Design of Optical Systems With Extended Depth of Field: an Educational Approach to Wavefront Coding Techniques

A practical activity designed to introduce wavefront coding techniques as a method to extend the depth of field in optical systems is presented. The activity is suitable for advanced undergraduate students since it combines different topics in optical engineering such as optical system design, aberration theory, Fourier optics, and digital image processing. This paper provides the theoretical background and technical information for performing the experiment. The proposed activity requires students able to develop a wide range of skills since they are expected to deal with optical components, including spatial light modulators, and develop scripts to perform some calculations.

Nonlinear chemoconvection in the Methylene-blue-glucose system

Interfacial hydrodynamic instabilities arise in a range of chemical systems. One mechanism for instability is the occurrence of unstable density gradients due to the accumulation of reaction products. In this paper we conduct two-dimensional nonlinear numerical simulations for a member of this class of system: the methylene-blue¿glucose reaction. The result of these reactions is the oxidation of glucose to a relatively, but marginally, dense product, gluconic acid, that accumulates at oxygen permeable interfaces, such as the surface open to the atmosphere. The reaction is catalyzed by methylene-blue. We show that simulations help to disassemble the mechanisms responsible for the onset of instability and evolution of patterns, and we demonstrate that some of the results are remarkably consistent with experiments. We probe the impact of the upper oxygen boundary condition, for fixed flux, fixed concentration, or mixed boundary conditions, and find significant qualitative differences in solution behavior; structures either attract or repel one another depending on the boundary condition imposed. We suggest that measurement of the form of the boundary condition is possible via observation of oxygen penetration, and improved product yields may be obtained via proper control of boundary conditions in an engineering setting. We also investigate the dependence on parameters such as the Rayleigh number and depth. Finally, we find that pseudo-steady linear and weakly nonlinear techniques described elsewhere are useful tools for predicting the behavior of instabilities beyond their formal range of validity, as good agreement is obtained with the simulations.

Identifying the preferred subset of enzymatic profiles in nonlinear kinetic metabolic models via multiobjective global optimization and pareto filters

Optimization models in metabolic engineering and systems biology focus typically on optimizing a unique criterion, usually the synthesis rate of a metabolite of interest or the rate of growth. Connectivity and non-linear regulatory effects, however, make it necessary to consider multiple objectives in order to identify useful strategies that balance out different metabolic issues. This is a fundamental aspect, as optimization of maximum yield in a given condition may involve unrealistic values in other key processes. Due to the difficulties associated with detailed non-linear models, analysis using stoichiometric descriptions and linear optimization methods have become rather popular in systems biology. However, despite being useful, these approaches fail in capturing the intrinsic nonlinear nature of the underlying metabolic systems and the regulatory signals involved. Targeting more complex biological systems requires the application of global optimization methods to non-linear representations. In this work we address the multi-objective global optimization of metabolic networks that are described by a special class of models based on the power-law formalism: the generalized mass action (GMA) representation. Our goal is to develop global optimization methods capable of efficiently dealing with several biological criteria simultaneously. In order to overcome the numerical difficulties of dealing with multiple criteria in the optimization, we propose a heuristic approach based on the epsilon constraint method that reduces the computational burden of generating a set of Pareto optimal alternatives, each achieving a unique combination of objectives values. To facilitate the post-optimal analysis of these solutions and narrow down their number prior to being tested in the laboratory, we explore the use of Pareto filters that identify the preferred subset of enzymatic profiles. We demonstrate the usefulness of our approach by means of a case study that optimizes the ethanol production in the fermentation of Saccharomyces cerevisiae.

International journal of engineering education

This work presents an analysis of the assessment tools used by professors at the Universitat Politécnica de Catalunya to assess the generic competencies introduced in the Bachelor’s Degrees in Engineering. In order to conduct this study, a survey was designed and administered anonymously to a sample of the professors most receptive to educational innovation at their own university. All total, 80 professors responded to this survey, of whom 26% turned out to be members of the university’s own evaluation innovation group (https://www.upc.edu/rima/grups/grapa), GRAPA. This percentage represents 47% of the total GRAPA membership, meaning that nearly half of the professors most concerned about evaluation at the university chose to participate. The analysis of the variables carried out using the statistical program SPSS v19 shows that for practically 49% of those surveyed, rubrics are the tools most commonly used to assess generic competencies integrated in more specific ones. Of those surveyed, 60% use them either frequently or always. The most frequently evaluated generic competencies were teamwork (28%), problem solving (26%), effective oral and written communication (24%) and autonomous learning (13%), all of which constitute commonly recognized competencies in the engineering profession. A two-dimensional crosstabs analysis with SPSS v19 shows a significant correlation (Asymp. Sig. 0.001) between the type of tool used and the competencies assessed. However, no significant correlation was found between the type of assessment tool used and the type of subject, type of evaluation (formative or summative), frequency of feedback given to the students or the degree of student satisfaction, and thus none of these variables can be considered to have an influence on the kind of assessment tool used. In addition, the results also indicate that there are no significant differences between the instructors belonging to GRAPA and the rest of those surveyed

Numerical simulation of combined heat transfer phenomena (conduction, convection, and radiation). Application to he optimisation of thermal systems

Thermal systems interchanging heat and mass by conduction, convection, radiation (solar and thermal ) occur in many engineering applications like energy storage by solar collectors, window glazing in buildings, refrigeration of plastic moulds, air handling units etc. Often these thermal systems are composed of various elements for example a building with wall, windows, rooms, etc. It would be of particular interest to have a modular thermal system which is formed by connecting different modules for the elements, flexibility to use and change models for individual elements, add or remove elements without changing the entire code. A numerical approach to handle the heat transfer and fluid flow in such systems helps in saving the full scale experiment time, cost and also aids optimisation of parameters of the system. In subsequent sections are presented a short summary of the work done until now on the orientation of the thesis in the field of numerical methods for heat transfer and fluid flow applications, the work in process and the future work.

Robot educatiu per un PBL en enginyeria informàtica

En aquest projecte s’ha estudiat el disseny d’una plataforma robòtica mòbil per un PBL (Aprenentatge Basat en Problemes) en enginyeria informàtica. El principal objectiu és introduir aquest model en l’ensenyament universitari, com a complement de diferents assignatures de primer curs. Per arribar a aconseguir aquests objectius, s’ha dissenyat i construït una plataforma robòtica, dirigida per un microcontrolador i dotada de diversos sensors per interactuar amb l’entorn. El robot permet diferents tipus de programació i esta especialment dissenyada per ser una bona experiència educativa.

Desenvolupament d'eines per l'apliació de l'aprenentatge basat en projectes a l'enginyeria tècnica de telecomunicacions

El projecte d'innovació docent s'emmarca dintre de la línia de treball de l'Escola Politècnica Superior de Castelldefels. Aquesta escola, des de els seus inicis ha destacat per la seva aposta per la innovació docent i l'aplicació de mètodes pedagògics pioners arreu d'Espanya. El sistema d'ensenyament basat en el seguiment individualitzat de l'estudiant, facilitat per una bona relació professor/nombre d'estudiants (grups de 40 o 20 estudiants), l'avaluació continuada, que parteix de les activitats acadèmiques realitzades en una matèria, i l'avaluació curricular, que atén el rendiment global de l'estudiant, fan que el sistema fomenti el treball regular al mateix temps que l'informa en tot moment del seu progrés acadèmic. Per un altre banda, dintre del sistema educatiu de la nostra escola podem destacar l'aplicació de l'Aprenentatge Basat en Projectes (PBL), aplicat inicialment als estudis de Segon Cicle. D'acord amb aquest model, els alumnes aprenen realitzant projectes en grup. Les intervencions del professorat i els materials del curs estan orientats a donar suport a les necessitats dels projectes que es desenvolupen a cada moment. Tot seguint la línia de treball de l'escola i la seva adequació als criteris determinats en el Espai Europeu d'Educació Superior, aquest projecte segueix tres línies d’actuació: (1) incideix en l'aplicació del PBL dintre d'assignatures Optatives i en assignatures de primers cursos de la Titulació d'Enginyeria de Telecomunicacions, (2) estimular l’alumnat, a través de treballs interdisciplinaris i la utilització de les noves tecnologies, (3) generació de documentació adaptada als nous plans d’estudi. Aquestes línies d’actuació es desenvolupen per motivar els alumnes en els estudis d'enginyeria que estan cursant i fer-los veure l'aplicabilitat, en el camp de la recerca, de gran quantitat dels coneixements que van adquirint durant la seva formació dintre de la Universitat.

lntroducció de tècniques d'aprenentatge col·laboratiu en I'àmbit de bases de dades amb el suport de les tecnologies de la informació

Els canvi recents en els plans d’estudis de la UPC i la UOC tenen en compte el nou espai europeu d’educació superior (EEES). Una de les conseqüències directes a aquests canvis es la necessitat d'aprofitar i optimitzar el temps dedicat a les activitats d'aprenentatge que requereixen la participació activa de l’estudiant i que es realitzen de manera continuada durant el semestre. A més, I'EEES destaca la importància de les pràctiques, les relacions interpersonals i la capacitat per treballar en equip, suggerint la reducció de classes magistrals i l’augment d’activitats que fomentin tant el treball personal de l’estudiant com el cooperatiu. En l’àmbit de la docència informàtica d’assignatures de bases de dades el problema és especialment complex degut a que els enunciats de les proves no acostumen a tenir una solució única. Nosaltres hem desenvolupat una eina anomenada LEARN-SQL, l’objectiu de la qual és corregir automàticament qualsevol tipus de sentència SQL (consultes, actualitzacions, procediments emmagatzemats, disparadors, etc.) i discernir si la resposta aportada per l’estudiant és o no és correcta amb independència de la solució concreta que aquest proposi. D’aquesta manera potenciem l’autoaprenentatge i l’autoavaluació, fent possible la semi-presencialitat supervisada i facilitant l’aprenentatge individualitzat segons les necessitats de cada estudiant. Addicionalment, aquesta eina ajuda als professors a dissenyar les proves d’avaluació, permetent també la opció de revisar qualitativament les solucions aportades pels estudiants. Per últim, el sistema proporciona ajuda als estudiants per a que aprenguin dels seus propis errors, proporcionant retroalimentació de qualitat.

Projecte pilot d'innovació docent de l'assignatura Estructura de Computadors I

L'objectiu del projecte ha estat la millora de la qualitat docent de l'assignatura Estructura de Computadors I, impartida a la Facultat d'Informàtica de Barcelona (UPC) dins els estudis d'Enginyeria Informàtica, Enginyeria Tècnica en Informàtica de Sistemes i Enginyeria Tècnica en Informàtica de Gestió. S'ha treballat en quatre línies d'actuació: (i) aplicació de tècniques d'aprenentatge actiu a les classes; (ii) aplicació de tècniques d'aprenentage cooperatiu no presencials; (iii) implantació de noves TIC i adaptació de les ja emprades per tal d'habilitar mecanismes d'autoavaluació i de realimentació de la informació referent a l'avaluació; i (iv) difusió de les experiències derivades de les diferents actuacions. Referent a les dues primeres mesures s'avalua l'impacte de metodologies docents que afavoreixen l'aprenentatge actiu tant de forma presencial com no presencial, obtenint-se clares millores en el rendiment respecte a altres metodologies utilitzades anteriorment enfocades a la realització de classes del tipus magistral, en què únicament es posa a l'abast dels alumnes la documentació de l'assignatura per a què puguin treballar de forma responsable. Les noves metodologies fan especial èmfasi en el treball en grup a classe i la compartició de les experiències fora de classe a través de fòrums de participació. La mesura que ha requerit més esforç en aquest projecte és la tercera, amb el desenvolupament d'un entorn d'interfície web orientat a la correcció automàtica de programes escrits en llenguatge assemblador. Aquest entorn permet l'autoavaluació per part dels alumnes dels exercicis realitzats a l'assignatura, amb obtenció d'informació detallada sobre les errades comeses. El treball realitzat dins d'aquest projecte s'ha publicat en congressos rellevants en l'àrea docent tant a nivell estatal com internacional. El codi font de l'entorn esmentat anteriorment es posa a disposició pública a través d'un enllaç a la web.

QUALITEL : Qualitat Docent als estudis d'Enginyeria de Telecomunicació

L'objectiu del projecte QUALITEL dut a terme durant el curs 2007/2008 fou millorar l'aprenentatge dels estudiants de primer curs (fase selectiva) d'enginyeria de telecomunicació de l'ETSETB, introduint una nova metodologia docent basada en l'EEES. Es a dir, programació del treball de l'estudiant dins i fora de l'aula, increment de la interacció entre el professors i els seus estudiants mitjançant un sistema de tutories i la utilització d'eines de suport a l'aprenentatge com la utilització del Campus Digital ATENEA. La millora de l'aprenentatge s'hauria de traduir en un augment significatiu del percentatge d'aprovats a la fase selectiva que permetés capgirar la dinàmica de l'ETSETB en els darrers anys que ha sofert una davallada molt important d'estudiants matriculats. Aquesta davallada es va originar per una disminució de la demanda dels nostres estudis, la qual va provocar una baixada de la nota de tall que, a la seva vegada, va comportar un elevat fracàs a la fase selectiva.

Obtenció de matrius poroses d'àcid polilàctic (PDLLA) mitjançant fluids comprimits per a ús en regeneració tissular

En aquest treball es pretén obtenir material porós de PDLLA, amb ús potencial com a bastida en enginyeria tissular, mitjançant l’ús de freó R-134a com a fluid escumant. Per aquest motiu, s’ha realitzat un estudi on es valoren diferents variables com la temperatura de procés, la pressió de treball i l’ús de N2 en la despressurització que poden modificar la microestructura final de la bastida.

Anàlisi de les competències comunicatives transversals dels graus d'enginyeria informàtica, enginyeria de telecomunicació i multimèdia a l'estat espanyol

En el cas sota estudi, hem revisat totes les memòries oficials de verificació disponibles dels graus en enginyeria en informàtica, enginyeria en telecomunicació i multimèdia amb l'objectiu d'analitzar diferents aspectes de la presència de diferents competències comunicatives transversals. En concret ens hem centrat en les competències d'expressió oral i escrita en llengua pròpia i estrangera (anglès), en l'habilitat en les relacions interpersonals i en la capacitat de comunicar-se amb audiències expertes i profanes sobre els matèries dels estudis.

Desarrollo detallado de la fase de aprobación de un proyecto informático : De la idea al proyecto.

Aquest treball exposa les fases del cicle de vida d'un projecte, especialment d'enginyeria informàtica. Qualsevol tipus de projecte està subjecte a una planificació i un control, cosa que porta a una evolució ordenada del projecte mitjançant fases, les quals constitueixen el cicle de vida del projecte.

Entorn d'autoaprenentatge per a assignatures d'Enginyeria del Programari

L'aplicació desenvolupada és un entorn web que permetrà als estudiants de la UOC millorarel seu rendiment en les assignatures d'Enginyeria del programari, mitjançant la utilització de l'eina de correcció automàtica de diagrames UML desenvolupada pel grup de recerca GRES-UOC.

Diseño e implementación de un capturador de paquetes de red

En l'actualitat les xarxes de comunicacions són bàsicament digitals; el camí que s'ha avançat en els darrers quaranta anys ha estat molt llarg, amb un desenvolupament tan ràpid que ha fet que qualsevol previsió quedés molt endarrerida abans d'hora (o que de vegades se sobreestimés aquest desenvolupament, com va passar amb el