An Investigation of Participants’ Perspectives About a Learning Assistant Program and Their Thinking about Becoming a Mathematics Teacher

A Learning Assistant program that recruits strong STEM undergraduates to become mathematics teachers was explored through a qualitative study. Three program participants were purposely selected and interviewed. The program reaffirmed one participant’s choice to become a teacher and clarified for one that it might be a career for him.

An investigation into system security requirements and implementation in an Application Service Provider (ASP) environment

Although the ASP model has been around for over a decade, it has not achieved the expected high level of market uptake. This research project examines the past and present state of ASP adoption and identifies security as a primary factor influencing the uptake of the model. The early chapters of this document examine the ASP model and ASP security in particular. Specifically, the literature and technology review chapter analyses ASP literature, security technologies and best practices with respect to system security in general. Based on this investigation, a prototype to illustrate the range and types of technologies that encompass a security framework was developed and is described in detail. The latter chapters of this document evaluate the practical implementation of system security in an ASP environment. Finally, this document outlines the research outputs, including the conclusions drawn and recommendations with respect to system security in an ASP environment. The primary research output is the recommendation that by following best practices with respect to security, an ASP application can provide the same level of security one would expect from any other n-tier client-server application. In addition, a security evaluation matrix, which could be used to evaluate not only the security of ASP applications but the security of any n-tier application, was developed by the author. This thesis shows that perceptions with regard to fears of inadequate security of ASP solutions and solution data are misguided. Finally, based on the research conducted, the author recommends that ASP solutions should be developed and deployed on tried, tested and trusted infrastructure. Existing Application Programming Interfaces (APIs) should be used where possible and security best practices should be adhered to where feasible.

Conceptions of mathematics teacher education : thoughts among teacher educators in Tanzania

This study addresses the question of teacher educators’ conceptions of mathematics teacher education (MTE) in teacher colleges in Tanzania, and their thoughts on how to further develop it. The tension between exponents of content as opposed to pedagogy has continued to cause challenging conceptual differences, which also influences what teacher educators conceive as desirable in the development of this domain. This tension is connected to the dissatisfaction of parents and teachers with the failure of school mathematics. From this point of view, the overall aim was to identify and describe teacher educators’ various conceptions of MTE. Inspired by the debate among teacher educators about what the balance should be between subject matter and pedagogical knowledge, it was important to look at the theoretical faces of MTE. The theoretical background involved the review of what is visible in MTE, what is yet to be known and the challenges within the practice. This task revealed meanings, perspectives in MTE, professional development and assessment. To do this, two questions were asked, to which no clear solutions satisfactorily existed. The questions to guide the investigation were, firstly, what are teacher educators’ conceptions of MTE, and secondly, what are teacher educators’ thoughts on the development of MTE? The two questions led to the choice of phenomenography as the methodological approach. Against the guiding questions, 27 mathematics teacher educators were interviewed in relation to the first question, while 32 responded to an open-ended questionnaire regarding question two. The interview statements as well as the questionnaire responses were coded and analysed (classified). The process of classification generated patterns of qualitatively different ways of seeing MTE. The results indicate that MTE is conceived as a process of learning through investigation, fostering inspiration, an approach to learning with an emphasis on problem solving, and a focus on pedagogical knowledge and skills in the process of teaching and learning. In addition, the teaching and learning of mathematics is seen as subject didactics with a focus on subject matter and as an organized integration of subject matter, pedagogical knowledge and some school practice; and also as academic content knowledge in which assessment is inherent. The respondents also saw the need to build learner-educator relationships. Finally, they emphasized taking advantage of teacher educators’ neighbourhood learning groups, networking and collaboration as sustainable knowledge and skills sharing strategies in professional development. Regarding desirable development, teacher educators’ thoughts emphasised enhancing pedagogical knowledge and subject matter, and to be determined by them as opposed to conventional top-down seminars and workshops. This study has revealed various conceptions and thoughts about MTE based on teacher educators´ diverse history of professional development in mathematics. It has been reasonably substantiated that some teacher educators teach school mathematics in the name of MTE, hardly distinguishing between the role and purpose of the two in developing a mathematics teacher. What teacher educators conceive as MTE and what they do regarding the education of teachers of mathematics revealed variations in terms of seeing the phenomenon of interest. Within limits, desirable thoughts shed light on solutions to phobias, and in the same way low self-esteem and stigmatization call for the building of teacher educator-student teacher relationships.

Fabrication of diamond nanostructures and investigation of the imbedded NV centers

Diamant ist ein Material mit vielen außerordentlichen Eigenschaften, die ihn zu einem äußerst vielversprechenden Kandidaten für Anwendungen in Wissen-schaft und Technik machen. In den letzten Jahren wurde Diamant häufig als einzigartige Plattform für neue Anwendungen beispielsweise in der Quanteninformationstechnologie (QIT) oder in der Magnetometrie im Nanometermaßstab eingesetzt, wobei einer der wichtigsten lumineszierenden Gitterdefekte im Diamantgitter eingesetzt wird. Dabei handelt es sich um die sogenannten Stickstoff/Fehlenstellen-Farbzentren (NV-Zentren), die im sichtbaren Bereich mit einer absoluten Photostabilität bei Raumtemperatur emittieren. In dieser Arbeit wurden NV-Zentren in Diamantnanokristalliten und –nanosäulen untersucht, die während des Wachstumsprozesses erzeugt wurden. Einzelne Diamantnanokristallite und nanokristalline Diamantschichten (NCD), aus denen Nanosäulen geätzt wurden, wurden mithilfe der Hot Filament Chemical Vapour Deposition (HFCVD) abgeschieden. Zu Vergleichszwecken wurden auch ultrananokristalline Diamantschichten (UNCD) mittels Mikrowellen-CVD (MWCVD) hergestellt. Die Filme wurden sorgfältig in Bezug auf ihre Morphologie, kristallinen Eigenschaften und Zusammensetzung untersucht. Um die Möglichkeit einer Integration dieser Diamantschichten mit temperaturempfindlichen Materialien wie III/V-Halbleitern, Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt oder Polymeren zu untersuchen, wurde der Einfluss der Substrattemperatur ermittelt. Eindimensionale NCD- und UNCD-Diamantnanostrukturen wurden mithilfe der Elektronenstrahllithographie (EBL) und reaktivem Ionenätzen in einem induktiv gekoppelten O2-Plasma (ICP-RIE) hergestellt. Zur Vorbereitung wurden zunächst die Ätzraten in Abhängigkeit von den vier wichtigsten Parametern ermittelt. Weitere Erkenntnisse über die Ätzmechanismen wurden durch Ätzexperiment mit unstrukturierten NCD- und UNCD-Schichten erhalten Mittels der EBL konnten mithilfe von Gold-Ätzmasken Nanosäulen mit Durchmessern von 50 nm bis zu 1 μm hergestellt werden.Eine optische Charakterisierung der NCD- und UNCD-Nanosäulen erfolgte mithilfe von Fluorenzenz-Mapping und Photomumineszenz-Spektroskopie. Diese Messungen ergaben, dass in beiden Arten von Säulen NV-Zentren vorhanden sind. Allerdings wurden nur in NCD-Säulen die gewünschten NV--Zentren gefunden, in UNCD-Säulen hingegen nur NV0-Zentren.

Temperature Dynamics Investigation At Small And Shallow Lakes Using Hydrodynamic Model

A three-dimensional time-dependent hydrodynamic and heat transport model of Lake Binaba, a shallow and small dam reservoir in Ghana, emphasizing the simulation of dynamics and thermal structure has been developed. Most numerical studies of temperature dynamics in reservoirs are based on one- or two-dimensional models. These models are not applicable for reservoirs characterized with complex flow pattern and unsteady heat exchange between the atmosphere and water surface. Continuity, momentum and temperature transport equations have been solved. Proper assignment of boundary conditions, especially surface heat fluxes, has been found crucial in simulating the lake’s hydrothermal dynamics. This model is based on the Reynolds Average Navier-Stokes equations, using a Boussinesq approach, with a standard k − ε turbulence closure to solve the flow field. The thermal model includes a heat source term, which takes into account the short wave radiation and also heat convection at the free surface, which is function of air temperatures, wind velocity and stability conditions of atmospheric boundary layer over the water surface. The governing equations of the model have been solved by OpenFOAM; an open source, freely available CFD toolbox. As its core, OpenFOAM has a set of efficient C++ modules that are used to build solvers. It uses collocated, polyhedral numerics that can be applied on unstructured meshes and can be easily extended to run in parallel. A new solver has been developed to solve the hydrothermal model of lake. The simulated temperature was compared against a 15 days field data set. Simulated and measured temperature profiles in the probe locations show reasonable agreement. The model might be able to compute total heat storage of water bodies to estimate evaporation from water surface.

Statistical properties for a dissipative model of relativistic particles in a wave packet: A parameter space investigation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Trends in Brazilian academic production in the History of Mathematics Education: directions from EBRAPEM

The number of papers on History of Mathematics Education presented at EBRAPEM (Brazilian Meeting of Graduate Students in Mathematics Education) has increased significantly between 2003 and 2008. This article presents a study with the aim of identifying themes, periods in focus, and sources and theoretical and methodological references used by the authors of the papers on History of Mathematics Education published in the proceedings of VII, VIII, IX, X, XI and XII EBRAPEM. The study indicates that the approach of ongoing research in History of Mathematics Education in Brazil has been similar to the approach of research in History of Education in general. However, the institutional separation between these two areas of investigation is noted as a factor rendering communication between both groups of researchers difficult.

The Role of Manipulatives in the Eighth Grade Mathematics Classroom

In this action research study of my classroom of eighth grade mathematics, I investigated the use of manipulatives and its impact on student attitude and understanding. I discovered that overall, students enjoy using manipulatives, not necessarily for the benefit of learning, but because it actively engages them in each lesson. I also found that students did perform better on exams when students were asked to solve problems using manipulatives in place of formal written representations of situations. In the course of this investigation, I also uncovered that student attitude toward mathematics improved when greater manipulative use was infused into the lessons. Students felt more confident that they understood the material, which translated into a better attitude regarding math class. As a result of this research, I plan to find ways to implement manipulatives in my teaching on a more regular basis. I intend to create lessons with manipulatives that will engage both hands and minds for the learners.

A biomimetic model membrane system on oxidic surfaces designed for the investigation of cytochrome c oxidase and other membrane proteins by fluorescence and waveguide spectroscopy

Die transmembrane Potenzialdifferenz Δφm ist direkt mit der katalytischen Aktivität der Cytochrom c Oxidase (CcO) verknüpft. Die CcO ist das terminale Enzym (Komplex IV) in der Atmungskette der Mitochondrien. Das Enzym katalysiert die Reduktion von O2 zu 2 H2O. Dabei werden Elektronen vom natürlichen Substrat Cytochrom c zur CcO übertragen. Der Eleltronentransfer innerhalb der CcO ist an die Protonentranslokation über die Membran gekoppelt. Folglich bildet sich über der inneren Membrane der Mitochondrien eine Differenz in der Protonenkonzentration. Zusätzlich wird eine Potenzialdifferenz Δφm generiert.rnrnDas Transmembranpotenzial Δφm kann mit Hilfe der Fluoreszenzspektroskopie unter Einsatz eines potenzialemfindlichen Farbstoffs gemessen werden. Um quantitative Aussagen aus solchen Untersuchungen ableiten zu können, müssen zuvor Kalibrierungsmessungen am Membransystem durchgeführt werden.rnrnIn dieser Arbeit werden Kalibrierungsmessungen von Δφm in einer Modellmembrane mit inkorporiertem CcO vorgestellt. Dazu wurde ein biomimetisches Membransystem, die Proteinverankerte Doppelschicht (protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM), auf einem transparenten, leitfähigem Substrat (Indiumzinnoxid, ITO) entwickelt. ITO ermöglicht den simultanen Einsatz von elektrochemischen und Fluoreszenz- oder optischen wellenleiterspektroskopischen Methoden. Das Δφm in der ptBLM wurde durch extern angelegte, definierte elektrische Spannungen induziert. rnrnEine dünne Hydrogelschicht wurde als "soft cushion" für die ptBLM auf ITO eingesetzt. Das Polymernetzwerk enthält die NTA Funktionsgruppen zur orientierten Immobilisierung der CcO auf der Oberfläche der Hydrogels mit Hilfe der Ni-NTA Technik. Die ptBLM wurde nach der Immobilisierung der CcO mittels in-situ Dialyse gebildet. Elektrochemische Impedanzmessungen zeigten einen hohen elektrischen Widerstand (≈ 1 MΩ) der ptBLM. Optische Wellenleiterspektren (SPR / OWS) zeigten eine erhöhte Anisotropie des Systems nach der Bildung der Doppellipidschicht. Cyklovoltammetriemessungen von reduziertem Cytochrom c bestätigten die Aktivität der CcO in der Hydrogel-gestützten ptBLM. Das Membranpotenzial in der Hydrogel-gestützten ptBLM, induziert durch definierte elektrische Spannungen, wurde mit Hilfe der ratiometrischen Fluoreszenzspektroskopie gemessen. Referenzmessungen mit einer einfach verankerten Dopplellipidschicht (tBLM) lieferten einen Umrechnungsfaktor zwischen dem ratiometrischen Parameter Rn und dem Membranpotenzial (0,05 / 100 mV). Die Nachweisgrenze für das Membranpotenzial in einer Hydrogel-gestützten ptBLM lag bei ≈ 80 mV. Diese Daten dienen als gute Grundlage für künftige Untersuchungen des selbstgenerierten Δφm der CcO in einer ptBLM.

Individual plasmonic nanogaps : controlled assembly and detailed investigation

Diese Arbeit befasst sich mit den optischen Resonanzen metallischer Nanopartikel im Abstand weniger Nanometer von einer metallischen Grenzfläche. Die elektromagnetische Wechselwirkung dieser „Kugel-vor-Fläche“ Geometrie ruft interessante optische Phänomene hervor. Sie erzeugt eine spezielle elektromagnetische Eigenmode, auch Spaltmode genannt, die im Wesentlichen auf den Nanospalt zwi-schen Kugel und Oberfläche lokalisiert ist. In der quasistatischen Näherung hängt die Resonanzposition nur vom Material, der Umgebung, dem Film-Kugel Abstand und dem Kugelradius selbst ab. Theoretische Berechnungen sagen für diese Region unter Resonanzbedingungen eine große Verstärkung des elektro-magnetischen Feldes voraus. rnUm die optischen Eigenschaften dieser Systeme zu untersuchen, wurde ein effizienter plasmonenver-mittelnder Dunkelfeldmodus für die konfokale Rastermikroskopie durch dünne Metallfilme entwickelt, der die Verstärkung durch Oberflächenplasmonen sowohl im Anregungs- als auch Emissionsprozess ausnutzt. Dadurch sind hochwertige Dunkelfeldaufnahmen durch die Metallfilme der Kugel-vor-Fläche Systeme garantiert, und die Spektroskopie einzelner Resonatoren wird erleichtert. Die optischen Untersuchungen werden durch eine Kombination von Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie vervollständigt, so dass die Form und Größe der untersuchten Resonatoren in allen drei Dimensionen bestimmt und mit den optischen Resonanzen korreliert werden können. Die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Modus wird für ein Referenzsystem aus Polystyrol-Kugeln auf einem Goldfilm demonstriert. Hierbei zeigen Partikel gleicher Größe auch die erwartete identische Resonanz.rnFür ein aus Gold bestehendes Kugel-vor-Fläche System, bei dem der Spalt durch eine selbstorganisierte Monolage von 2-Aminoethanthiol erzeugt wird, werden die Resonanzen von Goldpartikeln, die durch Reduktion mit Chlorgoldsäure erzeugt wurden, mit denen von idealen Goldkugeln verglichen. Diese ent-stehen aus den herkömmlichen Goldpartikeln durch zusätzliche Bestrahlung mit einem Pikosekunden Nd:Yag Laser. Bei den unbestrahlten Partikeln mit ihrer Unzahl an verschiedenen Formen zeigen nur ein Drittel der untersuchten Resonatoren ein Verhalten, das von der Theorie vorhergesagt wird, ohne das dies mit ihrer Form oder Größe korrelieren würde. Im Fall der bestrahlten Goldkugeln tritt eine spürbare Verbesserung ein, bei dem alle Resonatoren mit den theoretischen Rechnungen übereinstimmen. Eine Änderung der Oberflächenrauheit des Films zeigt hingegen keinen Einfluß auf die Resonanzen. Obwohl durch die Kombination von Goldkugeln und sehr glatten Metallfilmen eine sehr definierte Probengeometrie geschaffen wurde, sind die experimentell bestimmten Linienbreiten der Resonanzen immer noch wesentlich größer als die berechneten. Die Streuung der Daten, selbst für diese Proben, deutet auf weitere Faktoren hin, die die Spaltmoden beeinflußen, wie z.B. die genaue Form des Spalts. rnDie mit den Nanospalten verbundenen hohen Feldverstärkungen werden untersucht, indem ein mit Farbstoff beladenes Polyphenylen-Dendrimer in den Spalt eines aus Silber bestehenden Kugel-vor-Fläche Systems gebracht wird. Das Dendrimer in der Schale besteht lediglich aus Phenyl-Phenyl Bindungen und garantiert durch die damit einhergende Starrheit des Moleküls eine überragende Formstabiliät, ohne gleichzeitig optisch aktiv zu sein. Die 16 Dithiolan Endgruppen sorgen gleichzeitig für die notwendige Affinität zum Silber. Dadurch kann der im Inneren befindliche Farbstoff mit einer Präzision von wenigen Nanometern im Spalt zwischen den Metallstrukturen platziert werden. Der gewählte Perylen Farbstoff zeichnet sich wiederum durch hohe Photostabilität und Fluoreszenz-Quantenausbeute aus. Für alle untersuchten Partikel wird ein starkes Fluoreszenzsignal gefunden, das mindestens 1000-mal stärker ist, als das des mit Farbstoff überzogenen Metallfilms. Das Profil des Fluoreszenz-Anregungsspektrums variiert zwischen den Partikeln und zeigt im Vergleich zum freien Farbstoff eine zusätzliche Emission bei höheren Frequenzen, was in der Literatur als „hot luminescence“ bezeichnet wird. Bei der Untersuchung des Streuverhaltens der Resonatoren können wieder zwei unterschiedliche Arten von Resonatoren un-terschieden werden. Es gibt zunächst die Fälle, die bis auf die beschriebene Linienverbreiterung mit einer idealen Kugel-vor-Fläche Geometrie übereinstimmen und dann andere, die davon stark abweichen. Die Veränderungen der Fluoreszenz-Anregungsspektren für den gebundenen Farbstoffs weisen auf physikalische Mechanismen hin, die bei diesen kleinen Metall/Farbstoff Abständen eine Rolle spielen und die über eine einfache wellenlängenabhängige Verstärkung hinausgehen.

The Investigation of the Ways in Which Gender Stereotypes are Perpetuated through Questioning and Assessment Strategies in Inquiry-Based Science Classroom

The purpose of this study was to investigate the questioning strategies of preservice teachers whenteaching science as inquiry. The guiding questions for this research were: In what ways do the questioning strategies of preservice teachers differ for male and female elementary students when teaching science as inquiry and how is Bloom’s Taxonomy evident within the questioning strategies of preservice teachers? Examination of the data indicated that participants asked a total of 4,158 questions to their elementary aged students. Of these questions, 974 (23%) were asked to boys, and 991 (24%) were asked to girls. The remaining questions (53%) were asked to the class as a whole, therefore no gender could be assigned to these questions. In relation to Bloom’s Taxonomy, 74% of the questions were basic knowledge, 15% were secondary comprehension, 2% were application, 4% were analysis, 1% were synthesis, and 3% were evaluation.