Designing an interactive laboratory experiment to investigate buoyancy

Laboratory classes provide a visual and practical way of supplementing traditional teaching through lectures and tutorial classes. A criticism of laboratories in our School is that they are largely based on demonstration with insufficient participation by students. This provided the motivation to create a new laboratory experiment which would be interactive, encourage student enthusiasm with the subject and improve the quality of student learning.

The topic of the laboratory is buoyancy. While this is a key topic in the first-year fluids module, the laboratory has been designed in such a way that prior knowledge of the topic is unnecessary and therefore it would be accessible by secondary school pupils. The laboratory climaxes in a design challenge. However, it begins with a simple task involving students identifying some theoretical background information using given websites. They then have to apply their knowledge by developing some equations. Next, given some materials (a sheet of tinfoil, card and blu-tack), they have to design a vessel to carry the greatest mass without sinking. Thus, they are given an open-ended problem and have to provide a mathematical justification for their design. Students are expected to declare the maximum mass for their boat in advance of it being tested to create a sense of competition and fun. Overall, the laboratory involves tasks which begin at a low level and progressively get harder, incorporating understanding, applying, evaluating and designing (with reference to Bloom’s taxonomy).

The experiment has been tested in a modern laboratory with wall-mounted screens and access to the internet. Students enjoyed the hands-on aspect and thought the format helped their learning.

The use of cheap materials which are readily available means that many students can be involved at one time. Support documentation has been produced, both for the student participants and the facilitator. The latter is given advice on how to guide the students (without simply giving them the answer) and given some warning about potential problems the students might have.

The authors believe that the laboratory can be adapted for use by secondary school pupils and hope that it will be used to promote engineering in an engaging and enthusing way to a wider audience. To this end, contact has already been made with the Widening Participation Unit at the University to gain advice on possible next steps.

Design and Implementation of a Low Cost Virtual Rugby Decision Making Interactive

The paper describes the design and implementation of a novel low cost virtual rugby decision making interactive for use in a visitor centre. Original laboratory-based experimental work in decision making in rugby, using a virtual reality headset [1] is adapted for use in a public visitor centre, with consideration given to usability, costs, practicality and health and safety. Movement of professional rugby players was captured and animated within a virtually recreated stadium. Users then interact with these virtual representations via use of a lowcost sensor (Microsoft Kinect) to attempt to block them. Retaining the principles of perception and action, egocentric viewpoint, immersion, sense of presence, representative design and game design the system delivers an engaging and effective interactive to illustrate the underlying scientific principles of deceptive movement. User testing highlighted the need for usability, system robustness, fair and accurate scoring, appropriate level of difficulty and enjoyment.

Multimodal attention system for an interactive robot

[EN]Social robots are receiving much interest in the robotics community. The most important goal for such robots lies in their interaction capabilities. An attention system is crucial, both as a filter to center the robot’s perceptual resources and as a mean of letting the observer know that the robot has intentionality. In this paper a simple but flexible and functional attentional model is described. The model, which has been implemented in an interactive robot currently under development, fuses both visual and auditive information extracted from the robot’s environment, and can incorporate knowledge-based influences on attention.

Handmade Education : Interactive Food for Children`s Learning

Back to the early age of human history, Human thought of food as any substance that provides nutrition for the body. Man needed to hunt animals for food. Nowadays, Food is consumed not just to stop hunger of the body, but it also feeds the souls. Food has already been used for many other objectives apart from eating such as for artistic creations and creative marketing campaigns. Likewise, this research will also show a new perspective of food – Food as an educational material for children.

Interactive visual analysis of population study data

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Informatik, Dissertation, 2015

Modélisation pour l'imagerie des composites par ondes guidées

Parmi les méthodes les plus utilisées en inspection embarquée des structures (Structural Health Monitoring ou SHM), les techniques d’imagerie basées sur un modèle de propagation sont de plus en plus répandues. Pour les techniques d'imagerie basées sur un modèle de propagation, bien que ces techniques montent en popularité, la complexité des matériaux composites réduit grandement leur performance en détection d'endommagements comparativement aux démonstrations précédentes de leur potentiel sur des matériaux isotropes. Cette limitation dépend entre autres des hypothèses simplificatrices souvent posées dans les modèles utilisés et peut entraîner une augmentation des faux positifs et une réduction de la capacité de ces techniques à détecter des endommagements. Afin de permettre aux techniques d'imagerie basées sur un modèle d'offrir une performance équivalente à celle obtenue précédemment sur les structures métalliques, il est nécessaire d'exploiter des modèles de propagation considérant la dynamique complexe des ondes dans ce type de structures. Cette thèse présente les travaux effectués sur la modélisation de la propagation des ondes guidées dans les matériaux composites. En première partie, une amélioration simple des modèles de génération et de propagation est proposée afin de permettre de mieux reconstruire les signaux générés et propagés sur une structure composite. Par la suite, le potentiel de la technique « Excitelet » à détecter et positionner adéquatement un ou plusieurs endommagements sur un matériau, peu importe son empilement (d’un composite unidirectionnel à un matériau isotrope), est démontré tant pour le mode A[indice inférieur 0] que le mode S[indice inférieur 0]. Les résultats obtenus numériquement et expérimentalement démontrent une corrélation directe entre l'amélioration des modèles mathématiques derrière les techniques d'imagerie et la robustesse des techniques pour ce qui est de la précision sur le positionnement du dommage et du niveau de corrélation obtenu. Parmi les améliorations à la technique d'imagerie « Excitelet » proposées, une amélioration significative des résultats en imagerie est démontrée en considérant la distribution de cisaillement plan sous l’émetteur, ce qui est une nouveauté par rapport aux travaux de recherche précédents en imagerie. La performance de la technique d'imagerie via la modélisation de la propagation d'ondes guidées dans les laminés multicouches transverses isotropes est par la suite démontrée. Les équations de l'élasticité en 3D sont utilisées pour bien modéliser le comportement dispersif des ondes dans les composites, et cette formulation est par la suite implantée dans la technique d'imagerie « Excitelet ». Les résultats démontrent que l'utilisation d'une formulation mathématique plus avancée permet d'augmenter la précision quant au positionnement des dommages et à l'amplitude de la corrélation obtenue lors de la détection d'un dommage. Une analyse exhaustive de la sensibilité de la technique d’imagerie et de la propagation d’ondes aux conditions environnementales et à la présence de revêtement sur la structure est présentée en dernière partie. Les résultats obtenus montrent que la considération de la propagation complexe dans la formulation d’imagerie ainsi que la caractérisation des propriétés mécaniques « a priori » de l’imagerie améliorent la robustesse de la technique et confèrent à la technique « Excitelet » la capacité de détecter et positionner précisément un endommagement, peu importe le type de structure.

Étude paramétrique de la propagation d'ondes ultrasonores guidées dans les structures aéronautiques

La mise en oeuvre de systèmes de détection de défauts à même les structures ou infrastructures en génie est le sujet d’étude du Structural Health Monitoring (SHM). Le SHM est une solution efficace à la réduction des coûts associés à la maintenance de structures. Une stratégie prometteuse parmi les technologies émergentes en SHM est fondée sur l’utilisation d’ondes ultrasonores guidées. Ces méthodes sont basées sur le fait que les structures minces agissent comme guides d’ondes pour les ondes ultrasonores. Puisque les structures aéronautiques sont majoritairement minces, les ondes guidées constituent une stratégie pertinente afin d’inspecter de grandes surfaces. Toutefois, les assemblages aéronautiques sont constitués de plusieurs éléments modifiant et compliquant la propagation des ondes guidées dans celles-ci. En effet, la présence de rivets, de raidisseurs, de joints ainsi que la variation de la nature des matériaux utilisés complexifie la propagation des ondes guidées. Pour envisager la mise en oeuvre de systèmes de détection basés sur les ondes guidées, une compréhension des interactions intervenant dans ces diverses structures est nécessaire. Un tel travail entre dans le cadre du projet de collaboration CRIAQ DPHM 501 dont l’objectif principal est de développer une banque de connaissances quant à la propagation d’ondes guidées dans les structures aéronautiques. Le travail de ce mémoire présente d’abord les résultats d’études paramétriques numériques obtenus dans le cadre de ce projet CRIAQ. Puis, afin de faciliter la caractérisation expérimentale de la propagation des ondes guidées, une seconde partie du travail a porté sur le développement d’un absorbant d’ondes guidées. Cet absorbant permet également d’envisager l’extension des régions observables par les systèmes SHM. Ce deuxième volet contribue donc également au projet CRIAQ par l’atténuation de réflexions non désirées dans l’étude menée sur les maintes structures aéronautiques nourrissant la banque de connaissances. La première partie de ce mémoire relève l’état des connaissances de la littérature sur la propagation d’ondes guidées dans les structures aéronautiques. La deuxième partie présente rapidement le formalisme derrière les ondes de Lamb ainsi que les différentes approches analytiques pour caractériser les interactions entre ondes guidées et discontinuités. Par la suite, les outils utilisés pour effectuer les simulations par éléments finis sont présentés et validés par le biais d’une phase expérimentale. La deuxième partie se termine avec la présentation des différentes structures et discontinuités étudiées dans le cadre du projet CRIAQ. Finalement, la troisième et dernière partie de ce mémoire présente les travaux numériques orientés vers la conception d’un absorbant idéal pour ondes guidées. Afin d’y parvenir, une étude paramétrique quant à la forme, les dimensions et les propriétés mécaniques de l’absorbant est entreprise. Enfin, une étude expérimentale permettant de valider les résultats numériques est présentée.

Evolution of an Interactive Online Magazine for Students, Academics and Expert Practitioners to Engage Students in ESD

Urgency to embed awareness of sustainability principles and practice across society, and need for digital literacy and advocacy for sustainability are reshaping ESD. These, together with developments in learning and teaching, demand new tools to support implementation of project-based learning and more interactive approaches. This investigation explores the evolution of susthingsout.com, an online magazine for students, academics and expert practitioners, developed by the University of Worcester. This comprises two parts; the first, a private site specifically for students involved in sustainability learning on-campus; the second, an open-access site developed to deliver sustainability information and good practice across campus, community and not-for-profit and commercial organisations. This paper involves only the private site i.e. the equivalent of an in-house VLE specifically designed to support the teaching of sustainability to multi-disciplinary first and second year undergraduate students. It reports on the progress of the VLE, following three years of use and initial improvements, in terms of the student support and engagement, as well as considering the practical issues affecting these. The results fall into four categories of pedagogical, operational, cultural and external factors, which are synthesised to capture and share emerging knowledge of good practice offering insights to other developers of online sustainability materials.

Conception, fabrication et caractérisation d'un biocapteur SPR à base de guides d'ondes photoniques sur substrat de verre

Résumé : Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, il reste encore à étudier en profondeur la complexité des interactions entre les différentes molécules présentes lors d’une détection à l’interface solide-liquide. Dans ce cadre, il est de tout intérêt de croiser différentes méthodes de détection afin d’obtenir des informations complémentaires. Le principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être combiné avec d’autres techniques de détection, dont un microcalorimètre. La résonance plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de surface, qui a l’avantage d’être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la cinétique d’une réaction. L’avantage principal de ce capteur est qu’il a été dimensionné pour une large gamme d’indice de réfraction de l’analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d’accroche dont les matrices de polymères, présentés dans ce travail. Étant donné que beaucoup d’études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d’étudier le potentiel du système SPR intégré sur verre pour la détection multi-analyte. Les trois premiers chapitres se concentrent sur l’objectif principal du projet. Le dimensionnement du dispositif est ainsi présenté, basé sur deux modélisations différentes, associées à plusieurs outils de calcul analytique et numérique. La première modélisation, basée sur l’approximation des interactions faibles, permet d’obtenir la plupart des informations nécessaires au dimensionnement du dispositif. La seconde modélisation, sans approximation, permet de valider le premier modèle approché et de compléter et affiner le dimensionnement. Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments et protocoles de caractérisation. Un dispositif est obtenu présentant des sensibilités volumiques entre 1000 nm/RIU et 6000 nm/RIU suivant l’indice de réfraction de l’analyte. L’intégration 3D du guide grâce à son enterrage sélectif dans le verre confère au dispositif une grande compacité, le rendant adapté à la cointégration avec un microcalorimètre en particulier. Le dernier chapitre de la thèse présente l’étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L’objectif est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.

Co-creation and co-destruction: : A practice-theory based study of interactive value formation

Drawing on an empirical study of public transport, this paper studies interactive value formation at the provider—customer interface, from a practice—theory perspective. In contrast to the bulk of previous research, it argues that interactive value formation is not only associated with value co-creation but also with value co-destruction. In addition, the paper also identifies five interaction value practices — informing, greeting, delivering, charging, and helping — and theorizes how interactive value formation takes place as well as how value is intersubjectively assessed by actors at the provider—customer interface. Furthermore, the paper also distinguishes between four types of interactive value formation praxis corresponding with four subject positions which practitioners step into when engaging in interactive value formation.

Les facteurs qui motivent les enseignants de la Commission Scolaire Catholique de Sherbrooke à s'engager comme maîtres-guides

[…] Nous nous sommes interrogés à plusieurs niveaux et sur plus d'un aspect. Qu’est-ce qui motive les enseignants du milieu à s'engager comme maîtres-guides? Les enseignants d'ici seraient-ils plus avantagés que les enseignants d'ailleurs en acceptant cette tâche? Cela influencerait-il leur décision de participer au processus de formation des futurs maîtres ? Ou encore, un tel succès serait-il basé sur le genre de relations que l'Université de Sherbrooke entretient avec le milieu scolaire ? Pourrait-on aussi lier succès et structure organisationnelle? Toutes ces questions ont fait surgir chez nous le désir de connaître les raisons d'un tel succès. Il nous semble important à cet égard de nous arrêter sur ce qui pourrait mettre en évidence les éléments positifs reliés à ce succès du programme et qui pourrait par la même occasion nous être révélateur de malaises existants qui empêchent la réussite d'un même programme dans d'autres milieux.

EXAMINING THE IMPACT OF TEACHER PRACTICE ON STUDENT LEARNING IN INTERACTIVE RADIO INSTRUCTION (IRI) CLASSROOMS: LESSONS FROM NEW DELHI AND RAJASTHAN (INDIA)

This quantitative study examines the impact of teacher practices on student achievement in classrooms where the English is Fun Interactive Radio Instruction (IRI) programs were being used. A contemporary IRI design using a dual-audience approach, the English is Fun IRI programs delivered daily English language instruction to students in grades 1 and 2 in Delhi and Rajasthan through 120 30-minute programs via broadcast radio (the first audience) while modeling pedagogical techniques and behaviors for their teachers (the second audience). Few studies have examined how the dual-audience approach influences student learning. Using existing data from 32 teachers and 696 students, this study utilizes a multivariate multilevel model to examine the role of the primary expectations for teachers (e.g., setting up the IRI classroom, following instructions from the radio characters and ensuring students are participating) and the role of secondary expectations for teachers (e.g., modeling pedagogies and facilitating learning beyond the instructions) in promoting students’ learning in English listening skills, knowledge of vocabulary and use of sentences. The study finds that teacher practice on both sets of expectations mattered, but that practice in the secondary expectations mattered more. As expected, students made the smallest gains in the most difficult linguistic task (sentence use). The extent to which teachers satisfied the primary and secondary expectations was associated with gains in all three skills – confirming the relationship between students’ English proficiency and teacher practice in a dual-audience program. When it came to gains in students’ scores in sentence use, a teacher whose focus was greater on primary expectations had a negative effect on student performance in both states. In all, teacher practice clearly mattered but not in the same way for all three skills. An optimal scenario for teacher practice is presented in which gains in all three skills are maximized. These findings have important implications for the way the classroom teacher is cast in IRI programs that utilize a dual-audience approach and in the way IRI programs are contracted insofar as the role of the teacher in instruction is minimized and access is limited to instructional support from the IRI lessons alone.

InfoScout: An interactive, entity centric, person search tool.

Individuals living in highly networked societies publish a large amount of personal, and potentially sensitive, information online. Web investigators can exploit such information for a variety of purposes, such as in background vetting and fraud detection. However, such investigations require a large number of expensive man hours and human effort. This paper describes InfoScout, a search tool which is intended to reduce the time it takes to identify and gather subject centric information on the Web. InfoScout collects relevance feedback information from the investigator in order to rerank search results, allowing the intended information to be discovered more quickly. Users may still direct their search as they see fit, issuing ad-hoc queries and filtering existing results by keywords. Design choices are informed by prior work and industry collaboration.

INTERACTIVE AND IMMERSIVE: Factual transmedia narratives around experiences of displacement and migration.

This article will examine how media organisations are increasingly experimenting and innovating with interactive transmedia forms to explore issues around displacement and the ongoing migration crisis. I plan to interview a number of key industry figures with a view to understand how and why journalists and producers are expanding the scope of factual storytelling beyond traditional media platforms. It will include a number of industry case studies.