Mobile Wearable Communications

This special issue provides the latest research and development on wireless mobile wearable communications. According to a report by Juniper Research, the market value of connected wearable devices is expected to reach $1.5 billion by 2014, and the shipment of wearable devices may reach 70 million by 2017. Good examples of wearable devices are the prominent Google Glass and Microsoft HoloLens. As wearable technology is rapidly penetrating our daily life, mobile wearable communication is becoming a new communication paradigm. Mobile wearable device communications create new challenges compared to ordinary sensor networks and short-range communication. In mobile wearable communications, devices communicate with each other in a peer-to-peer fashion or client-server fashion and also communicate with aggregation points (e.g., smartphones, tablets, and gateway nodes). Wearable devices are expected to integrate multiple radio technologies for various applications' needs with small power consumption and low transmission delays. These devices can hence collect, interpret, transmit, and exchange data among supporting components, other wearable devices, and the Internet. Such data are not limited to people's personal biomedical information but also include human-centric social and contextual data. The success of mobile wearable technology depends on communication and networking architectures that support efficient and secure end-to-end information flows. A key design consideration of future wearable devices is the ability to ubiquitously connect to smartphones or the Internet with very low energy consumption. Radio propagation and, accordingly, channel models are also different from those in other existing wireless technologies. A huge number of connected wearable devices require novel big data processing algorithms, efficient storage solutions, cloud-assisted infrastructures, and spectrum-efficient communications technologies.

Frequency Diverse Array OFDM Transmitter for Secure Wireless Communication

In this reported work, the frequency diverse array concept is employed to construct an orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) transmitter that has the capability of securing wireless communication in free space directly in the physical-layer without the need for mathematical encryption. The characteristics of the proposed scheme in terms of its secrecy performance are validated via bit error rate simulation under both high and low signal to noise ratio scenarios using the IEEE 802.11 OFDM physical-layer specification.

Participation of Smallholders in Agroforestry Agri-Environmental Scheme: A lesson from the rural Mount Kenya region

The likelihood of smallholder farmers not participating in agroforestry agri-environmental schemes and payments for ecosystem services (PES) may be due to limited farmland endowment and formal credit constraints. These deficits may lead to an ‘exclusive club’ of successful farmers, which are not necessarily poor, enjoying the benefits of agri-environmental schemes and PES although agrienvironmental schemes and PES have been devised as a means of fostering rural sustainable development and improving the livelihood of poor smallholder farmers. Smallholder farmers in parts of rural Kenya continue to enroll in ‘The International Small Group Tree Planting Programme’ (TIST), an agri-environmental scheme, promoting agroforestry, carbon sequestration and conservation agriculture (CA). The question remains if these farmers are really poor? This study examines factors that determine the participation of smallholder farmers in TIST in parts of rural Kenya. We use survey data compiled in 2013 on 210 randomly selected smallholder farmers from Embu, Meru and Nanyuki communities; the sample consists of TIST and non-TIST members. A random utility model and logit regression were used to test a set of non-monetary and monetary factors that influence participation in the TIST. The utility function is conceptualized to give non-monetary factors, particularly the common medium of communication in rural areas – formal and informal – a central role. Furthermore, we investigate other factors (incl. credit accessibility and interest rate) that reveal the nature of farmers participating in TIST. The findings suggest that spread of information via formal and informal networks is a major driver of participation in the TIST program. Furthermore, variables such credit constrains, age and labour supply positively correlate with TIST participation, while for education the opposite is true. It is important to mention that these correlations, although somewhat consistent, were all found to be weak. The results indicate that participation in the TIST program is not influenced by farm size; therefore we argue that the TIST scheme is NOT an ‘exclusive club’ comprising wealthy and successful farmers. Older farmers’ being more likely to join the TIST is an argument for their long- rather than widely assumed short-term planning horizon and a new contribution to the literature. Given the importance of poverty alleviation and climate smart agriculture in developing countries, sustainable policy should strengthening the social and human capital as well as informal networks in rural areas. Extension services should effectively communicate benefits to less educated and credit constrained farmers.

European Union Biomedical Research Law and Policy and Citizen Science

In this chapter I focus on the EU's emerging biomedical research law and policy and examine the development of citizen science in this setting. The chapter argues that while what the analysis reveals might not be specific to the EU, attention to this organisation underlines important but often overlooked aspects of citizen science. That is, citizen science is (being) made less about promoting substantive involvement by citizens in the fashioning of biomedical trajectories and their empowerment as participants that pursue aims defined by themselves rather than others. Instead citizen science is underpinned by a more longstanding EU level approach to participation in science-based issues that sees it being harnessed, shaped and directed towards supporting the production and legitimation of organisational identity and sociotechnical order (in this case the EU’s). Within biomedical research law and policy citizen science might therefore be expected to support market-optimised biomedical futures and a dynamic internal market and economy. Citizen science is thereby implicated in the delineation of the boundaries of responsibility and accountability (and blame) for the (non-)realisation of public health priorities and objectives. In this way law and policy on participation and citizen science might support current research trajectories that do not serve all health needs.

Formação de professores de ciências para o uso de tecnologias

Na atualidade, torna-se premente que os alunos exerçam um papel ativo face a problemáticas de cariz científico e tecnológico na sociedade em que se inserem. Neste contexto, tem sido recomendada a promoção da Educação em Ciências, com orientação Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS) para o desenvolvimento da Literacia científica dos alunos, em particular, do Ensino Básico (EB). As Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) têm-se assumido, cada vez mais, como recursos privilegiados para os alunos aprenderem ciências. Portanto, é fundamental que os professores de Ciências do EB considerem os aspetos pedagógico-didáticos relacionados com a integração das TIC no processo de ensino e aprendizagem (E/A) das Ciências. No entanto, vários estudos têm revelado que a maioria dos professores parece não integrar as TIC no processo de E/A, o que se relaciona, entre outros obstáculos, com a falta de formação a este nível. Por outro lado, em Portugal, são escassos os estudos relacionados com a formação de professores de Ciências do EB para o uso de TIC no processo de E/A, com orientação CTS. O presente estudo tem como finalidade a criação de uma proposta de esquema referencial para o desenvolvimento de programas de formação (PF) de professores de Ciências do EB com orientação CTS (inicial, contínua e pós-graduada), com vista ao desenvolvimento de “competências TIC” destes (futuros) profissionais. Para tal, procurou-se responder a duas questões de investigação: Que componentes curriculares privilegiar em PF de professores do EB, que contribuam para o desenvolvimento de competências de integração das tecnologias no processo de E/A, em geral, e das Ciências, em particular?; e Qual o contributo de um PF na promoção de práticas pedagógico-didáticas com orientação CTS de Professores de Ciências do EB? O estudo organizou-se em duas fases. A Fase I designou-se “Formação de Professores do Ensino Básico em Tecnologia Educativa”, decorreu entre janeiro de 2009 e novembro de 2009, e teve um caráter exploratório com vista a descrever estratégias para a promoção do desenvolvimento pessoal, social e profissional, em particular, na dimensão do Conhecimento Pedagógico Tecnológico de Conteúdo (CPTC), de estudantes/professores do EB (inicial, contínua e pós-graduada). O CPTC representa o conhecimento de professores do EB para integrar as TIC no processo de E/A das Ciências, de acordo com a Perspetiva de Ensino por Pesquisa (EPP). A recolha de dados envolveu: a análise documental de vinte e três unidades curriculares (UC) de Tecnologia Educativa (TE) de Cursos de Educação Básica (1.º Ciclo de Bolonha), de dezassete Instituições de Ensino Superior Público Português; e o inquérito por entrevista a quatro Investigadores Portugueses em TE. A análise de conteúdo do corpus recolhido possibilitou a identificação dos componentes curriculares a privilegiar em PF de professores do EB neste âmbito, tais como: i) a “competência digital” de “pesquisa, seleção e organização de informação”; ii) a “competência pedagógica com TIC” de “planificação e/ou implementação de atividades de E/A”; iii) a “competência pedagógica com TIC de nível avançado” de reflexão crítica; iv) o conteúdo curricular centrado na colaboração online; v) a estratégia/atividade de E/A de trabalho de projeto; vi) o cenário de E/A misto (b-learning); vii) as ferramentas da web 2.0 (ex. Blog); e viii) a avaliação formativa de portefólios digitais desenvolvidos pelos estudantes/professores do EB em formação. A Fase II denominou-se “Formação de Professores de Ciências do Ensino Básico com Orientação CTS”, decorreu entre dezembro de 2009 e maio de 2011, e teve um caráter interventivo, com o intuito de conceber, produzir, implementar e avaliar um PF com esta orientação. O PF foi integrado nas UC de “TIC e Educação em Ciências” (TIC_EC) e de “Didática das Ciências Integradas II” (DCI_II) do Mestrado em Didática, área de especialização das Ciências, da Universidade de Aveiro (no 2.º semestre do ano letivo 2009/2010). O Mestrando dirigiu-se a um público profissionalizado, em particular, Educadores de Infância, Professores do 1.º CEB e Professores de Matemática e Ciências Naturais do 2.º CEB. A avaliação do PF foi contínua durante todo o seu processo de desenvolvimento, o que implicou a recolha das perceções dos principais envolvidos (os dois Docentes de DCI_II e de TIC_EC, os nove Mestrandos, um especialista externo em TE e a Investigadora do estudo). Para tal recorreu-se ao inquérito por questionário e por entrevista, à observação participante da Investigadora e à análise dos portefólios digitais desenvolvidos pelos Mestrandos durante o PF. A avaliação final do PF ocorreu no final do mesmo e dez meses após a formação ter terminado (maio de 2011). A análise de conteúdo do corpus recolhido permitiu demonstrar que o PF foi exequível e eficaz no contexto em que se projetou, o que se comprova na evidência de práticas pedagógico-didáticas de utilização das TIC no processo de E/A das Ciências, com orientação CTS, por parte de Mestrandos envolvidos no PF. O esquema referencial resultante do estudo integra a “estratégia de investigação conduzida pelo professor”, pressupõe a sinergia entre as áreas científicas da Didática das Ciências (DC) e da TE, e implica a integração da dimensão do CPTC ao nível da formação de professores de Ciências do EB (inicial, contínua e pós-graduada). Neste âmbito, sugere-se o desenvolvimento de projetos CTS pelos (futuros) profissionais, com recurso às TIC, e tendo em conta a perspetiva de EPP. Considera-se que estudos desta natureza poderão ser um contributo para impulsionar a Educação em Ciências com orientação CTS recorrendo às potencialidades educativas das tecnologias, em particular no EB. Assim, preconiza-se a necessidade de se investir na transferência, expansão e avaliação do referencial a outros contextos de formação de professores de Ciências.

Educação para o desenvolvimento sustentável no ensino básico : contributos da integração das tecnologias da informação e comunicação e do envolvimento familiar nos primeiros anos de escolaridade

A necessidade de se educar para o desenvolvimento sustentável é um ponto assente nas atuais políticas educativas internacionais. Considera-se fulcral desenvolver nos alunos as competências necessárias para analisar criticamente e tomar de decisão frente às atuais problemáticas relacionadas com as dimensões ambiental, social e económica, sob uma perspetiva sistémica. No entanto, a literatura de referência aponta a escassez de recursos intencionalmente concebidos para apoiar práticas didático-pedagógicas dos professores mais coerentes com estas diretrizes. Assim, o presente estudo tem por finalidade desenvolver estratégias, conceber e explorar recursos didáticos multimédia para promover a Educação para o Desenvolvimento Sustentável (EDS), no contexto da Educação em Ciência com orientação Ciência-Tecnologia-Sociedade (CTS), através da integração das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) e do envolvimento familiar (EF) nos primeiros anos de escolaridade, assim como compreender os impactes dos mesmos na alteração das práticas dos professores tornando-as mais coerentes com as orientações EDS/CTS. Face a esta finalidade, adotámos uma metodologia de natureza qualitativa, nomeadamente o Estudo de Caso na vertente multicasos, ao longo da investigação. O estudo envolveu o 1º Ciclo do Ensino Básico de um Agrupamento de Escolas de Aveiro (Portugal), nomeadamente professores, alunos e respetivos familiares. Por entender serem os professores um elemento-chave de mudança do processo educativo, o estudo envolveu a conceção e implementação de uma Oficina de Formação de professores e uma comunidade online, a servir de plataforma de comunicação entre as escolas e as famílias. Assim, para a recolha de dados recorremos às técnicas de inquérito, observação e análise documental. Os respetivos instrumentos utilizados para cada técnica foram questionários, diário da investigadora, e-portefólios reflexivos e registos de interação na comunidade online. Os dados qualitativos e quantitativos foram analisados através da técnica de análise de conteúdo e análise estatística descritiva, respetivamente. Os resultados apontam que a integração das TIC e o incentivo ao envolvimento familiar contribuem positivamente para a promoção da EDS nos primeiros anos de escolaridade. Contudo, considerando o contexto em estudo onde as escolas atendem muitas famílias provenientes de meios socioeconómicos menos favorecidos, é preciso repensar a integração das TIC, para que estas não se configurem como mais uma barreira para o envolvimento familiar. Assim, trabalhar a EDS/CTS para além dos muros da escola, envolvendo as famílias dos alunos e colocando as TIC como uma ponte de comunicação é apresentado nesta investigação como o principal contributo para a consecução da EDS.

Land Ocean Interactions in the Coastal Zone, LOICZ: lessons from Banda Aceh, Atlantis, and Canute

This special issue of Estuarine, Coastal and Shelf Science synthesizes and updates the developments in science related to Land Ocean Interactions in the Coastal Zone (LOICZ). Frequent updates about the dynamic coastal zone are useful and necessary as global change accelerates. There is an urgent need to improve the knowledge and understanding of the vulnerability of society and ecosystems to global change hazards in the coastal zone (Vermaat et al., 2005). The collection of papers in this special issue places new developments, findings, techniques and insights within the context of LOICZ science. For the convenience of the reader, the references to papers included in this special issue are printed in italic, whereas other references to LOICZ science are in normal print.

Tecnologias ubíquas nas aulas de ciências naturais : da surpresa à valorização e utilização plena : um estudo longitudinal

Tese de doutoramento, Educação (Didática das Ciências), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2014

Um minuto aLer+ Ciência : um projeto interdisciplinar

Tese de Mestrado, Educação (Área de especialidade em Didática das Ciências), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2015

WS-PGRADE/gUSE in European Projects

Besides core project partners, the SCI-BUS project also supported several external user communities in developing and setting up customized science gateways. The focus was on large communities typically represented by other European research projects. However, smaller local efforts with the potential of generalizing the solution to wider communities were also supported. This chapter gives an overview of support activities related to user communities external to the SCI-BUS project. A generic overview of such activities is provided followed by the detailed description of three gateways developed in collaboration with European projects: the agINFRA Science Gateway for Workflows for agricultural research, the VERCE Science Gateway for seismology, and the DRIHM Science Gateway for weather research and forecasting.

Developing Science Gateways at Various Levels of Granularity Using WS-PGRADE/gUSE

Science gateways can provide access to distributed computing resources and applications at very different levels of granularity. Some gateways do not even hide the details of the underlying infrastructure, while on the other end some provide completely customized high-level interfaces to end-users. In this chapter the different granularity levels at which science gateways can be developed with WS-PGRADE/gUSE are analysed. The differences between these various granu-larity levels are also illustrated via the example of a molecular docking gateway and its four different implementations.

Sharing science gateway artefacts through repositories

Researchers want to run scientific experiments focusing on their disciplines. They do not want to know how and where the experiments are executed. Science gateways hide details by coordinating the execution of experiments using different infrastructures and workflow systems. ER-flow/SHIWA and SCI-BUS project developed repositories to share artefacts such as applications, portlets, workflows, etc. inside and among research communities. Sharing artefacts in re-positories enable gateway developers to reuse them when building a new gateway and/or creating a new application.

Master's in autonomous systems: an overview of the robotics curriculum and outcomes at ISEP, Portugal

Robotics research in Portugal is increasing every year, but few students embrace it as one of their first choices for study. Until recently, job offers for engineers were plentiful, and those looking for a degree in science and technology would avoid areas considered to be demanding, like robotics. At the undergraduate level, robotics programs are still competing for a place in the classical engineering graduate curricula. Innovative and dynamic Master’s programs may offer the solution to this gap. The Master’s degree in autonomous systems at the Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), Porto, Portugal, was designed to provide a solid training in robotics and has been showing interesting results, mainly due to differences in course structure and the context in which students are welcomed to study and work