A qualitative analysis of reflection in undergraduate and graduate programs

The purpose ofthis study was to explore various types ofreflection and to explore reflection on action, reflection as a practice, and reflection as a process. In doing this, the intent was to discover the perceived benefits of reflection in the classroom and to provide guidelines for future use at the undergraduate and graduate level. The qualitative components in this study included the data collection strategy of semistructured interviews with 2 undergraduate students, 2 graduate students, 1 undergraduate studies professor, and 1 graduate studies professor. The data analysis strategies included a within-case analysis and a cross-case analysis. Through the interviews participants discussed their experiences with the use ofreflection in the classroom. Through the completion ofthis analysis the researcher expected to discover the benefits ofreflection at this level of education, as well as provide suggestions for future use. Both undergraduate and graduate students and professors were found to benefit from the use of reflection in the classroom. The use ofreflection in the undergraduate and graduate classroom was found to improve student/teacher and student/peer relationships, foster critical thinking, allow for connections between learned theory and life experience, and improve students' writing abilities. Based on the results ofthe study the implications ofreflection for the undergraduate and graduate classroom and for further research are provided.

A treatment of atomic mean square displacement in higher order perturbation theory

A general derivation of the anharmonic coefficients for a periodic lattice invoking the special case of the central force interaction is presented. All of the contributions to mean square displacement (MSD) to order 14 perturbation theory are enumerated. A direct correspondance is found between the high temperature limit MSD and high temperature limit free energy contributions up to and including 0(14). This correspondance follows from the detailed derivation of some of the contributions to MSD. Numerical results are obtained for all the MSD contributions to 0(14) using the Lennard-Jones potential for the lattice constants and temperatures for which the Monte Carlo results were calculated by Heiser, Shukla and Cowley. The Peierls approximation is also employed in order to simplify the numerical evaluation of the MSD contributions. The numerical results indicate the convergence of the perturbation expansion up to 75% of the melting temperature of the solid (TM) for the exact calculation; however, a better agreement with the Monte Carlo results is not obtained when the total of all 14 contributions is added to the 12 perturbation theory results. Using Peierls approximation the expansion converges up to 45% of TM• The MSD contributions arising in the Green's function method of Shukla and Hubschle are derived and enumerated up to and including 0(18). The total MSD from these selected contributions is in excellent agreement with their results at all temperatures. Theoretical values of the recoilless fraction for krypton are calculated from the MSD contributions for both the Lennard-Jones and Aziz potentials. The agreement with experimental values is quite good.

Molecular dynamics calculation of mean square displacement in alkali metals and rare gas solids and comparison with lattice dynamics

Molec ul ar dynamics calculations of the mean sq ua re displacement have been carried out for the alkali metals Na, K and Cs and for an fcc nearest neighbour Lennard-Jones model applicable to rare gas solids. The computations for the alkalis were done for several temperatures for temperature vol ume a swell as for the the ze r 0 pressure ze ro zero pressure volume corresponding to each temperature. In the fcc case, results were obtained for a wide range of both the temperature and density. Lattice dynamics calculations of the harmonic and the lowe s t order anharmonic (cubic and quartic) contributions to the mean square displacement were performed for the same potential models as in the molecular dynamics calculations. The Brillouin zone sums arising in the harmonic and the quartic terms were computed for very large numbers of points in q-space, and were extrapolated to obtain results ful converged with respect to the number of points in the Brillouin zone.An excellent agreement between the lattice dynamics results was observed molecular dynamics and in the case of all the alkali metals, e~ept for the zero pressure case of CSt where the difference is about 15 % near the melting temperature. It was concluded that for the alkalis, the lowest order perturbation theory works well even at temperat ures close to the melting temperat ure. For the fcc nearest neighbour model it was found that the number of particles (256) used for the molecular dynamics calculations, produces a result which is somewhere between 10 and 20 % smaller than the value converged with respect to the number of particles. However, the general temperature dependence of the mean square displacement is the same in molecular dynamics and lattice dynamics for all temperatures at the highest densities examined, while at higher volumes and high temperatures the results diverge. This indicates the importance of the higher order (eg. ~* ) perturbation theory contributions in these cases.

A29 NMR spin-lattice relaxation study of paramagnetics -doped orthosilictes

A ~si MAS NMR study of spin-lattice relaxation behaviour in paramagnetic-doped crystalline silicates was undertaken, using synthetic magnesium orthosilicate (forsterite) and synthetic zinc orthosilicate (willemite) doped with 0.1% to 20% of Co(II), Ni(II), or CU(II), as experimental systems. All of the samples studied exhibited a longitudinal magnetization return to the Boltzmann distribution of nuclear spin states which followed a stretched-exponential function of time: Y=exp [- (tjTn) n], Otheory, and observe a direct proportionality between the spin-lattice relaxation time and paramagnetic dopant ion concentration, with Tni[M2+]i=Tnj[M2+]j for a given dopant and mineral. There are many cases where this correlation is not apparent, however, and this is attributed to the structural, phase, and ion distribution complexities inherent in many of these systems.

Exploring Reciprocity in International Service Learning Programs

Using aspects of grounded theory methodology, this study explored the perceptions and practical implementation of reciprocity in International Service Learning (ISL) Programs. Data were collected through interviews with nine ISL practitioners representing a variety of organizations offering international service learning programs. Findings suggest that multiple conceptualizations of ISL programs exist. ISL programs are interdisciplinary in nature and that using reciprocity as a guiding framework is problematic. Further attention is needed in relation to shifting the guiding framework of ISL programs from reciprocity to interdependence.

Stakeholders' Perceptions of Culinary Programs in Ontario Community Colleges

The hospitality industry in Canada is growing. With that growth is a demand for qualified workers to fill available positions within all facets of the hospitality industry, one ofthem being cooks. To meet this labour shortage, community colleges offering culinary arts programs are ramping up to meet the needs of industry to produce workplace-ready graduates. Industry, students, and community colleges are but three of the several stakeholders in culinary arts education. The purpose of this research project was to bring together a cross-section of stakeholders in culinary arts education in Ontario and qualitatively examine the stakeholders' perceptions of how culinary arts programs and the current curriculum are taught at community colleges as mandated by the Ministry of Training, Colleges and Universities (MTCU) in the Culinary Program Standard. A literature review was conducted in support of the research undertaking. Ten stakeholders were interviewed in preliminary and follow-up sessions, after which the data were analyzed using a grounded theory research design. The findings confirmed the existence of a disconnect amongst stakeholders in culinary arts education. Parallel to that was the discovery of the need for balance in several facets of culinary arts education. The discussions, as found in Chapter 5 of this study, addressed the themes of Becoming a Chef, Basics, Entrenchment, Disconnect, and Balance. The 8 recommendations, also found in Chapter 5, which are founded on the research results of this study, will be of interest to stakeholders in culinary education, particularly in the province of Ontario.

Equational Reasoning about Object-Oriented Programs

Formal verification of software can be an enormous task. This fact brought some software engineers to claim that formal verification is not feasible in practice. One possible method of supporting the verification process is a programming language that provides powerful abstraction mechanisms combined with intensive reuse of code. In this thesis we present a strongly typed functional object-oriented programming language. This language features type operators of arbitrary kind corresponding to so-called type protocols. Sub classing and inheritance is based on higher-order matching, i.e., utilizes type protocols as basic tool for reuse of code. We define the operational and axiomatic semantics of this language formally. The latter is the basis of the interactive proof assistant VOOP (Verified Object-Oriented Programs) that allows the user to prove equational properties of programs interactively.

Using Network Analysis to Understand and Advance Falls Prevention Services and Programs

The purpose of this study was to understand referral linkages that exist among falls prevention agencies in a southern Ontario region using network analysis theory. This was a single case study which included fifteen individual interviews. The data was analyzed through the constant comparative approach. Ten themes emerged and are classified into internal and external factors. Themes associated with internal factors are: 1) health professionals initiating services; 2) communication strategies; 3) formal partnerships; 4) trust; 5) program awareness; and 6) referral policies. Themes associated with external factors are: 1) client characteristics; 2) primary and community care collaboration; 3) networking; and 4) funding. Recommendations to improve the referral pathway are: 1) electronic database; 2) electronic referral forms; 3) educating office staff; and 4) education days. This study outlined the benefit of using network analysis to understand referral pathways and the importance of implementing strategies that will improve falls prevention referral pathways.

L-Fuzzy Relations in Coq

Heyting categories, a variant of Dedekind categories, and Arrow categories provide a convenient framework for expressing and reasoning about fuzzy relations and programs based on those methods. In this thesis we present an implementation of Heyting and arrow categories suitable for reasoning and program execution using Coq, an interactive theorem prover based on Higher-Order Logic (HOL) with dependent types. This implementation can be used to specify and develop correct software based on L-fuzzy relations such as fuzzy controllers. We give an overview of lattices, L-fuzzy relations, category theory and dependent type theory before describing our implementation. In addition, we provide examples of program executions based on our framework.

Religious Diversity and Teacher Education: Experiences and Perspectives of Muslim Women as Teacher Candidates in Pre-service Programs

This qualitative research project explores the insights of Muslim women as teacher candidates completing pre-service programs in Ontario. Ontario schools cater to students from many ethnic, cultural and religious groups, including a sizable Muslim population. Muslims make up 4.6% of Ontario’s population with the highest concentration of Muslims in the GTA (Statistics Canada, 2011). The Muslim population in Ontario is of a significant enough number that, in a post 9/11 world, it has prompted discussion of how to integrate Muslim populations in Canada. In this research, I explore how Islamophobic sentiment is experienced in Ontario-based teacher education programs. I use Critical Race Theory (CRT) and Critical Race Feminism (CRF) to analyse and deconstruct experiences of female Muslim teacher candidates in pre-service programs. I discuss how Muslims are a racialized group that experience racism as discussed by critical race literature; however, there is a marked difference between how Muslim men and women experience gendered Islamophobia. By using in-depth research-based interviews, I explore how Muslim women perceived diversity, education, accommodations and Islamophobia in pre-service programs. This study adds to the current literature on critical race theory and anti-racist practices in education. Furthermore, this study adds to the voice of Muslim women in the discussion of diversity and inclusivity in educational institutions.

The decoupling approach to quantum information theory

La théorie de l'information quantique étudie les limites fondamentales qu'imposent les lois de la physique sur les tâches de traitement de données comme la compression et la transmission de données sur un canal bruité. Cette thèse présente des techniques générales permettant de résoudre plusieurs problèmes fondamentaux de la théorie de l'information quantique dans un seul et même cadre. Le théorème central de cette thèse énonce l'existence d'un protocole permettant de transmettre des données quantiques que le receveur connaît déjà partiellement à l'aide d'une seule utilisation d'un canal quantique bruité. Ce théorème a de plus comme corollaires immédiats plusieurs théorèmes centraux de la théorie de l'information quantique. Les chapitres suivants utilisent ce théorème pour prouver l'existence de nouveaux protocoles pour deux autres types de canaux quantiques, soit les canaux de diffusion quantiques et les canaux quantiques avec information supplémentaire fournie au transmetteur. Ces protocoles traitent aussi de la transmission de données quantiques partiellement connues du receveur à l'aide d'une seule utilisation du canal, et ont comme corollaires des versions asymptotiques avec et sans intrication auxiliaire. Les versions asymptotiques avec intrication auxiliaire peuvent, dans les deux cas, être considérées comme des versions quantiques des meilleurs théorèmes de codage connus pour les versions classiques de ces problèmes. Le dernier chapitre traite d'un phénomène purement quantique appelé verrouillage: il est possible d'encoder un message classique dans un état quantique de sorte qu'en lui enlevant un sous-système de taille logarithmique par rapport à sa taille totale, on puisse s'assurer qu'aucune mesure ne puisse avoir de corrélation significative avec le message. Le message se trouve donc «verrouillé» par une clé de taille logarithmique. Cette thèse présente le premier protocole de verrouillage dont le critère de succès est que la distance trace entre la distribution jointe du message et du résultat de la mesure et le produit de leur marginales soit suffisamment petite.

A Categorical Framework for the Specification and the Verification of Aspect Oriented Systems

Un objectif principal du génie logiciel est de pouvoir produire des logiciels complexes, de grande taille et fiables en un temps raisonnable. La technologie orientée objet (OO) a fourni de bons concepts et des techniques de modélisation et de programmation qui ont permis de développer des applications complexes tant dans le monde académique que dans le monde industriel. Cette expérience a cependant permis de découvrir les faiblesses du paradigme objet (par exemples, la dispersion de code et le problème de traçabilité). La programmation orientée aspect (OA) apporte une solution simple aux limitations de la programmation OO, telle que le problème des préoccupations transversales. Ces préoccupations transversales se traduisent par la dispersion du même code dans plusieurs modules du système ou l’emmêlement de plusieurs morceaux de code dans un même module. Cette nouvelle méthode de programmer permet d’implémenter chaque problématique indépendamment des autres, puis de les assembler selon des règles bien définies. La programmation OA promet donc une meilleure productivité, une meilleure réutilisation du code et une meilleure adaptation du code aux changements. Très vite, cette nouvelle façon de faire s’est vue s’étendre sur tout le processus de développement de logiciel en ayant pour but de préserver la modularité et la traçabilité, qui sont deux propriétés importantes des logiciels de bonne qualité. Cependant, la technologie OA présente de nombreux défis. Le raisonnement, la spécification, et la vérification des programmes OA présentent des difficultés d’autant plus que ces programmes évoluent dans le temps. Par conséquent, le raisonnement modulaire de ces programmes est requis sinon ils nécessiteraient d’être réexaminés au complet chaque fois qu’un composant est changé ou ajouté. Il est cependant bien connu dans la littérature que le raisonnement modulaire sur les programmes OA est difficile vu que les aspects appliqués changent souvent le comportement de leurs composantes de base [47]. Ces mêmes difficultés sont présentes au niveau des phases de spécification et de vérification du processus de développement des logiciels. Au meilleur de nos connaissances, la spécification modulaire et la vérification modulaire sont faiblement couvertes et constituent un champ de recherche très intéressant. De même, les interactions entre aspects est un sérieux problème dans la communauté des aspects. Pour faire face à ces problèmes, nous avons choisi d’utiliser la théorie des catégories et les techniques des spécifications algébriques. Pour apporter une solution aux problèmes ci-dessus cités, nous avons utilisé les travaux de Wiels [110] et d’autres contributions telles que celles décrites dans le livre [25]. Nous supposons que le système en développement est déjà décomposé en aspects et classes. La première contribution de notre thèse est l’extension des techniques des spécifications algébriques à la notion d’aspect. Deuxièmement, nous avons défini une logique, LA , qui est utilisée dans le corps des spécifications pour décrire le comportement de ces composantes. La troisième contribution consiste en la définition de l’opérateur de tissage qui correspond à la relation d’interconnexion entre les modules d’aspect et les modules de classe. La quatrième contribution concerne le développement d’un mécanisme de prévention qui permet de prévenir les interactions indésirables dans les systèmes orientés aspect.

Does Chance hide Necessity? : a reevaluation of the debate ‘determinism - indeterminism’ in the light of quantum mechanics and probability theory

Dans cette thèse l’ancienne question philosophique “tout événement a-t-il une cause ?” sera examinée à la lumière de la mécanique quantique et de la théorie des probabilités. Aussi bien en physique qu’en philosophie des sciences la position orthodoxe maintient que le monde physique est indéterministe. Au niveau fondamental de la réalité physique – au niveau quantique – les événements se passeraient sans causes, mais par chance, par hasard ‘irréductible’. Le théorème physique le plus précis qui mène à cette conclusion est le théorème de Bell. Ici les prémisses de ce théorème seront réexaminées. Il sera rappelé que d’autres solutions au théorème que l’indéterminisme sont envisageables, dont certaines sont connues mais négligées, comme le ‘superdéterminisme’. Mais il sera argué que d’autres solutions compatibles avec le déterminisme existent, notamment en étudiant des systèmes physiques modèles. Une des conclusions générales de cette thèse est que l’interprétation du théorème de Bell et de la mécanique quantique dépend crucialement des prémisses philosophiques desquelles on part. Par exemple, au sein de la vision d’un Spinoza, le monde quantique peut bien être compris comme étant déterministe. Mais il est argué qu’aussi un déterminisme nettement moins radical que celui de Spinoza n’est pas éliminé par les expériences physiques. Si cela est vrai, le débat ‘déterminisme – indéterminisme’ n’est pas décidé au laboratoire : il reste philosophique et ouvert – contrairement à ce que l’on pense souvent. Dans la deuxième partie de cette thèse un modèle pour l’interprétation de la probabilité sera proposé. Une étude conceptuelle de la notion de probabilité indique que l’hypothèse du déterminisme aide à mieux comprendre ce que c’est qu’un ‘système probabiliste’. Il semble que le déterminisme peut répondre à certaines questions pour lesquelles l’indéterminisme n’a pas de réponses. Pour cette raison nous conclurons que la conjecture de Laplace – à savoir que la théorie des probabilités présuppose une réalité déterministe sous-jacente – garde toute sa légitimité. Dans cette thèse aussi bien les méthodes de la philosophie que de la physique seront utilisées. Il apparaît que les deux domaines sont ici solidement reliés, et qu’ils offrent un vaste potentiel de fertilisation croisée – donc bidirectionnelle.

Interactive quantum information theory

La théorie de l'information quantique s'est développée à une vitesse fulgurante au cours des vingt dernières années, avec des analogues et extensions des théorèmes de codage de source et de codage sur canal bruité pour la communication unidirectionnelle. Pour la communication interactive, un analogue quantique de la complexité de la communication a été développé, pour lequel les protocoles quantiques peuvent performer exponentiellement mieux que les meilleurs protocoles classiques pour certaines tâches classiques. Cependant, l'information quantique est beaucoup plus sensible au bruit que l'information classique. Il est donc impératif d'utiliser les ressources quantiques à leur plein potentiel. Dans cette thèse, nous étudions les protocoles quantiques interactifs du point de vue de la théorie de l'information et étudions les analogues du codage de source et du codage sur canal bruité. Le cadre considéré est celui de la complexité de la communication: Alice et Bob veulent faire un calcul quantique biparti tout en minimisant la quantité de communication échangée, sans égard au coût des calculs locaux. Nos résultats sont séparés en trois chapitres distincts, qui sont organisés de sorte à ce que chacun puisse être lu indépendamment. Étant donné le rôle central qu'elle occupe dans le contexte de la compression interactive, un chapitre est dédié à l'étude de la tâche de la redistribution d'état quantique. Nous prouvons des bornes inférieures sur les coûts de communication nécessaires dans un contexte interactif. Nous prouvons également des bornes atteignables avec un seul message, dans un contexte d'usage unique. Dans un chapitre subséquent, nous définissons une nouvelle notion de complexité de l'information quantique. Celle-ci caractérise la quantité d'information, plutôt que de communication, qu'Alice et Bob doivent échanger pour calculer une tâche bipartie. Nous prouvons beaucoup de propriétés structurelles pour cette quantité, et nous lui donnons une interprétation opérationnelle en tant que complexité de la communication quantique amortie. Dans le cas particulier d'entrées classiques, nous donnons une autre caractérisation permettant de quantifier le coût encouru par un protocole quantique qui oublie de l'information classique. Deux applications sont présentées: le premier résultat général de somme directe pour la complexité de la communication quantique à plus d'une ronde, ainsi qu'une borne optimale, à un terme polylogarithmique près, pour la complexité de la communication quantique avec un nombre de rondes limité pour la fonction « ensembles disjoints ». Dans un chapitre final, nous initions l'étude de la capacité interactive quantique pour les canaux bruités. Étant donné que les techniques pour distribuer de l'intrication sont bien étudiées, nous nous concentrons sur un modèle avec intrication préalable parfaite et communication classique bruitée. Nous démontrons que dans le cadre plus ardu des erreurs adversarielles, nous pouvons tolérer un taux d'erreur maximal de une demie moins epsilon, avec epsilon plus grand que zéro arbitrairement petit, et ce avec un taux de communication positif. Il s'ensuit que les canaux avec bruit aléatoire ayant une capacité positive pour la transmission unidirectionnelle ont une capacité positive pour la communication interactive quantique. Nous concluons avec une discussion de nos résultats et des directions futures pour ce programme de recherche sur une théorie de l'information quantique interactive.

Theory and numerical integration of subsurface light transport

En synthèse d’images, reproduire les effets complexes de la lumière sur des matériaux transluminescents, tels que la cire, le marbre ou la peau, contribue grandement au réalisme d’une image. Malheureusement, ce réalisme supplémentaire est couteux en temps de calcul. Les modèles basés sur la théorie de la diffusion visent à réduire ce coût en simulant le comportement physique du transport de la lumière sous surfacique tout en imposant des contraintes de variation sur la lumière incidente et sortante. Une composante importante de ces modèles est leur application à évaluer hiérarchiquement l’intégrale numérique de l’illumination sur la surface d’un objet. Cette thèse révise en premier lieu la littérature actuelle sur la simulation réaliste de la transluminescence, avant d’investiguer plus en profondeur leur application et les extensions des modèles de diffusion en synthèse d’images. Ainsi, nous proposons et évaluons une nouvelle technique d’intégration numérique hiérarchique utilisant une nouvelle analyse fréquentielle de la lumière sortante et incidente pour adapter efficacement le taux d’échantillonnage pendant l’intégration. Nous appliquons cette théorie à plusieurs modèles qui correspondent à l’état de l’art en diffusion, octroyant une amélioration possible à leur efficacité et précision.