeitraum mit unterschiedlichen Zielgruppen anhand unterschiedlicher Zielparameter belegt werden, vor allem bei den Maximalkraftparametern der Rumpfflexion (+33.7%), Rumpfextension (+20.9%), der Knieflexion (+20.7%) sowie Knieextension (+31.4%) wurden hierbei signifikante Leistungssteigerungen festgestellt.
Aufbauend auf den generierten Ergebnissen wurde ein 4-Faktoren-Modell des GK-EMS aufgestellt, welches in der praktischen Anwendung als ein dynamisches Leitbild zur sicheren und effektiven GK-EMS Anwendung zu betrachten ist und der Maximierung des Trainingserfolgs bei gleichzeitiger Kontrolle der Inhalte und Minimierung von gesundheitlichen Risiken für den Trainierenden dient.
Die Inhalte des GK-EMS, vor allem in Bezug auf die verwendeten Stimulationsparameter, sollten in zukünftigen Untersuchungen weiter spezifiziert werden, um eine verbesserte Systematisierung und somit eine sichere Anwendung des GK-EMS zu gewährleisten.
In Deutschland waren im Jahr 2015 rund 2.000 Nichtregierungsorganisationen (NROs) beim Dachverband Entwicklungspolitik und Humanitäre Hilfe deutscher Nichtregierungsorganisationen e.V. (VENRO) registriert. Viele dieser Organisationen sind kleine NROs mit geringen Ressourcen. Professionelle Evaluationen werden daher nur selten in diesem Kontext durchgeführt.
In dieser Arbeit wird ein Evaluationsansatz entwickelt, in dem sowohl interne als auch externe Evaluationen für verschiedene Teilbereiche kombiniert werden. Dieser Ansatz soll insbesondere für kleine NROs mit begrenzten Ressourcen nutzbar sein. Dies wird mittels einer Fallstudie am Beispiel der Organisation "Ingenieure ohne Grenzen e.V." überprüft. Die Ergebnisse sind eingeschränkt auch auf andere kleine NROs übertragbar.
Dieser Arbeits- und Forschungsbericht skizziert die Erprobung des wissenschaftlichen Zertifikatskurses
Interprofessionelle Kommunikation in gemeindenaher Gesundheitsversorgung und
beschreibt die Evaluationsergebnisse. Die Zielgruppe für das bedarfsorientierte Bildungsangebot
waren berufserfahrene Pflegefachpersonen aus der ambulanten Gesundheitsversorgung.
Der Kurs wurde im Wintersemester 2019/20 an der Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen erprobt und durch Mitarbeitende des Teilvorhaben E-hoch-B – Pflege und
Gesundheit begleitet und evaluiert. Die Evaluation erfolgte qualitativ durch Fokusgruppeninterviews
und quantitativ durch Fragebögen. Ziel war es, die soziodemografischen Merkmale
sowie bildungs- und berufsbiografischen Kennzeichen der Teilnehmenden des Zertifikatskurses
herauszuarbeiten. Weiterhin sollte festgehalten werden, wie die Teilnehmenden den Zertifikatskurs
erleben bzw. erlebt haben und welche Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung
und Verstetigung des Kurses abgeleitet werden können.
Dieser Arbeits- und Forschungsbericht skizziert die Erprobung und beschreibt die Evaluationsergebnisse des wissenschaftlichen Zertifikatskurses „Versorgungsstrategien und psychosoziale Unterstützung für ein Leben mit Demenz zu Hause“. Der Kurs wurde im Wintersemester 2018/19 an der Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen erprobt und durch Mitarbeitende des Teilprojektes E-hoch-B – „Pflege und Gesundheit“ begleitet und evaluiert. Ziel war es, die soziodemografischen Merkmale sowie bildungs- und berufsbiografischen Kennzeichen der Teilnehmenden des Zertifikatskurses herauszuarbeiten. Weiterhin sollte festgehalten werden, wie die Teilnehmenden den Zertifikatskurs erleben und welche Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung und Verstetigung des Kurses abgeleitet werden können. Die Zielgruppe für das evidenzbasierte Bildungsangebot waren berufserfahrene Pflegefachpersonen aus der ambulanten Gesundheitsversorgung. Es sind qualitative Fokusgruppeninterviews durchgeführt worden, die durch Fragebögen flankiert wurden.
Dieser Arbeits- und Forschungsbericht skizziert die Erprobung des wissenschaftlichen Zertifikatskurses
Ethik und Recht in gemeindenaher Gesundheitsversorgung und beschreibt die
Evaluationsergebnisse. Die Zielgruppe für das Bildungsangebot waren berufserfahrene
Pflegefachpersonen aus der ambulanten Gesundheitsversorgung. Der Kurs wurde im Sommersemester
2019 an der Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen erprobt
und durch Mitarbeitende des Teilprojektes E-hoch-B – Pflege und Gesundheit begleitet und evaluiert.
Die Evaluation erfolgte qualitativ durch Fokusgruppeninterviews und quantitativ durch Fragebögen.
Ziel war es, die soziodemografischen Merkmale sowie bildungs- und berufsbiografischen
Kennzeichen der Teilnehmenden des Zertifikatskurses herauszuarbeiten. Weiterhin
sollte festgehalten werden, wie die Teilnehmenden den Zertifikatskurs erlebt haben und welche
Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung und Verstetigung des Kurses abgeleitet
werden können.
Erprobung und Evaluation des Zertifikatskurses: Beraten, Informieren und Schulen in der Pflege
(2019)
Dieser Arbeits- und Forschungsbericht skizziert die Erprobung und beschreibt die Evaluationsergebnisse
des wissenschaftlichen Zertifikatskurses „Beraten, Informieren und Schulen in der
Pflege“. Der Kurs wurde im Wintersemester 2018/19 an der Hochschule für Wirtschaft und
Gesellschaft Ludwigshafen teilerprobt und durch Mitarbeitende des Teilprojektes E-hoch-B – „Pflege
und Gesundheit“ begleitet und evaluiert. Ziel war es, die soziodemografischen Merkmale sowie
bildungs- und berufsbiografischen Kennzeichen der Teilnehmenden des Zertifikatskurses herauszuarbeiten.
Weiterhin sollte festgehalten werden, wie die Teilnehmenden den Zertifikatskurs
erlebt haben und welche Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung und
Verstetigung des Kurses abgeleitet werden können. Die Zielgruppe für das evidenzbasierte
Bildungsangebot waren berufserfahrene Pflegefachpersonen aus der ambulanten
Gesundheitsversorgung. Es sind qualitative Fokusgruppeninterviews durchgeführt worden, die
durch Fragebögen flankiert wurden.
Due to the steadily growing flood of data, the appropriate use of visualizations for efficient data analysis is as important today as it has never been before. In many application domains, the data flood is based on processes that can be represented by node-link diagrams. Within such a diagram, nodes may represent intermediate results (or products), system states (or snapshots), milestones or real (and possibly georeferenced) objects, while links (edges) can embody transition conditions, transformation processes or real physical connections. Inspired by the engineering sciences application domain and the research project “SinOptiKom: Cross-sectoral optimization of transformation processes in municipal infrastructures in rural areas”, a platform for the analysis of transformation processes has been researched and developed based on a geographic information system (GIS). Caused by the increased amount of available and interesting data, a particular challenge is the simultaneous visualization of several visible attributes within one single diagram instead of using multiple ones. Therefore, two approaches have been developed, which utilize the available space between nodes in a diagram to display additional information.
Motivated by the necessity of appropriate result communication with various stakeholders, a concept for a universal, dashboard-based analysis platform has been developed. This web-based approach is conceptually capable of displaying data from various data sources and has been supplemented by collaboration possibilities such as sharing, annotating and presenting features.
In order to demonstrate the applicability and usability of newly developed applications, visualizations or user interfaces, extensive evaluations with human users are often inevitable. To reduce the complexity and the effort for conducting an evaluation, the browser-based evaluation framework (BREF) has been designed and implemented. Through its universal and flexible character, virtually any visualization or interaction running in the browser can be evaluated with BREF without any additional application (except for a modern web browser) on the target device. BREF has already proved itself in a wide range of application areas during the development and has since grown into a comprehensive evaluation tool.
Collaboration aims to increase the efficiency of problem solving and decision making by bringing diverse areas of expertise together, i.e., teams of experts from various disciplines, all necessary to come up with acceptable concepts. This dissertation is concerned with the design of highly efficient computer-supported collaborative work involving active participation of user groups with diverse expertise. Three main contributions can be highlighted: (1) the definition and design of a framework facilitating collaborative decision making; (2) the deployment and evaluation of more natural and intuitive interaction and visualization techniques in order to support multiple decision makers in virtual reality environments; and (3) the integration of novel techniques into a single proof-of-concept system.
Decision making processes are time-consuming, typically involving several iterations of different options before a generally acceptable solution is obtained. Although, collaboration is an often-applied method, the execution of collaborative sessions is often inefficient, does not involve all participants, and decisions are often finalized with- out the agreement of all participants. An increasing number of computer-supported cooperative work systems (CSCW) facilitate collaborative work by providing shared viewpoints and tools to solve joint tasks. However, most of these software systems are designed from a feature-oriented perspective, rather than a human-centered perspective and without the consideration of user groups with diverse experience and joint goals instead of joint tasks. The aim of this dissertation is to bring insights to the following research question: How can computer-supported cooperative work be designed to be more efficient? This question opens up more specific questions like: How can collaborative work be designed to be more efficient? How can all participants be involved in the collaboration process? And how can interaction interfaces that support collaborative work be designed to be more efficient? As such, this dissertation makes contributions in:
1. Definition and design of a framework facilitating decision making and collaborative work. Based on examinations of collaborative work and decision making processes requirements of a collaboration framework are assorted and formulated. Following, an approach to define and rate software/frameworks is introduced. This approach is used to translate the assorted requirements into a software’s architecture design. Next, an approach to evaluate alternatives based on Multi Criteria Decision Making (MCDM) and Multi Attribute Utility Theory (MAUT) is presented. Two case studies demonstrate the usability of this approach for (1) benchmarking between systems and evaluates the value of the desired collaboration framework, and (2) ranking a set of alternatives resulting from a decision-making process incorporating the points of view of multiple stake- holders.
2. Deployment and evaluation of natural and intuitive interaction and visualization techniques in order to support multiple diverse decision makers. A user taxonomy of industrial corporations serves to create a petri network of users in order to identify dependencies and information flows between each other. An explicit characterization and design of task models was developed to define interfaces and further components of the collaboration framework. In order to involve and support user groups with diverse experiences, smart de- vices and virtual reality are used within the presented collaboration framework. Natural and intuitive interaction techniques as well as advanced visualizations of user centered views of the collaboratively processed data are developed in order to support and increase the efficiency of decision making processes. The smartwatch as one of the latest technologies of smart devices, offers new possibilities of interaction techniques. A multi-modal interaction interface is provided, realized with smartwatch and smartphone in full immersive environments, including touch-input, in-air gestures, and speech.
3. Integration of novel techniques into a single proof-of-concept system. Finally, all findings and designed components are combined into the new collaboration framework called IN2CO, for distributed or co-located participants to efficiently collaborate using diverse mobile devices. In a prototypical implementation, all described components are integrated and evaluated. Examples where next-generation network-enabled collaborative environments, connected by visual and mobile interaction devices, can have significant impact are: design and simulation of automobiles and aircrafts; urban planning and simulation of urban infrastructure; or the design of complex and large buildings, including efficiency- and cost-optimized manufacturing buildings as task in factory planning. To demonstrate the functionality and usability of the framework, case studies referring to factory planning are demonstrated. Considering that factory planning is a process that involves the interaction of multiple aspects as well as the participation of experts from different domains (i.e., mechanical engineering, electrical engineering, computer engineering, ergonomics, material science, and even more), this application is suitable to demonstrate the utilization and usability of the collaboration framework. The various software modules and the integrated system resulting from the research will all be subjected to evaluations. Thus, collaborative decision making for co-located and distributed participants is enhanced by the use of natural and intuitive multi-modal interaction interfaces and techniques.
Regular physical activity is essential to maintain or even improve an individual’s health. There exist various guidelines on how much individuals should do. Therefore, it is important to monitor performed physical activities during people’s daily routine in order to tell how far they meet professional recommendations. This thesis follows the goal to develop a mobile, personalized physical activity monitoring system applicable for everyday life scenarios. From the mentioned recommendations, this thesis concentrates on monitoring aerobic physical activity. Two main objectives are defined in this context. On the one hand, the goal is to estimate the intensity of performed activities: To distinguish activities of light, moderate or vigorous effort. On the other hand, to give a more detailed description of an individual’s daily routine, the goal is to recognize basic aerobic activities (such as walk, run or cycle) and basic postures (lie, sit and stand).
With recent progress in wearable sensing and computing the technological tools largely exist nowadays to create the envisioned physical activity monitoring system. Therefore, the focus of this thesis is on the development of new approaches for physical activity recognition and intensity estimation, which extend the applicability of such systems. In order to make physical activity monitoring feasible in everyday life scenarios, the thesis deals with questions such as 1) how to handle a wide range of e.g.
everyday, household or sport activities and 2) how to handle various potential users. Moreover, this thesis deals with the realistic scenario where either the currently performed activity or the current user is unknown during the development and training
phase of activity monitoring applications. To answer these questions, this thesis proposes and developes novel algorithms, models and evaluation techniques, and performs thorough experiments to prove their validity.
The contributions of this thesis are both of theoretical and of practical value. Addressing the challenge of creating robust activity monitoring systems for everyday life the concept of other activities is introduced, various models are proposed and validated. Another key challenge is that complex activity recognition tasks exceed the potential of existing classification algorithms. Therefore, this thesis introduces a confidence-based extension of the well known AdaBoost.M1 algorithm, called ConfAdaBoost.M1. Thorough experiments show its significant performance improvement compared to commonly used boosting methods. A further major theoretical contribution is the introduction and validation of a new general concept for the personalization of physical activity recognition applications, and the development of a novel algorithm (called Dependent Experts) based on this concept. A major contribution of practical value is the introduction of a new evaluation technique (called leave-one-activity-out) to simulate when performing previously unknown activities in a physical activity monitoring system. Furthermore, the creation and benchmarking of publicly available physical activity monitoring datasets within this thesis are directly benefiting the research community. Finally, the thesis deals with issues related to the implementation of the proposed methods, in order to realize the envisioned mobile system and integrate it into a full healthcare application for aerobic activity monitoring and support in daily life.
Die Raumplanung als das Instrument der Gestaltung und Steuerung der Raumentwicklung sieht sich aufgrund gesellschaftlicher Entwicklungen in Richtung einer zunehmenden Ökonomisierung gesellschaftlicher Bereiche, einer verstärkten Individualisierung der Gesellschaft, der anhaltenden Ausdifferenzierung der Lebensstile und einer stetig zunehmende Skepsis bzw. Ablehnung staatlicher Vorgaben, einem zunehmenden Rechtfertigungsdruck gegenüber. Die Flächennutzungsplanung als örtliche Gesamtplanung steht mit ihrer Stellung zwischen zunehmend „schlankeren“ Regionalplänen und zunehmend Vorhaben- und projektorientierten Bebauungsplänen dabei in einem besonderen Spannungsfeld. Einerseits wird die Bedeutung einer zeitgemäßen städtebaulichen Gesamtplanung als Steuerungsinstrument für die Entwicklung der Gemeinde angesichts dieser Trends immer wichtiger und die Flächennutzungsplanung als Instrument in seiner Funktion vom Gesetzgeber mit den letzten zwei Baurechtsnovellen gestärkt. Andererseits kommt gerade der Flächennutzungsplanung in der Praxis nicht die vom Gesetzgeber vorgesehene strategische Bedeutung zu. Dabei fehlt es bisher an einer systematischen Erhebung der Steuerungswirkung der Flächennutzungsplanung und damit auch ihrer Leistungsfähigkeit als Steuerungsinstrument. Mit dem EAG Bau 2004 wurde eine „Überprüfungsregelung“ eingeführt, die vorsieht, dass Flächennutzungspläne spätestens alle 15 Jahre nach ihrer Aufstellung überprüft und wenn nötig an neue städtebauliche Entwicklungen angepasst werden. Diese Regelung zusammen mit der Pflicht zur Durchführung eines Monitoring im Rahmen der Umweltprüfung sollte den Gemeinden die Anregung gegeben, sich regelmäßig Rechenschaft darüber abzulegen, was aus der bisherigen Flächennutzungsplanung geworden ist, welche Planungen zwischenzeitlich realisiert wurden und wie sie sich auf die städtebauliche Gesamtordnung ausgewirkt haben. Die in dieser Arbeit entwickelten konzeptionellen und methodischen Vorschläge für eine umfassende Evaluation der Flächennutzungsplanung mit den Bausteinen „Evaluation der Formerfordernisse“, „Evaluation der Inhalte des FNPs“ und „Evaluation der Effizienz des Planverfahrens“ bedürfen weiterer praktischer Erprobungen, bevor weitergehende Folgerungen für Lernprozesse und Verbesserungsvorschläge hinsichtlich der Steuerungswirkung der Flächennutzungsplanung und der Effizienz des Planverfahrens zur Aufstellung eines FNPs gezogen werden können. Deutlich wurde anhand des ersten Praxistests aber bereits, dass mit der entwickelten Evaluationsmethode auf der einen Seite der gesetzlichen Forderung nach einer Überprüfung der Flächennutzungsplanung nachgekommen werden kann und auf der anderen Seite nützliche Bausteine für das Monitoring und die planerische Berücksichtigung der Ergebnisse des Monitoring liefern kann. Zudem ergab der Praxistest erste Hinweise auf neuralgische Punkte in den Bereichen Steuerungswirkung der Darstellungen, der Beteiligungsphasen sowie der Effizienz des Planverfahrens, auf deren Basis Verbesserungsvorschläge formuliert werden konnten.
Evaluation is an important issue for every scientific field and a necessity for an emerging soft-ware technology like case- based reasoning. This paper is a supplementation to the review of industrial case-based reasoning tools by K.-D. Althoff, E. Auriol, R. Barletta and M. Manago which describes the most detailed evaluation of commercial case-based reasoning tools currently available. The author focuses on some important aspects that correspond to the evaluation ofcase-based reasoning systems and gives links to ongoing research.