Synergistic control of forearm based on accelerometer data and artificial neural networks

In the present study, we modeled a reaching task as a two-link mechanism. The upper arm and forearm motion trajectories during vertical arm movements were estimated from the measured angular accelerations with dual-axis accelerometers. A data set of reaching synergies from able-bodied individuals was used to train a radial basis function artificial neural network with upper arm/forearm tangential angular accelerations. The trained radial basis function artificial neural network for the specific movements predicted forearm motion from new upper arm trajectories with high correlation (mean, 0.9149-0.941). For all other movements, prediction was low (range, 0.0316-0.8302). Results suggest that the proposed algorithm is successful in generalization over similar motions and subjects. Such networks may be used as a high-level controller that could predict forearm kinematics from voluntary movements of the upper arm. This methodology is suitable for restoring the upper limb functions of individuals with motor disabilities of the forearm, but not of the upper arm. The developed control paradigm is applicable to upper-limb orthotic systems employing functional electrical stimulation. The proposed approach is of great significance particularly for humans with spinal cord injuries in a free-living environment. The implication of a measurement system with dual-axis accelerometers, developed for this study, is further seen in the evaluation of movement during the course of rehabilitation. For this purpose, training-related changes in synergies apparent from movement kinematics during rehabilitation would characterize the extent and the course of recovery. As such, a simple system using this methodology is of particular importance for stroke patients. The results underlie the important issue of upper-limb coordination.

Man måste tänka själv : klasslärares uppfattningar av undervisning i de naturvetenskapliga läroämnena

A teacher´s perception of a school subject affects a teacher´s teaching and by extension pupils´ learning. The main purpose of this thesis is to describe the variation in the ways class-teachers perceive teaching within science subjects and to illustrate how these teachers choose to work and why they choose as they do. This purpose is operationalized into three central research questions concerning a teacher´s perception of teaching, teachers´ experiences of working methods in the subject and different aspects that are consciously present when the teacher makes his or her choice of working methods. These aspects are viewed from two different perspectives: a subject educational perspective and a teacher perspective. The theoretical background of the study is interdisciplinary. The thesis is a qualitative study where the research approach is phenomenographic. The empirical investigation was made as two separate studies: a semistructured interview study (N = 15) followed by a stimulated recall study (N = 3), a combined interview and video-observation. Results from the empirical investigation indicate that regarding aims for science education teachers wish to awaken or maintain the pupils´ interest in nature and science and that the pupils within the science subjects shall build a base for fundamental general knowledge. As motives for teaching the science subjects teachers view the subjects as a foundation for everyday life, planning and democracy but also for pupils´ further studies and a possible career in the field. The interdisciplinary key competences and the care for the pupils´ well being are aspects that are consciously present when teachers make their choice of working methods. A great variation can be found in the teachers´ perceptions of the science subjects as subjects and of the working methods within these subjects. Teachers describe lack of time on their own part as well as for the pupil´s learning. Results from the empirical investigation also indicate that teachers modestly focus on aims for the teaching and communication regarding these aims. There seems to be an existing need for increased and qualitatively improved inservice education within these subjects.

Chamber's Historical Questions with Answers

The book is hardcover and inscribed with an illegible signature, dated 1880 and below that is the signature Margaret J. Woodruff. The preface of the book begins, "The present work is designed to fulfil an important purpose in Education - that of bringing clearly into view the leading facts which are supposed to be gained through a long course of instruction. Without proposing to supersede the elementary books usually employed, it offers a certain test of what is presumed to have been previously learned. With such a work in their hands, Schoolmasters, Tutors, Governesses, or Parents, may at once satisfy themselves as to the degree of knowledge on a variety of subjects attained by the young person under their charge, and for whose intellectual culture they feel a special interest." The full text is available in the Brock University Special Collections and Archives.

Impact des services d'animation pédagogique de la Biosphère sur certaines conceptions d'élèves du deuxième cycle du primaire

L’enseignement des sciences est capital dès l’école primaire, mais est souvent délaissé. Les musées scientifiques peuvent palier à cette lacune en offrant des ressources éducatives concrètes, dont les programmes éducatifs. Cette recherche détermine l’impact d’une animation pédagogique de la Biosphère sur certaines conceptions d’élèves du deuxième cycle du primaire. La chercheuse a opté pour une recherche qualitative et la méthode choisie est l’étude de cas, de type exploratoire. Des élèves d’une classe ont participé à l’étude. Ils ont assisté à une visite muséale, insérée au sein d’une séquence didactique. À l’aide de plusieurs outils de collecte de données (questionnaires, entrevues et observations), la chercheuse a été en mesure d’identifier quatre niveaux de modification des conceptions d’élèves (évolution notable, une certaine évolution, stabilité des conceptions, confusion des conceptions). Enfin, elle suggère quelques pistes d’amélioration à la Biosphère afin de maximiser l’impact de la visite sur l’apprentissage des élèves.

Les postures des animateurs et des animatrices scientifiques quant au dialogue "sciences en/et société"

Cette recherche a eu pour objectif d’explorer les postures d’animateurs et d’animatrices scientifiques quant au dialogue « sciences en/et société » et les moyens qu’ils utilisent pour assurer ce dialogue à travers leurs interventions pédagogiques dans le cadre d’ateliers scientifiques hors scolaires. Six animateurs scientifiques ont été interviewés. Ces entretiens ont permis de recueillir des données riches sur leur compréhension de la nature des sciences, leurs postures pédagogiques en tant que transmetteur, guide ou médiateur du développement de l’alphabétisation scientifique chez les jeunes dans les espaces hors scolaires, ainsi que sur la manière dont ils perçoivent le rôle de leurs interventions pédagogiques dans le cadre du développement de l’alphabétisation scientifique chez les jeunes et de la compréhension qu’ils ont des sciences comme outil d’action sociopolitique, tel qu’entendu dans le dialogue « sciences en/et société ». Les postures épistémologiques, pédagogiques et sociales identifiées sont d’une grande diversité et révèlent des tendances qui s’inscrivent dans des spectres allant de l’empirisme au constructivisme, du divertissement à l’empowerment et de la valorisation de la place des sciences en société à la critique de sa primauté. Plusieurs animateurs scientifiques de notre échantillon ont ainsi eu des postures hybrides et parfois conflictuelles, ce qui met en évidence la valeur potentielle d’interventions éducatives qui donnent aux animateurs scientifiques l’occasion de questionner et de réexaminer de manière critique leurs pratiques.

Évaluation qualitative des déterminants de l'utilisation des connaissances issues de la recherche par les enseignants d'écoles secondaires québécoises en milieu défavorisé

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Apport d'une activité d'apprentissage intégrant l'histoire des sciences à l'enseignement de la physique au niveau collégial

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les principaux modèles de changement conceptuel et l'enseignement des sciences au primaire : état de la question

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Una secuencia didáctica para un concepto unificador en un curso de álgebra lineal de un programa de formación a la ingeniería

L’introduction aux concepts unificateurs dans l’enseignement des mathématiques privilégie typiquement l’approche axiomatique. Il n’est pas surprenant de constater qu’une telle approche tend à une algorithmisation des tâches pour augmenter l’efficacité de leur résolution et favoriser la transparence du nouveau concept enseigné (Chevallard, 1991). Cette réponse classique fait néanmoins oublier le rôle unificateur du concept et n’encourage pas à l’utilisation de sa puissance. Afin d’améliorer l’apprentissage d’un concept unificateur, ce travail de thèse étudie la pertinence d’une séquence didactique dans la formation d’ingénieurs centrée sur un concept unificateur de l’algèbre linéaire: la transformation linéaire (TL). La notion d’unification et la question du sens de la linéarité sont abordées à travers l’acquisition de compétences en résolution de problèmes. La séquence des problèmes à résoudre a pour objet le processus de construction d’un concept abstrait (la TL) sur un domaine déjà mathématisé, avec l’intention de dégager l’aspect unificateur de la notion formelle (Astolfi y Drouin, 1992). À partir de résultats de travaux en didactique des sciences et des mathématiques (Dupin 1995; Sfard 1991), nous élaborons des situations didactiques sur la base d’éléments de modélisation, en cherchant à articuler deux façons de concevoir l’objet (« procédurale » et « structurale ») de façon à trouver une stratégie de résolution plus sûre, plus économique et réutilisable. En particulier, nous avons cherché à situer la notion dans différents domaines mathématiques où elle est applicable : arithmétique, géométrique, algébrique et analytique. La séquence vise à développer des liens entre différents cadres mathématiques, et entre différentes représentations de la TL dans les différents registres mathématiques, en s’inspirant notamment dans cette démarche du développement historique de la notion. De plus, la séquence didactique vise à maintenir un équilibre entre le côté applicable des tâches à la pratique professionnelle visée, et le côté théorique propice à la structuration des concepts. L’étude a été conduite avec des étudiants chiliens en formation au génie, dans le premier cours d’algèbre linéaire. Nous avons mené une analyse a priori détaillée afin de renforcer la robustesse de la séquence et de préparer à l’analyse des données. Par l’analyse des réponses au questionnaire d’entrée, des productions des équipes et des commentaires reçus en entrevus, nous avons pu identifier les compétences mathématiques et les niveaux d’explicitation (Caron, 2004) mis à contribution dans l’utilisation de la TL. Les résultats obtenus montrent l’émergence du rôle unificateur de la TL, même chez ceux dont les habitudes en résolution de problèmes mathématiques sont marquées par une orientation procédurale, tant dans l’apprentissage que dans l’enseignement. La séquence didactique a montré son efficacité pour la construction progressive chez les étudiants de la notion de transformation linéaire (TL), avec le sens et les propriétés qui lui sont propres : la TL apparaît ainsi comme un moyen économique de résoudre des problèmes extérieurs à l’algèbre linéaire, ce qui permet aux étudiants d’en abstraire les propriétés sous-jacentes. Par ailleurs, nous avons pu observer que certains concepts enseignés auparavant peuvent agir comme obstacles à l’unification visée. Cela peut ramener les étudiants à leur point de départ, et le rôle de la TL se résume dans ces conditions à révéler des connaissances partielles, plutôt qu’à guider la résolution.

L'enseignement des sciences et de la technologie au primaire et les TIC : une analyse didactique des pratiques

L’enseignement des sciences et de la technologie (ST) est dans une condition précaire dans les écoles primaires du Québec. Plusieurs recherches ont démontré que les technologies de l’information et de la communication (TIC) peuvent aider les enseignants à favoriser les apprentissages des élèves dans certaines matières dont en ST (Baron, 2001; Becta, 2005; Tardif, 1998). D’ailleurs, Linard (2001) maintient que les TIC, dans le domaine des apprentissages, peuvent faciliter l’exécution de plusieurs tâches cognitives telles qu’agir, interagir, s’informer, explorer, échanger, expérimenter, créer, etc. Cette recherche décrit les pratiques d’enseignement en ST d’enseignants Maîtres-TIC (MTIC) lors de l’intégration des TIC. Nous avons opté pour une recherche heuristique à méthodologie mixte. Des enseignants MTIC et des étudiants de quatrième année MTIC ont répondu à un questionnaire en ligne. Ensuite, une enseignante a été interviewée pour dresser un portrait plus détaillé des pratiques d’enseignement. À l’aide des données obtenues, nous avons réussi à créer une liste d’avantages de l’intégration des TIC en enseignement des ST ainsi qu’une liste des difficultés liées à cette intégration. Une liste des différentes applications TIC réalisées en enseignement des ST par les enseignants et les étudiants questionnés a aussi été ressortie des données de la recherche. De plus, une liste des avantages de la formation Maître-TIC de l’Université de Montréal a été créée en fonction des données recueillies. Puis, nous précisons quelques apports de cette recherche relatifs aux objectifs de départ et à l’évolution de la formation MTIC.

Impacts d’une formation établissant des liens entre les sciences et la cuisine sur l’enseignement des sciences au primaire

Depuis plusieurs années, l’enseignement des sciences joue un rôle de 2e plan, après le français et les mathématiques, chez plusieurs enseignants du primaire (Lenoir, 2000). Peinant à établir des liens entre les savoirs à enseigner et la réalité quotidienne, ces enseignants ayant souvent une formation lacunaire semblent rechercher de nouveaux outils didactiques efficaces. À cet effet, l’intégration de pratiques sociales de référence (Martinand, 1986) aux situations d’apprentissage peut constituer une pratique innovante favorisant la transposition didactique des savoirs disciplinaires. Misant sur l’intérêt grandissant des Québécois pour la cuisine, cette recherche tente de déterminer l’impact d’une formation continue établissant des liens entre les sciences et les pratiques culinaires sur l’enseignement des sciences au primaire. Pour cette étude de cas descriptive, six enseignants du primaire ont participé à deux rencontres de formation durant lesquelles elles ont expérimenté une situation d’apprentissage et d’évaluation (SAÉ) intégrant des activités culinaires. À la suite d’une période de mise à l’essai de cette SAÉ en classe, les sujets ont été interviewés afin d’établir les apprentissages réalisés durant la formation et de dresser une liste des avantages et des obstacles associés à l’utilisation d’activités culinaires pour enseigner les sciences. De plus, les suggestions émises visant l’amélioration de la SAÉ (rapport bilan écrit) ont permis de mettre en relief la prédominance de préoccupations de nature pédagogique, organisationnelle et socioaffective chez les sujets de l’échantillon. Cette recherche entraîne des retombées pour les didacticiens puisqu’elle fournit des données supplémentaires pouvant contribuer à améliorer la qualité du matériel didactique mis à la disposition des praticiens. De plus, la SAÉ développée pour cette étude constitue un outil didactique novateur pouvant être utilisé par les enseignants du primaire.

The figure of the vampire as an emblem of tradition

Afin de se perpétuer dans le temps, la tradition recourt à des figures qui la véhiculent. Cette étude prend pour objet la figure du vampire qui, en transmettant des aspects importants de la tradition culturelle, prend la forme d’une tradition en soi, se manifestant dans une série de récits et d’œuvres littéraires et culturelles. Ces figures possèdent le plus grand pouvoir de transmission puisqu’elles ne sont pas des traditions à la base, mais elles ne peuvent rester culturellement importantes seulement qu’en devenant des traditions. C’est-à-dire que la figure du vampire possède sa propre tradition littéraire et/ou filmique, tout en offrant une vision de la transmission, de la tradition et de l’éducation. Afin de demeurer présentes à travers le temps, les traditions doivent posséder un noyau principal, tout en restant assez malléables afin que des caractéristiques secondaires de celles-ci puissent changer et évoluer. Le vampire est une figure toute aussi malléable que les traditions, faisant donc d’elle l’emblème parfait du concept. De plus, cinq nœuds de tradition réapparaissent, à différents niveaux, dans la littérature vampirique. Le choix de la victime, la morsure vampirique et l’échange de sang transformatif – et le lien de ceux-ci à une vision perverse de la sexualité, le processus d’éducation, le désir d’appartenir à une famille ou à une communauté et le besoin de comprendre ses origines, illustrent tous le lien indéniable entre la figure du vampire et le concept de la tradition. Ce mémoire explore l’impact de la figure du vampire comme emblème de la tradition à travers le roman vampirique classique – le plus traditionnel – Dracula de Bram Stoker et à travers les trois premiers tomes des Vampire Chronicles d’Anne Rice, soit Interview with the Vampire, The Vampire Lestat et Queen of the Damned, ainsi que leurs adaptations cinématographiques.

Hopf bifurcation in parallel polarized Nd:YAG laser

Dynamics of Nd:YAG laser with intracavity KTP crystal operating in two parallel polarized modes is investigated analytically and numerically. System equilibrium points were found out and the stability of each of them was checked using Routh–Hurwitz criteria and also by calculating the eigen values of the Jacobian. It is found that the system possesses three equilibrium points for (Ij, Gj), where j = 1, 2. One of these equilibrium points undergoes Hopf bifurcation in output dynamics as the control parameter is increased. The other two remain unstable throughout the entire region of the parameter space. Our numerical analysis of the Hopf bifurcation phenomena is found to be in good agreement with the analytical results. Nature of energy transfer between the two modes is also studied numerically.

Molecular studies on a Dictyostelium homolog of the tafazzin gene, the cause of Barth syndrome in humans

Der eukaryotische Mikroorganismus Dictyostelium discoideum lebt als einzellige Amöbe solange ausreichende Nahrungsressourcen zur Verfügung stehen. Sobald Nahrungsmangel eintritt, entwickeln sich die Zellen von einem einzelligen zu einem mehrzelligen Zustand, der mit einem multizellulären Fruchtkörper abschließt. Dieser Prozess wird durch eine Reihe aufeinanderfolgender Signale organisiert, die eine differentielle Genexpression regulieren. Die Gene der Discoidin I Familie gehören zu den Ersten, die im Laufe des Wachstums-Differenzierungs-Übergangs (engl. GDT) aktiviert werden. Sie eignen sich daher vorzüglich als Marker für den Beginn der Entwicklung. Mit Hilfe einer REMI-Mutagenese und Discoidin I als molekularem Marker sind verschiedene Komponenten des Wachstums-Differenzierungs-Übergangs in unserer Arbeitsgruppe identifiziert worden (Zeng et al., 2000 A und B; Riemann und Nellen, persönliche Mitteilung). Mit demselben Ansatz wurde in der vorliegenden Arbeit eine REMI-Mutante identifiziert, die eine Fehl-Expression von Discoidin zeigte und einen axenischen Wachstumsdefekt bei 15 °C aufwies. Das Gen wurde als Homolog zum humanen Tafazzin-Gen identifiziert. Dieses Gen wurde zur Rekonstruktion des Phänotyps über homologe Rekombination erneut disruptiert, was wie erwartet zu dem zuerst beschriebenen Phänotyp führte. Folgerichtig ergab eine Überexpression des Gens in den Mutanten eine Komplementation des Phänotyps. Immunfluoreszenz-Experimente zeigten eine mitochondriale Lokalisation des Dictyostelium discoideum Taffazzin Proteins. Dass ein mitochondriales Protein in Zusammenhang mit dem Wachstums-Differenzierungs-Übergang steht, ist ein unerwarteter Befund, der aber als Hinweis darauf gewertet werden kann, dass Mitochondrien einen direkten Einfluss auf die entwicklungsspezifische Signaltransduktion ausüben. Die Taffazzin Disruptions-Mutante in Dictyostelium führte zu einem abnormalen Cardiolipin Metabolismus. Dieses Phospholipid ist ein charakteristischer Bestandteil der inneren Mitochondrienmembran und für die Funktion verschiedener Enzyme erforderlich. Unsere vorläufigen Analysen des Phospholipid-Gehalts zeigten Übereinstimmung mit Daten von Patienten mit Barth-Syndrom, einer humanen Erkrankung, bei der das Taffazzin-Gen Mutationen aufweist, und mit Hefe-Mutanten dieses Gens. Dies zeigt den Wert von Dictyostelium discoideum als einen weiteren Modelorganismus zur Untersuchung des Barth-Syndroms und zur Erprobung möglicher Therapieansätze.

Sprachentwicklung und Fachlernen im Mechanikunterricht

Die empirische Studie untersucht das Wechselspiel zwischen der fachbezogenen Sprachentwicklung und dem Fachlernen von Schülerinnen und Schülern bei der Einführung in den Kraftbegriff. Sie betrachtet also sowohl sprachliche wie auch kognitive Aspekte des Lernens in der Mechanik. Dafür wurde ein Unterrichtskonzept entwickelt, das den Gebrauch des Fachwortes Kraft in der Wissenschaft und in der alltäglichen Sprache besonders thematisiert. Dieses Unterrichtskonzept basiert auf Empfehlungen und Ergebnissen der Kognitionspsychologie, Linguistik, Philosophie, Sprachlehrforschung und der Didaktiken der Physik und der Fremdsprachen. Im Rahmen des Unterrichts wurden die Schülerinnen und Schüler mit zwei Aufgabentypen konfrontiert: Beim ersten Aufgabentyp waren die Lerner aufgefordert, den Kraftbegriff so zu verwenden, wie es einer fachsprachlich angemessenen Form entspräche, etwa um die Bewegung eines Zuges zu beschreiben. Aufgaben des zweiten Typs sahen vor, dass die Schülerinnen und Schüler kurze Texte danach klassifizierten, ob sie der Alltagssprache oder der Fachsprache angehörten. Diese als Metadiskurs bezeichnete Form der Auseinandersetzung mit sprachlichen Aspekten verhalf den Schülerinnen und Schülern zu einer Gelegenheit, ihr eigenes Verständnis des Kraftbegriffs zu thematisieren. Weiter lieferte der Metadiskurs wichtige Hinweise darauf, ob die Schülerinnen und Schüler sich bei ihren Beurteilungen eher auf formal-sprachliche oder inhaltliche Aspekte der Sprache bezogen. Für die Datenerhebung wurden alle Unterrichtsstunden videografiert und transkribiert. Zusammen mit schriftlichen Arbeitsergebnissen und Tests stand ein umfangreicher Datensatz zur Verfügung, für dessen Auswertung ein inhaltsanalytisches Verfahren Anwendung fand. Die Ergebnisse zeigen, dass das Lernen im Fach Physik bestimmte Ähnlichkeiten mit dem Lernen einer Fremdsprache zeigt: Wenn die Schülerinnen und Schüler den Kraftbegriff fachsprachlich verwenden sollen, sehen sie sich oft einer Alternativentscheidung gegenüber. Entweder sie versuchen, einer fachsprachlichen Form zu gehorchen und verlieren dabei den Inhalt aus den Augen, oder sie konzentrieren sich auf den Inhalt, drücken sich dabei aber in ihrer Alltagssprache aus und folgen Alltagskonzepten, die weit entfernt von den fachlich intendierten liegen. Ähnliche Beobachtungen kann man im Sprachunterricht machen, wenn Schüler eine neue grammatische Regel einüben: Sie konzentrieren sich entweder auf die neu zu erlernende Regel, oder aber auf den Inhalt des Gesagten, wobei sie die grammatische Regel, die an sich Gegenstand der Übung ist, verletzen. Meistens fällt diese Entscheidung derart, dass die Konzentration auf den Inhalt des Gesagten gerichtet ist, nicht oder wenig auf seine Form. Im Unterschied zum Sprachunterricht ist der Physikunterricht allerdings nicht nur darauf gerichtet, fachsprachlich angemessene Formen einzuüben, sondern insbesondere darauf, den Blick für neue und ungewohnte Konzepte zu öffnen. Damit müssen die Schülerinnen und Schüler hier häufig sprachliche und kognitive Hürden zur selben Zeit bewältigen. Die detaillierte Analyse des Metadiskurses zeigt, dass das Problem des Nebeneinanders zweier unterschiedlicher Anforderung entschäft werden kann: Während die Schüler im Metadiskurs unterschiedliche Aspekte der Sprache diskutieren, sind sie eher in der Lage, sowohl formale wie inhaltsbezogene Merkmale der Sprache wahrzunehmen. Der Text referiert weitere Parallelen zwischen dem Physikunterricht und dem Fremdsprachenlernen, sodass die Auffassung gerechtfertigt ist, dass die Fremdsprachendidaktik als Ideenlieferantin dafür dienen kann, neue Verbesserungsmöglichkeiten für den Physikunterricht aufzufinden.