Theoretical and experimental study of intracavity laser absorption spectroscopy

In this thesis, a dual mode tunable gas sensor based on intracavity laser absorption spectroscopy (ICLAS) principle is investigated, both, numerically and experimentally. In order to minimize the cost and size of the gas sensor, relative intensity noise (RIN) is implemented as a detection parameter. Investigation is performed to determine the effect of injection current, operating temperature, mode spacing, and cavity length on RIN. It has been found that it is best to operate the gas sensor at smaller mode spacing and near the threshold current or at larger mode spacing and far above the threshold current for the use of RIN as the readout parameter.

Optical Antennas for Biosensing Applications

The aim of the thesis is to theoretically investigate optical/plasmonic antennas for biosensing applications. The full 3-D numerical electromagnetic simulations have been performed by using finite integration technique (FIT). The electromagnetic properties of surface plasmon polaritons (SPPs) and the localized surface plasmons (LSPs) based devices are studied for sensing purpose. The surface plasmon resonance (SPR) biosensors offer high refractive index sensitivity at a fixed wavelength but are not enough for the detection of low concentrations of molecules. It has been demonstrated that the sensitivity of SPR sensors can be increased by employing the transverse magneto-optic Kerr effect (TMOKE) in combination with SPPs. The sensor based on the phenomena of TMOKE and SPPs are known as magneto-optic SPR (MOSPR) sensors. The optimized MOSPR sensor is analyzed which provides 8 times higher sensitivity than the SPR sensor, which will be able to detect lower concentration of molecules. But, the range of the refractive index detection is limited, due to the rapid decay of the amplitude of the MOSPR-signal with the increase of the refractive indices. Whereas, LSPs based sensors can detect lower concentrations of molecules, but their sensitivity is small at a fixed wavelength. Therefore, another device configuration known as perfect plasmonic absorber (PPA) is investigated which is based on the phenomena of metal-insulator-metal (MIM) waveguide. The PPA consists of a periodic array of gold nanoparticles and a thick gold film separated by a dielectric spacer. The electromagnetic modes of the PPA system are analyzed for sensing purpose. The second order mode of the PPA at a fixed wavelength has been proposed for the first time for biosensing applications. The PPA based sensor combines the properties of the LSPR sensor and the SPR sensor, for example, it illustrates increment in sensitivity of the LSPR sensor comparable to the SPR and can detect lower concentration of molecules due to the presence of nanoparticles.

On the Convergence of Stochastic Iterative Dynamic Programming Algorithms

Recent developments in the area of reinforcement learning have yielded a number of new algorithms for the prediction and control of Markovian environments. These algorithms, including the TD(lambda) algorithm of Sutton (1988) and the Q-learning algorithm of Watkins (1989), can be motivated heuristically as approximations to dynamic programming (DP). In this paper we provide a rigorous proof of convergence of these DP-based learning algorithms by relating them to the powerful techniques of stochastic approximation theory via a new convergence theorem. The theorem establishes a general class of convergent algorithms to which both TD(lambda) and Q-learning belong.

Bagging Regularizes

Intuitively, we expect that averaging --- or bagging --- different regressors with low correlation should smooth their behavior and be somewhat similar to regularization. In this note we make this intuition precise. Using an almost classical definition of stability, we prove that a certain form of averaging provides generalization bounds with a rate of convergence of the same order as Tikhonov regularization --- similar to fashionable RKHS-based learning algorithms.

La Implantació de l’aprenentatge basat en problemes (APB-APP) en l’educació universitària: anàlisi d’una experiència

En aquest document es detalla l’experiència que s’ha portat a terme en l’Escola Politècnica Superior de la UdG. Concretament en l’assignatura de Fonaments Físics per l’enginyeria en l’àmbit de les titulacions de Disseny Industrial i d’Enginyeria Tècnica Industrial especialitat en Mecànica. L’objectiu general de l’activitat és aportar als alumnes els coneixements bàsics sobre camps elèctrics i teoria de circuits, des dels fonaments conceptuals, passant per l’aplicació dels conceptes en problemes fins a realitzar un esquema del procés, així com la utilització de les noves tecnologies tot aplicant com a tècnica d’aprenentatge basat en problemes: Project Based Learning (APB)

Aprenentatge per problemes

Presentació de l’experiència que s’ha portat a terme en l’Escola Politècnica Superior de la UdG en l’assignatura de Fonaments Físics per l’Enginyeria aplicant com a tècnica l’aprenentatge basat en problemes: Project Based Learning (APB)

L'Aprenentatge en grup per projectes, una experiència enriquidora

Els canvis a la universitat s’estan produint amb un cert recel per part d’alguns a qui costa acoblar-se als dictats del nou marc que proposa l’EEES. Nosaltres portem anys treballant amb grups i per projectes, dintre dels estudis de Enginyeria del Disseny Industrial i Desenvolupament de Productes de la Universitat de Girona, en les assignatures de Projectes. La nostra experiència és molt positiva i concorda amb tot allò que es ve publicant sobre l’aprenentatge basat en grups i el model de treball sobre projectes. D’aquesta manera aconseguim una bona interacció dels estudiants amb allò que nosaltres volem que aprenguin. L’aprenentatge per projectes (APP, o PBL Project Based Learning) es un conjunt de mètodes de treball, una eina d’instrucció que ajuda tant al docent com a l’alumne en el procés d’ensenyament / aprenentatge però que requereix alguns canvis significatius respecte una classe expositiva o un tradicional treball en grup. Presentem el desenvolupament d’aquests mètodes, on a més hem introduït elements innovadors dintre el que es coneix com autogestió del temps i de l’aprenentatge

Simulación del proceso de investigación durante la realización del ciclo de prácticas

Las sesiones de laboratorio ofrecen la posibilidad de simular a pequeña escala el proceso de investigación. En una actividad formativa basada en la metodología PBL (Problem Based Learning), cada grupo de alumnos recibe el encargo de comprobar de manera experimental el efecto de una sustancia sobre el crecimiento de una población de la planta acuática Lemna minor. Después de completar el diseño experimental y llevar a cabo el ensayo, los alumnos deben redactar un informe final en formato póster de forma que presenten sintéticamente los objetivos del ensayo, el procedimiento experimental seguido, los resultados obtenidos y las conclusiones alcanzadas. La actividad finaliza con la presentación de todos los pósters en una sesión específica. Esta práctica docente ha permitido detectar algunos déficits formativos en nuestros alumnos que han motivado la implementación de estrategias correctoras

Una pràctica de simulació de cas: la resolució de problemes i el procés diagnòstic

En aquest article presentem una experiència docent dins de l’àmbit de la Psicologia del Pensament. Es tracta d’una activitat d’aprenentatge basat en problemes en la qual els estudiants han de reflexionar sobre com determinats continguts de l’assignatura, els de resolució de problemes, estan fortament relacionats amb la seva futura pràctica professional i amb el desenvolupament del seu aprenentatge des de psicòlegs novells a psicòlegs experts. En este artículo presentamos una experiencia docente en el ámbito de la Psicología del Pensamiento. Se trata de una actividad de aprendizaje basado en problemas en la que los estudiantes han de reflexionar sobre cómo determinados contenidos de la asignatura, los de resolución de problemas, estan fuertemente relacionados con su futura práctica profesional y con el desarrollo de su aprendizaje desde psicólogos novatos a psicólogos expertos

Experiència d'implementació de l'Aprenentatge Basat en Problemes (ABP) al primer curs dels estudis de medicina en una facultat de nova creació

La implementació de l’Espai Europeu d’Educació Superior a les facultats comporta canvis importants, especialment dirigits cap a uns estudis més centrats en l’estudiant. Un puntal en aquest nou mètode docent és l'Aprenentatge Basat en Problemes (ABP) o Problem Based Learning (PBL), una metodologia didàctica en la qual l'alumne aprèn els conceptes de cada mòdul mitjançant la resolució de problemes o casos clínics adequadament dissenyats i formulats per l’equip docent. La implementació de l’ABP exigeix, doncs, una planificació de la docència organitzada en grups petits (10-12 alumnes per sessió) amb un tutor que només guia i resol dubtes. No fa exposició de coneixements que els estudiants necessàriament han d’obtenir mitjançant el seu treball. L’objectiu d’aquest treball és descriure l’experiència portada a terme a la Facultat de Medicina de la UdG durant el curs 2008-09 aplicant la metodologia docent de l’ABP, així com els resultats obtinguts en l’avaluació de l’alumnat i del professorat. Aquesta metodologia ha requerit una sèrie d’estratègies de planificació i gestió per part dels diferents agents implicats que condicionaran l’èxit de l’aprenentatge de l’estudiant. Ha calgut tenir presents una sèrie de recursos que s’han de gestionar convenientment per a garantir la viabilitat del mètode: professorat motivat, figura d’un coordinador de mòdul, material docent i disseny d’horaris específics, reconversió dels espais de l’aulari, constitució d’una Unitat d’Educació Mèdica i vincles d’assessorament pedagògic específics, entre d’altres. Del total d’alumnes matriculats a primer de medicina (n=89) els resultats disponibles són els següents: 86,2% d’aprovats amb una nota mitjana de 7,2. L’índex d’abandonament ha estat de l’1,25%. Pel que fa als tutors, la proporció amb una valoració per sota del 6 és d’un 3,7%. Conclosa aquesta primera experiència d’implementació de la metodologia ABP cal plantejar els propers passos. Actualment està tenint lloc la planificació de segon curs en la qual es pretén aprofundir en les millores possibles. Els esforços de primer es van centrar a iniciar el camí, a determinar un projecte adequat, a planificar els mòduls i recursos, a dotar-ho d’eines adequades, a desenvolupar nous materials i, sobretot, a adaptar la mentalitat d’alumnes i professors. Cal incidir en la difusió dels resultats

Experiències i reflexions portades a terme en l'avaluació de competències en assignatures de l'àrea de Física Aplicada

El conjunt de canvis i adaptacions a l’Espai Europeu d’Educació Superior (EEES) comporta reflexions profundes sobre la funció docent del professorat universitari, entre d’altres aspectes, sobre la millora del sistema d’avaluació actual. Preguntes com: - Quin és el millor sistema d’avaluació que permeti avaluar tant les competències especifiques com les genèriques essent al mateix temps just, equilibrat i representatiu? - Quin és el millor sistema per portar a terme una avaluació continuada sense carregar a l’alumne de proves escrites?- són algunes de les preguntes, que cada un dels professors es planteja a l’hora de programar la seva assignatura. L’EEES considera l’avaluació com una eina dinamitzadora del procés d’ensenyament - aprenentatge en tot el seu conjunt. Des d’aquest punt de vista, el present document recull una experiència emprant dues tècniques didàctiques innovadores: la primera consisteix en l’ús de l’aprenentatge basat en projectes com a metodologia didàctica (ABP) i la segona, explicada de forma més detallada, consisteix en la utilització del portfoli electrònic com a instrument d’avaluació continuada. Ambdues tècniques es porten a terme, simultàniament, en una assignatura optativa de quart curs, Caracterització Física del Aliments, en els cursos 2007-08 i 2008-2009. Aquesta assignatura forma part del currículum de la titulació de Ciència i Tecnologia dels Aliments

Avaluació de la sessió plenària de l'ABP en els estudis d'Infermeria

En el marc de l’adaptació dels estudis universitaris a l’Espai Europeu d’Educació Superior i a partir del procés de Bolonya, es configura un disseny de canvi estratègic per crear un espai comú de reconeixement de l’ensenyament-aprenentatge, en què professors i alumnes participen i elaboren amb l’objectiu d’aconseguir respostes professionals a les demandes i necessitats socials del nostre entorn. Des d’aquesta perspectiva fa 4 anys l’escola d’infermeria va introduir l’aprenentatge basat en problemes (ABP o PBL) com a impuls per contemporaneitzar la metodologia tradicional aconseguint uns resultat excel·lents. En aquest punt i amb l’objectiu de desplegar, complementar i millorar l’estratègia didàctica es proposa implementar i avaluar la sessió plenària a fi i efecte d’incorporar un element addicional i finalista de l’ABP, en el qual estudiants i professors puguin objectivar i ser testimonis de la consecució dels objectius i el tractament dels continguts treballats en les sessions tutorials de cadascun del grups i cursos respectivament. La inclusió de la sessió plenària permetrà crear un context d’exposició comú, obert i interdisciplinari favorable per la discussió dels continguts treballats en cadascun dels objectius que integren el cas. Amb la sessió plenària, la construcció del coneixement és compartida pel grup, ja que s’ha adquirit en les sessions tutorials prèvies de l’ABP. La importància de la interacció no rau exclusivament en la dimensió comunicativa sinó que a més suposa la mediació per l’estructuració de la dimensió cognitiva. El total de la mostra d’estudiants correspon a 297 estudiants, 71 dels quals són de primer curs, 79 de segon curs i 147 de tercer curs . Cal incidir que el tercer curs ha participat en dues sessions plenàries al primer semestre i per tant s’han valorat les dues ( n=74, primera sessió i n=73, segona sessió). En quant a la mostra de professors assistents a la sessió plenària correspon a 15 professors, repartits en els 3 cursos acadèmics. En virtut dels resultats s’observa que l’experiència de la sessió plenària genera l’escenari idoni per la comunicació i expressió verbal dels i entre alumnes el que suposa una oportunitat excepcional per consolidar i incorporar nous coneixements aconseguint un aprenentatge significatiu i consistent. Com a conclusió, considerem convenient continuar apostant pel manteniment de la sessió plenària, ara bé, a fi d’optimitzar el seu resultat, cal valorar en profunditat els punts forts i febles detectats tant pels professors com pels estudiants i realitzar els canvis pertinents

Valoració dels estudiants de l'aprenentatge basat en problemes (ABP): un estudi empíric

La comunicació té l’objectiu de reflexionar sobre els avantatges (possibilitats, punts forts) - inconvenients (limitacions) de l’aprenentatge basat en problemes (en endavant ABP) a partir de la presentació de dades d’un estudi que tenia el propòsit d’analitzar la valoració que feien estudiants de cinquè de psicologia desprès de participar en una sessió d’ABP. La literatura existent sobre el tema ressalta aspectes positius com l’augment de la motivació i l’opinió favorable dels estudiants o el foment de les competències professionals, com el treball en equip o la resolució de problemes. No obstant, també s’han assenyalat limitacions o aspectes negatius com el fet que l’ABP no prepara suficientment els estudiants en les proves tradicionals de medicina dels Estats Units o el fet que pot ser excessivament estressant per estudiants i professors ja que suposa més treball i dedicació. La comunicació examina un estudi realitzat a partir de respostes, quantitatives i qualitatives, de 67 estudiants de cinquè de psicologia que responien un qüestionari elaborat per l’ocasió després de participar en una sessió d’ABP. Es conclou que els estudiants perceben més avantatges que inconvenients, essent “l’ABP permet discutir amb els companys/es”, “a partir de casos pràctics”, “arribant a conclusions i a la posada en comú” els trets més valorats. No obstant, els estudiants ressalten el fet que l’ABP requereix més temps, més coneixements previs i la dificultat de treballar en grups nombrosos com aspectes negatius. La comunicació pretén reflexionar sobre els pros i contres de dita estratègia d’ensenyança i aprenentatge a través de la percepció dels propis estudiants. Es suggereix que és absurd comparar l’ABP amb metodologies tradicionals ja que pressuposen objectius, interessos i processos d’ensenyança-aprenentatge substancialment diferents. Si, però, que resulta més interessant posar a la llum i discutir la manera de com superar, en el cas que es pugui, les limitacions que presenta l’ABP com, per exemple, la dificultat de treballar amb grups nombrosos

Una Experiència d'aplicació de l'aprenentatge basat en projectes (ABP) en una assignatura de l'àmbit de les ciències socials: potencialitats i limitacions

L’experiència que es descriu en aquesta comunicació consisteix en una aplicació de l’ABPrj (Aprenentatge Basat en Projectes) a l’assignatura de psicologia de les organitzacions que s’imparteix en el cinquè curs dels estudis de psicologia a la Universitat de Girona i que va tenir lloc durant el curs acadèmic 2008-09. Aquesta aplicació es va materialitzar a través del disseny d’un projecte d’intervenció psicosocial en una organització real. Els objectius de l’assignatura i el curs en que situa en el conjunt del pla d’estudis, varen portar a considerar que aquesta metodologia podia fer una incidència important en l’aprenentatge autoregulat dels estudiants tot augmentant la seva motivació vers els continguts de l’assignatura. A la comunicació s’exposa el procediment que es va seguir en la implantació i seguiment de l’ABPrj. També es comenten els aspectes més forts i els més febles d’aquest procés i s’aporten suggerències de millora

Estadística en l'entorn informàtic: d'un ensenyament tradicional a l'ABP utilitzant la plataforma ACME

L’aprenentatge basat en problemes (ABP) es fonamenta en plantejar situacions que els alumnes probablement es trobaran en la vida real. Un ABP es caracteritza per tenir problemes acuradament seleccionats i dissenyats que requereixen l’adquisició de coneixement crític, habilitat en la resolució de problemes, estratègies d’aprenentatge autodirigides i capacitat de treball en grup. El projecte ACME (Avaluació Continuada i Millora de l’Ensenyament) té com a objectiu principal implementar un sistema eficient d’avaluació i treball continuat, mitjançant l’assignació de problemes de manera personalitzada per a cada alumne, oferint un sistema d’ajuda per a resoldre’ls, facilitant la comunicació professor-alumne i el seguiment i l’avaluació dels alumnes. En aquest treball es presenta una experiència d’adaptació a l’Espai Europeu d’Educació Superior (EEES) de les assignatures d’estadística de les enginyeries tècniques informàtiques de l’Escola Politècnica Superior de la UdG. Aquesta es basa en una concepció diferent de la manera d’ensenyar i aprendre l’estadística mitjançant la concreció de les competències i l’establiment de diverses activitats. Ens centrarem únicament en l’aplicació de la metodologia ABP i en la utilització de la plataforma e-learning ACME