Themen für Abschlussarbeiten

An unserer Professur werden Bachelor- und Masterarbeiten zu verschiedenen Themen im Bereich der angewandten Kognitionsforschung vergeben. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an die jeweils angegebene Kontaktperson.

Bitte beachten Sie, dass die unten aufgeführten Themen nur eine Auswahl darstellen. Für weitere Themen sprechen Sie unsere Mitarbeiter bitte direkt an!

Bereits abgeschlossene Studienarbeiten finden Sie hier.

Wie müssen Prompts und Prompt-Sequenzen in Assistenzsystemen gestaltet sein, um Spezifität und Qualität von Nutzendeneingaben zu fördern?

Eingabeaufforderungen in Softwarelösungen, so genannte Prompts, helfen Nutzenden dabei zu erkennen, welche Eingaben in einer Software möglich sind. Der Nutzen von Assistenzsystemen ist häufig davon abhängig, dass Nutzende möglichst spezifischen Anfragen stellen oder qualitativ hochwertige Beschreibung als Input für Datenbanken liefern. Welche Art und Qualität der Eingabe dabei notwendig ist, hängt stark vom Anwendungsfall ab.

Am Beispiel eines Assistenzsystems für einen kooperativen HMI (Human Machine Interface) -Entwicklungsprozess für Verfahrens- und Verpackungsmaschinen soll untersucht werden, welche Prompts oder Prompt Sequenzen Nutzende dabei unterstützten, die notwendigen Informationen für eine erfolgreiche und aufgabengerechte HMI-Entwicklung bereit zu stellen. Schwerpunkte sind dabei einerseits die möglichst vollständige und spezifische Beschreibung von Aufgaben des Arbeitsalltages von Bedienpersonal bei der Maschinenbedienung, andererseits die Unterstützung bei der Formulierung von konstruktivem Feedback zu bereitgestellten HMI-Entwürfen.

Die Studie erfolgt in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung und findet im Rahmen des Projektes KoHMIDes statt. https://www.ivv.fraunhofer.de/de/verarbeitungsmaschinen/assistenzsysteme/kohmides.html

Das Thema eignet sich besonders für Studierende, die Freude an interdisziplinärer Arbeit haben und gerne kreative Konzepte entwickeln.

Kontakt: Rica Pohl

Warum wollen Studierende wie geprüft werden?

Mit der Prüfungstheke können sich Studierende ihre Prüfungsleistungen individuell zusammenzustellen. So können beispielsweise Inhalte mit Concept Maps strukturiert, Artikel exzerpiert oder eigene Prüfungsfragen enworfen werden. Doch warum bevorzugt jemand eine bestimmte Teilleistung gegenüber einer anderen? Weshalb werden lernförderliche Formate ausgesucht oder auch gerade nicht? Diesen Fragen können Sie eigenständig in einem Auswahlexperiment nachgehen. Ihre Ergebnisse liefern nicht nur einen theoretischen Mehrwert, sondern können Lernen und Prüfen zukünftiger Studierender positiv beeinflussen.

Bei Interesse melden Sie sich bei

Der Distraktoreffekt bei der Bildbetrachtung

Menschen schauen visuelle Szenen, zB Bilder oder Filme, nicht völlig wahllos an, sondern orientieren sich an bestimmten Bildinhalten oder an ihren Zielen. Dadurch entstehen systematische Muster von Blickorten. Prinzipiell kann man sagen, dass die menschliche visuelle Wahrnehmung als Abfolge von Fixationen (Informationsaufnahme) und Sakkaden (Neuausrichtung des Auges) verstanden werden kann.

Die Dauer von Fixationen wird durch unterschiedliche Parameter beeinflusst, zum Beispiel Interesse an einem gerade betrachteten Bildinhalt, dessen Aufgabenrelevanz, Schwierigkeiten beim Verständnis etc. Darüber hinaus bewirkt aber auch die zusätzliche Einblendung eines visuellen Störreizes direkt am Fixationsort eine massive Verlängerung der Fixationsdauer. Und auch hier hat sich in vorhergehenden Untersuchungen gezeigt: So wie die Fixationsdauer aufgrund bestimmter Parameter schwankt, ist auch ihre Verlängerung durch einen sogenannten Distraktor variabel.

In der Masterarbeit sollen Einflussfaktoren auf die Verlängerung durch Distraktoren systematisch untersucht werden. Programmierkenntnisse sind von Vorteil genau wie Freude am Umgang mit Daten. Details und Anforderungen werden bei Interesse besprochen.

Kontakt: Jens Helmert 

Vorstellungen von Mathematik – wie unterscheiden sich Menschen darin und was heißt das für die Mensch-Maschine Interaktion?

Die Regelungstechnik liefert mathematische Lösungen für praktische Probleme, die in verschiedenen Anwendungsdomänen auftauchen. Ganz gleich ob eine Metallkonstruktion am Aufschwingen gehindert werden soll, ob die Temperatur in einer Schokoladengießanlage konstant gehalten werden soll oder ob dafür gesorgt werden soll, dass Saftbehälter auf einer schrittweise arbeitenden Maschine beim Anhalten nicht überschwappen – in allen Fällen muss das Verhalten des Systems immer wieder gemessen und dann so angepasst werden, dass ein erwünschter Zustand hergestellt oder beibehalten wird. Welches regelungstechnische Verfahren am geeignetsten ist, unterscheidet sich jedoch von Fall zu Fall. Um Anwender bei der Auswahl geeigneter Verfahren zu unterstützen, können Assistenzsysteme (AS) zum Einsatz kommen: Der Mensch beschreibt sein Problem und das AS schlägt passende mathematische Lösungen vor. Dies erfordert aber, dass Mensch und AS kompatible oder zumindest ineinander übersetzbare Problemrepräsentationen haben. Deswegen möchten wir im ersten Schritt eines mehrstufigen Projekts untersuchen, welche Vorstellungen Menschen von ihren Problemen und von deren Anforderungen an eine mathematische Lösung haben und wie sie diese Probleme und Anforderungen an ein AS kommunizieren würden. Wie stark unterscheiden sich diese Vorstellungen zwischen verschiedenen Domänen und zwischen verschiedenen Menschen innerhalb einer Domäne?

Um diese Fragen zu beantworten, möchte wir Experteninterviews mit Anwendern von Regelungstechnik aus verschiedenen technischen Domänen durchführen. Die Studie könnte zum Beispiel folgendermaßen aussehen: Im ersten Schritt beschreibt der Experte ein typisches Problem aus seiner Domäne, für das er bereits eine geeignete Lösung kennt. Im zweiten Schritt wird er gebeten, dieses Problem so zu formulieren, wie er es einem Assistenzsystem beschreiben würde, um Lösungen zu finden. Im dritten Schritt bekommt er ein schwieriges, regelungstechnisches Problem, dessen Lösung er nicht kennt und wird erneut gebeten, das Problem für ein Assistenzsystem zu formulieren. Zum Schluss werden Fragen zu allen drei Schritten gestellt. Die Ergebnisse werden einer qualitativen Inhaltsanalyse unterzogen, um Eigenschaften der Beschreibungen zu extrahieren und zwischen den Experten und Domänen zu vergleichen.

Die Studie erfolgt in Kooperation mit der Professur für Grundlagen der Elektrotechnik. Das Thema eignet sich besonders für Studenten, die Freude an interdisziplinärer Arbeit haben und gern tief in technische Arbeitsdomänen einsteigen. Hier wird es vor allem darum gehen, sich mit den zugrundeliegenden Prinzipien und Denkweisen auseinanderzusetzen, anstatt mit Oberflächenmerkmalen. Besondere Vorkenntnisse, zum Beispiel im Bereich der Mathematik, sind nicht erforderlich. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, was die Regelungstechnik leisten kann, könnt ihr euch folgendes Video ansehen: https://tu-dresden.de/ing/elektrotechnik/rst/studium/laborversuchsstaende

Kontakt: Romy Müller

„Entscheiden Sie sich jetzt!“ Beeinflussung von Verhalten auf Websites – zwischen Nudging und Manipulation

Zoom-Meetings, Online-Shopping, Videos schauen, Nachrichten lesen – die Liste der Dinge, für die wir das Internet nutzen, ist vielfältig erweiterbar. Lebensbereiche wie Kontaktpflege, Konsum oder Unterhaltung verlagern sich zunehmend in den digitalen Raum. Das macht vieles bequemer – und gibt Websiteanbietenden gleichzeitig die Möglichkeit, das Verhalten von User:innen durch das Websitedesign zu beeinflussen. Zur Unterstützung eigener Interessen nutzen Unternehmen irreführende Designstrukturen, sogenannte Dark Patterns (weiterführende Erklärung und Beispiele siehe hier: https://dapde.de/de/dark-patterns/arten-und-beispiele/). Durch diese soll die Wahrnehmung, Motivation oder Emotionalität derartig beeinflusst werden, dass Nutzer:innen sich im Interesse des Unternehmens verhalten - auch wenn dies entgegen ihrer Intention läuft. Um diese Praktiken technologisch und rechtlich regulieren zu können, braucht es ein fundiertes Verständnis der psychologischen Mechanismen von Dark Patterns. Wie nehmen User:innen derartige Strukturen wahr? Zu welchen Kosten kann sich der Einflussnahme widersetzt werden? Wo liegen interindividuelle Unterschiede in der Wirksamkeit von Dark Patterns? Wie können Nudging und Manipulation voneinander abgegrenzt werden?

Es besteht die Möglichkeit, literaturbasiert oder empirisch zu arbeiten. Mögliche Forschungsthemen sind aufgelistet.

- Systematisches Review von der Beeinflussung durch Websitedesign in verschiedenen Kontexten
- Welche bestehenden Systematisierungen von Websites, die Dark Patterns verwenden, gibt es?
- Welche Strategien entwickeln Personen im Umgang mit Deceptive Design?
- Welche experimentellen Paradigmen werden zur Messung von „Verhaltensmanipulation“ eingesetzt?
- Blickbewegungsmessung bei der Interaktion mit verschiedenen Websites

Melden Sie sich bei Interesse, gern auch mit eigenen assoziierten Themenvorschlägen.

Kontakt: Deborah Löschner

Bachelorarbeit: Systematischer Review zur Intraindividuellen Zuverlässigkeit von Blickbewegungsmessung

Blickbewegungsmessung wir häufig als Messmethode eingesetzt, um die Ausrichtung der visuellen Aufmerksamkeit und die Verarbeitung visueller Informationen objektiv zu erfassen. Unterschiede zwischen Bedingungen werden häufig nur einmal erfasst, und anschließend als stabil und wiederholbar angenommen. Dabei bleibt allerdings offen, ob bei einer erneuten Messung die gefundenen Unterschiede stabil replizierbar sind.

In der Bachelorarbeit soll mit Hilfe eines systematischen Reviews der Frage nachgegangen werden, wie der aktuelle Forschungsstand zur Reliabilität von Parametern der Blickbewegungsmessung ist. 

Kontakt: Jens Helmert
 

Das Situationsbewusstsein beim hochautomatisierten Fahren – Chancen und Grenzen von Trainingsmaßnahmen

Durch hochautomatisiertes Fahren, bei dem das Fahrzeug über einen definierten Streckenabschnitt die Längs- und Querregelung des Fahrzeugs übernimmt, wandelt sich die Rolle des Fahrers vom aktiven Operateur, der das Fahrzeug bedient, zum passiven Systemüberwacher, der nur dann eingreifen muss, wenn das System an seine Leistungsgrenzen stößt, z.B. bei Systemausfall oder einer technischen Fehlfunktion. Gleichzeitig darf sich der Fahrzeugführende im hochautomatisierten Fahrmodus (kurzfristig) von der Fahraufgabe abwenden, muss aber „wahrnehmungsbereit“ sein, um jederzeit der Pflicht zur Übernahme der Fahrzeugsteuerung nachkommen zu können. Dieser Paradigmenwechsel im Fahrer-Fahrzeugsystem, bei dem die Rolle für die Rückfallebene vertauscht wird -  indem sie vom Fahrzeug auf den Fahrer übertragen wird - verlangt trotz zulässiger Nebentätigkeiten eine adäquate Übernahme des Fahrers in „Notsituationen“. Derzeit ist bekannt, dass selbst nach vorheriger Warnung Fahrer mit einer Nebentätigkeit 5-7 Sekunden für eine sichere Übernahme benötigen, schnellere Übernahmen sind qualitativ schlechter. Eine zuverlässige Übernahme der manuellen Fahrzeugkontrolle aus hochautomatisierter Fahrt wird u.a. durch das Situationsbewusstsein mit den Stufen Wahrnehmen, Verstehen und Projizieren, vermittelt. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen von Bachelorarbeiten folgende Fragestellungen bearbeitet werden:

• Welche Erkenntnisse z.B. aus der Luftfahrt existieren bereits über Trainingseffekte zum Situationsbewusstsein? Wie lassen sich diese Erkenntnisse auf die Übernahme eines Kraftfahrzeugs aus hochautomatisierter Fahrt übertragen?
• Wie könnte ein Trainingsprogramm für Situationsbewusstsein aussehen?
• Mit welchem Untersuchungsdesign ließe sich ein derartiges Trainingsprogramm evaluieren?

Der Schwerpunkt der jeweiligen Bachelorarbeit wird vorab geklärt, die Grundlage bildet jeweils eine umfassende Literaturanalyse. Bei Interesse melden Sie sich bitte bei Sebastian Pannasch oder bei Thomas Wagner.

Wie wirkt sich Schichtarbeit im Zusammenspiel mit variabler Arbeitslast auf Müdigkeit in der Flugsicherung aus?

Dies ist eine mögliche Leitfrage für empirsche Master- oder literaturbasierte Bachelorarbeiten, welche in Zusammenarbeit mit der schwedischen Flugsicherung angeboten werden.
Literaturbasierte Bachelorarbeit: Für den Automobilkontext existieren Modelle (bspw. May & Baldwin, 2009), welche Müdigkeit auf Basis von Aufgaben- und auch Chronobiologiefaktoren erklären. Im Rahmen der Abschlussarbeit soll ein Literaturscreening durchgeführt und geprüft werden, ob Müdigkeitsmodelle aus anderen Domänen ebenso fuer Flugsicherung valide sein können.
Empirische Masterarbeit: Irreguläre und präferenzbasierte Schichtarbeit und der Einfluss dessen auf objektive sowie subjektive Müdigkeitsparameter soll mittels Feldstudiendaten aus einer skandinavischen En-route Flugsicherungszentrale untersucht werden. Geeignete sowie ungeeignete Schichtrotationen sollen identifiziert und gegenübergestellt werden, Empfehlungen zur optimalen Schichtplangestaltung sollen abgeleitet werden.

Kontakt: Maximilian Peukert

Physiologische Messung von kognitiver Erschöpfung und Mind Wandering im Cockpit 

Praktikum oder Abschlussarbeit am Institut für Flugführung - Abteilung Systemergonomie in Braunschweig. Weiterführende Informationen finden Sie hier.

Kontakt: Anneke Hamann

Welche physiologischen Daten eignen sich zur Vorhersage von Cybersickness?

Virtuelle Realität (VR) ist schon lange keine abgehobene Science-Fiction mehr, sondern eine vielversprechende Technologie mit vielen Anwendungsfeldern. Obwohl VR-Brillen und entsprechende Hardware mittlerweile recht erschwinglich sind, gibt es einen Elefanten im Raum, der die Technik hinsichtlich ihrer Zugänglichkeit unattraktiv macht. Ein unerwünschter Nebeneffekt bei der Interaktion mit VR stellt Desorientierung, Schwindel, Schwitzen, Kopfschmerz, in extremen Fällen Erbrechen oder Ohnmacht dar. Diese Palette von Symptomen wird unter dem Begriff Cybersickness zusammengefasst und ist interindividuell unterschiedlich ausgeprägt.  

Um die Zugänglichkeit von VR für vulnerable Personen in Zukunft zu erhöhen, ist es notwendig die Cybersickness zu Grunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Dabei sind physiologische Messmethoden zum Teil aufgrund ihrer mangelnden Ökonomie und hohen Artefaktanfälligkeit insbesondere bei raumfüllender-VR, bei der sich Versuchspersonen relativ frei bewegen können, nur bedingt sinnvoll anzuwenden. Weniger obstruktive Methoden stellen das Eye-Tracking, das Head-Tracking und − wenn genutzt − das Controller-Tracking dar. Ziel der Arbeit ist die Auswertung und Einordnung physiologischer Daten (z.B. Pupillendurchmesser, Blickrichtung oder Controlleraktivität) aus bereits erhobenen Datensätzen (Erhebungszeitraum Oktober 2020 bis Januar 2021). Dabei darf der Fokus nach Interesse selbstbestimmt werden. Programmierkenntnisse sind von Vorteil, werden aber nicht vorausgesetzt. Um die Datensätze greifbarer zu machen, können Sie gern, selbst aus der Perspektive einer Versuchsperson und oder Versuchsleitung und oder Softwareentwickler*in die VR-Umgebungen kennen lernen. 

Kontakt: Judith Josupeit

Problemlösen und Entscheidungen in komplexen Systemen: Kognitive Prozesse und deren Unterstützung

Wie gehen Menschen vor, wenn sie in komplexen sozio-technischen Systemen Probleme lösen und Entscheidungen treffen? Wie kann man diese Prozesse mithilfe von Assistenzsystemen unterstützen? Im Kontext dieser Fragestellungen bieten wir verschiedene Themen an. Diese reichen von kontrollierten Laborexperimenten über praxisnahe Erhebungen im Berufsumfeld bis hin zu konzeptionellen Arbeiten zur Gestaltung von Assistenzsystemen. Viele der Themen werden in Kooperation mit anderen Forschungseinrichtungen bearbeitet (z.B. Fraunhofer IVV, Professur für Berufspädagogik, Uniklinik) und bieten daher viele Möglichkeiten zum interdisziplinären Austausch. Hier eine Übersicht von möglichen Themen, die wir regelmäßig aktualisieren und je nach eurem Interesse erweitern und anpassen können:

• Förderung von KFZ-Störungsdiagnosestrategien durch Verstehbarmachen von Systemzusammenhängen in simulationsbasierten Assistenzsystemen (konzeptionelle Arbeit) 
• Methodische Arbeiten zum Vergleich verschiedener Concept Mapping Techniken zur Erfassung mentaler Modelle (empirische Arbeit)
• Darstellung von Kausalrelationen in Prozessketten: Wie beeinflusst Information über kausale Mechanismen den proaktiven Umgang mit Störungen? (experimentelle Arbeit)
• Darstellung von Kausalrelationen in Prozessketten: Wie beeinflusst Information über Ursachen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen den proaktiven Umgang mit Störungen? (experimentelle Arbeit)
• Erklärbare künstliche Intelligenz: Wie beeinflussen Begründungen der vom Algorithmus ausgewählten Einflussfaktoren den Prozess der Störungsdiagnose? (experimentelle Arbeit)

Kontakt: Romy Müller

Literaturbasierte Arbeit zum Thema Physiologie und Cybersickness

Virtuelle Realität (VR) kann das menschliche Wohlbefinden beeinflussen. So kann unter anderem visuell induzierte Kinetose, engl. Cybersickness, ein unbehagliches Gefühl von Übelkeit und Desorientierung, in provokativen virtuellen Umgebungen entstehen. Neben der Möglichkeit Cybersickness über Fragebögen zu operationalisieren, stellen physiologische Marker eine Möglichkeit dar Cybersickness zu quantifizieren. Aus dem Bereich Simulator Sickness (Kinetose induziert durch Simulatoren) sind einige physiologische Marker bekannt, die sich allerdings nur teilweise auf Cybersickness übertragen lassen. Das liegt zum Einen an der limitierten Übertragbarkeit aufgrund der interschiedlichen Bewegungsintensität und zum Anderen an technischen Unterschieden und Limitationen.

Welche physiologischen Marker haben universelle Gültigkeit und welche Marker sind auf eine der beiden Umgebungen beschränkt?
Welche technischen Limitationen gibt es bei der Erfassung von Cybersickness, die die theoriegeleitete Forschung erschweren können?

Ziel der Arbeit soll sein einen Überblick zu geben, dabei sollen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Konstrukten auf Basis von physiologischen Markern herausgearbeitet werden.

Kontakt: Judith Josupeit

Aktuelle Fragestellungen zur Mensch-Maschine-Interaktion / Human Factors in der Luftfahrt 

Die detaillierten Ausschreibungsinhalte finden Sie hier: link

Kontakt: Sebastian Pannasch

Zwei visuelle Systeme der Informationsverarbeitung

Bei der Verarbeitung von visuellen Informationen werden zwei Pfade der Verarbeitung angenommen: ambiente Verarbeitung erfolgt über den posterior-parietalen Pfad und extrahiert vor allem räumliche Informationen, sowie fokale Verarbeitung, die über den inferior-temporalen Pfad objektbezogene Informationen zur Verfügung stellt. Mit Hilfe von Blickbewegungsmessung ist es möglich, die Balance der Aktivität dieser beiden Systeme bei der Betrachtung von visuellen Szenen zu untersuchen. Die Hypothese zum Zusammenhang der Verarbeitungssysteme und den Blickbewegungen geht davon aus, dass ambiente Verarbeitung mit kurzen Fixationen und relativ langen Sakkaden einhergeht, während fokale Verarbeitung durch lange Fixationen innerhalb kurzer Sakkaden gekennzeichnet ist.

Die Zuordnung der Fixationen und Sakkaden zu den visuellen Systemen hat in letzter Zeit Aufmerksamkeit in der Forschungsliteratur erfahren. Eine Hypothese besagt, dass durch die Anwendung statistischer Verfahren (coefficient k) die Klassifikation automatisiert werden kann, und dadurch auch eine Veränderung über den Verlauf einer Bildbetrachtung erfassbar wird.

Die Masterarbeit soll sich mit dieser neuen Herangehensweise beschäftigen, und mit Hilfe von bereits erfassten Daten das herkömmliche und das neue Verfahren gegenüberstellen.

 Kontakt und Betreuung: Sebastian Pannasch, Jens Helmert