Applications and modelling in mathematics teaching

The aim of this paper is a comprehensive presentation of some important basic and general aspects of the topic applications and modelling, with emphasis on the secondary school level. Owing to the review character of this paper, some overlap with the survey paper Blum and Niss (1989) for ICME-6 in Budapest is inevitable. The paper will consist of three parts. In part 1, I shall try to clarify some basic concepts and remind the reader of a few application and modelling examples suitable for teaching. In part 2, I shall formulate some general aims for mathematics instruction and, on that basis, summarise the most important arguments for and against applications and modelling in mathematics teaching. Finally, in part 3, I shall discuss some relevant instructional aspects resulting from the considerations in part 2.

Teaching an Old Robot New Tricks: Learning Novel Tasks via Interaction with People and Things

As AI has begun to reach out beyond its symbolic, objectivist roots into the embodied, experientialist realm, many projects are exploring different aspects of creating machines which interact with and respond to the world as humans do. Techniques for visual processing, object recognition, emotional response, gesture production and recognition, etc., are necessary components of a complete humanoid robot. However, most projects invariably concentrate on developing a few of these individual components, neglecting the issue of how all of these pieces would eventually fit together. The focus of the work in this dissertation is on creating a framework into which such specific competencies can be embedded, in a way that they can interact with each other and build layers of new functionality. To be of any practical value, such a framework must satisfy the real-world constraints of functioning in real-time with noisy sensors and actuators. The humanoid robot Cog provides an unapologetically adequate platform from which to take on such a challenge. This work makes three contributions to embodied AI. First, it offers a general-purpose architecture for developing behavior-based systems distributed over networks of PC's. Second, it provides a motor-control system that simulates several biological features which impact the development of motor behavior. Third, it develops a framework for a system which enables a robot to learn new behaviors via interacting with itself and the outside world. A few basic functional modules are built into this framework, enough to demonstrate the robot learning some very simple behaviors taught by a human trainer. A primary motivation for this project is the notion that it is practically impossible to build an "intelligent" machine unless it is designed partly to build itself. This work is a proof-of-concept of such an approach to integrating multiple perceptual and motor systems into a complete learning agent.

Cooperative Physics of Fly Swarms: An Emergent Behavior

We have simulated the behavior of several artificial flies, interacting visually with each other. Each fly is described by a simple tracking system (Poggio and Reichardt, 1973; Land and Collett, 1974) which summarizes behavioral experiments in which individual flies fixate a target. Our main finding is that the interaction of theses implemodules gives rise to a variety of relatively complex behaviors. In particular, we observe a swarm-like behavior of a group of many artificial flies for certain reasonable ranges of our tracking system parameters.

An Application of Augmented Reality (AR) in the Teaching of an Arc Welding Robot

Augmented Reality (AR) is an emerging technology that utilizes computer vision methods to overlay virtual objects onto the real world scene so as to make them appear to co-exist with the real objects. Its main objective is to enhance the user’s interaction with the real world by providing the right information needed to perform a certain task. Applications of this technology in manufacturing include maintenance, assembly and telerobotics. In this paper, we explore the potential of teaching a robot to perform an arc welding task in an AR environment. We present the motivation, features of a system using the popular ARToolkit package, and a discussion on the issues and implications of our research.

Problemes de física per a batxillerat i cicles formatius [versió comprimida]

Aquest manual recull un conjunt de problemes que engloben els principals camps de la física clàsica. El seu enfocament està dirigit a estudis preuniversitaris (batxillerat, cicles formatius de grau superior) i pretén ser un complement tant dels manuals ja existents, com una ajuda per aquells estudiants ja universitaris que vulguin repassar els seus coneixements previs

Projecte Frankenstein: materials de metodologia docent

El projecte correspon a la assignatures de 1r curs de Fonaments Físics a l’Enginyeria Mecànica. Els alumnes han de dedicar un total de 16 h distribuïdes al llarg de dues setmanes amb un número aproximat de 8 h/setmana. Les classes expositives del professor corresponen a 2 h/setmana (1 h explicació conceptes i 1 h d’aplicació de conceptes en problemes). Els alumnes han d’assolir els conceptes simultàniament al desenvolupament del projecte. Els grups formats cooperen en el projecte, en el desenvolupament i comprensió dels exercicis i en la resolució de dubtes respecte la matèria relacionada amb el projecte

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)

Problemes de física per a batxillerat i cicles formatius [versió html]

Aquest manual recull un conjunt de problemes que engloben els principals camps de la física clàsica. El seu enfocament està dirigit a estudis preuniversitaris (batxillerat, cicles formatius de grau superior) i pretén ser un complement tant dels manuals ja existents, com una ajuda per aquells estudiants ja universitaris que vulguin repassar els seus coneixements previs

Física bàsica per a la universitat [versió html]

Llibre preparat per ser utilitzat com a material de text de Física bàsica, assignatura de lliure elecció de 6 crèdits, del segon quadrimestre dels nous plans d'estudis d' Informàtica Tècnica (especialitats de Sistemes i de Gestió) i d' Enginyeria Tècnica Agrícola (especialitats d' Explotacions Agropecuàries i d' Indústries Agràries i Agroalimentàries) de la Universitat de Girona. L’objectiu estratègic és donar als alumnes, en un sol quadrimestre, la formació necessària per a seguir un curs de primer de física, així com que l’alumne tingui agilitat en la transformació d’unitats, s’habituï a comprovar la raonabilitat dels resultats i sigui capaç de superar la noció que la física és un conjunt de formules inconnexes

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)

Física bàsica per a la universitat [versió comprimida]

Llibre preparat per ser utilitzat com a material de text de Física bàsica, assignatura de lliure elecció de 6 crèdits, del segon quadrimestre dels nous plans d'estudis d' Informàtica Tècnica (especialitats de Sistemes i de Gestió) i d' Enginyeria Tècnica Agrícola (especialitats d' Explotacions Agropecuàries i d' Indústries Agràries i Agroalimentàries) de la Universitat de Girona. L’objectiu estratègic és donar als alumnes, en un sol quadrimestre, la formació necessària per a seguir un curs de primer de física, així com que l’alumne tingui agilitat en la transformació d’unitats, s’habituï a comprovar la raonabilitat dels resultats i sigui capaç de superar la noció que la física és un conjunt de formules inconnexes

The Personal tutorial guidance sessions in the framework of the teaching-learning field of the Bologna process: University of Minho (first cycle) courses students’ perceptions

The Bologna Process defends the adoption of a higher education in teaching-learning methodologies that – in contraposition to the previous model based on the transmission of knowledge, which for being essentially theoretical, gives the student a passive role in the knowledge construction process – allows a (pro) active, autonomous and practical learning, where the student acquires and develops his competences. The personal tutorial guidance sessions are included in the teaching contact hours. This abstract presents a study about the University of Minho (first cycle) Courses Students’ perceptions of the personal tutorial guidance sessions’ relevance in the scope of the learning-teaching process, so as to confirm if the implementation/implantation of the commonly called tutorial (type) education, as an approach to an active, autonomous and practical learning, is sensed by the learners themselves