Interactive effects of ocean acidification and nitrogen limitation on the diatom Phaeodactylum tricornutum

Climate change is expected to bring about alterations in the marine physical and chemical environment that will induce changes in the concentration of dissolved CO2 and in nutrient availability. These in turn are expected to affect the physiological performance of phytoplankton. In order to learn how phytoplankton respond to the predicted scenario of increased CO2 and decreased nitrogen in the surface mixed layer, we investigated the diatom Phaeodactylum tricornutum as a model organism. The cells were cultured in both low CO2 (390 µatm) and high CO2 (1000 µatm) conditions at limiting (10 µmol/L) or enriched (110 µmol/L) nitrate concentrations. Our study shows that nitrogen limitation resulted in significant decreases in cell size, pigmentation, growth rate and effective quantum yield of Phaeodactylum tricornutum, but these parameters were not affected by enhanced dissolved CO2 and lowered pH. However, increased CO2 concentration induced higher rETRmax and higher dark respiration rates and decreased the CO2 or dissolved inorganic carbon (DIC) affinity for electron transfer (shown by higher values for K1/2 DIC or K1/2 CO2). Furthermore, the elemental stoichiometry (carbon to nitrogen ratio) was raised under high CO2 conditions in both nitrogen limited and nitrogen replete conditions, with the ratio in the high CO2 and low nitrate grown cells being higher by 45% compared to that in the low CO2 and nitrate replete grown ones. Our results suggest that while nitrogen limitation had a greater effect than ocean acidification, the combined effects of both factors could act synergistically to affect marine diatoms and related biogeochemical cycles in future oceans.

Interactive effects of ocean acidification and neighboring corals on the growth of Pocillopora verrucosa

The physical and chemical environment around corals, as well as their physiology, can be affected by interactions with neighboring corals. This study employed small colonies (4 cm diameter) of Pocillopora verrucosa and Acropora hyacinthus configured in spatial arrays at 7 cm/s flow speed to test the hypothesis that ocean acidification (OA) alters interactions among them. Interaction effects were quantified for P. verrucosa using three measures of growth: calcification (i.e., weight), horizontal growth, and vertical growth. The study was carried out in May-June 2014 using corals from 10 m depth on the outer reef of Moorea, French Polynesia. Colonies of P. verrucosa were placed next to conspecifics or heterospecifics (A. hyacinthus) in arrangements of two or four colonies (pairs and aggregates) that were incubated at ambient and high pCO2 (1000 µatm) for 28 days. There was an effect of pCO2, and arrangement type on multivariate growth (utilizing the three measures of growth), but no interaction between the main effects. Conversely, arrangement and pCO2 had an interactive effect on calcification, with an overall 23 % depression at high pCO2 versus ambient pCO2 (i.e., pooled among arrangements). Within arrangements, there was a 34-45 % decrease in calcification for solitary and paired conspecifics, but no effect in conspecific aggregates, heterospecific pairs, or heterospecific aggregates. Horizontal growth was negatively affected by pCO2 and arrangement type, while vertical growth was positively affected by arrangement type. Together, our results show that conspecific aggregations can mitigate the negative effects of OA on calcification of colonies within an aggregation.

An Interactive Model to Teach Motor Skills

There has been a tremendous increase in our knowledge of hum motor performance over the last few decades. Our theoretical understanding of how an individual learns to move is sophisticated and complex. It is difficult however to relate much of this information in practical terms to physical educators, coaches, and therapists concerned with the learning of motor skills (Shumway-Cook & Woolcott, 1995). Much of our knowledge stems from lab testing which often appears to bear little relation to real-life situations. This lack of ecological validity has slowed the flow of information from the theorists and researchers to the practitioners. This paper is concerned with taking some small aspects of motor learning theory, unifying them, and presenting them in a usable fashion. The intention is not to present a recipe for teaching motor skills, but to present a framework from which solutions can be found. If motor performance research has taught us anything, it is that every individual and situation presents unique challenges. By increasing our ability to conceptualize the learning situation we should be able to develop more flexible and adaptive responses to the challege of teaching motor skills. The model presented here allows a teacher, coach, or therapist to use readily available observations and known characteristics about a motor task and to conceptualize them in a manner which allows them to make appropriate teaching/learning decisions.

Interactive Learning in Library Inductions at University for the Creative Arts

Large group library inductions in a lecture theatre at the beginning of term are considered to be one of the more challenging scenarios for delivery. This article describes an activity in which students in groups of 30-90 are introduced to the library and its resources, using an activity to engage them and to connect their ideas with the content presented. The work of several educational theorists embodied in the activity is then described. The session was conceived as a collaboration between the Learning and Teaching Librarian and the Learning Development Tutor, who is responsible for supporting students with their reading, writing and critical skills. This work was done at University for the Creative Arts, where the author formerly held post as Learning and teaching Librarian.

Answering questions after initial study guides attention during restudy

Though the testing-effect can be boosted by including a restudy phase after answering test questions, we do not know precisely why it does so. One possible explanation is being tested here. The present study measured attention allocation during initial reading and rereading with a remote eye tracker to gain information on the cognitive processes during restudy, with and without prior testing. The results show that at the final study moment, students in the study-test-condition attended longer to information pertaining to the initial test questions as compared to students in the study-only condition (i.e., who did not take the test). No differences in attention allocation were found for information only questioned on a posttest 1 week later. In addition, it was found that performance on the initial test questions heavily affected which information students restudy; students in the study-test-condition paid namely more attention to the answers of questions they answered incorrectly during the initial test than to the answers of the questions they answered correctly on the initial test

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.