In search of a social science research methods pedagogy for the digital era: the story so far

Presentation given at the 2016 British Educational Research Association (BERA) conference

Autonomous formation flying: unified control and collision avoidance methods for close manoeuvring spacecraft

The idea of spacecraft formations, flying in tight configurations with maximum baselines of a few hundred meters in low-Earth orbits, has generated widespread interest over the last several years. Nevertheless, controlling the movement of spacecraft in formation poses difficulties, such as in-orbit high-computing demand and collision avoidance capabilities, which escalate as the number of units in the formation is increased and complicated nonlinear effects are imposed to the dynamics, together with uncertainty which may arise from the lack of knowledge of system parameters. These requirements have led to the need of reliable linear and nonlinear controllers in terms of relative and absolute dynamics. The objective of this thesis is, therefore, to introduce new control methods to allow spacecraft in formation, with circular/elliptical reference orbits, to efficiently execute safe autonomous manoeuvres. These controllers distinguish from the bulk of literature in that they merge guidance laws never applied before to spacecraft formation flying and collision avoidance capacities into a single control strategy. For this purpose, three control schemes are presented: linear optimal regulation, linear optimal estimation and adaptive nonlinear control. In general terms, the proposed control approaches command the dynamical performance of one or several followers with respect to a leader to asymptotically track a time-varying nominal trajectory (TVNT), while the threat of collision between the followers is reduced by repelling accelerations obtained from the collision avoidance scheme during the periods of closest proximity. Linear optimal regulation is achieved through a Riccati-based tracking controller. Within this control strategy, the controller provides guidance and tracking toward a desired TVNT, optimizing fuel consumption by Riccati procedure using a non-infinite cost function defined in terms of the desired TVNT, while repelling accelerations generated from the CAS will ensure evasive actions between the elements of the formation. The relative dynamics model, suitable for circular and eccentric low-Earth reference orbits, is based on the Tschauner and Hempel equations, and includes a control input and a nonlinear term corresponding to the CAS repelling accelerations. Linear optimal estimation is built on the forward-in-time separation principle. This controller encompasses two stages: regulation and estimation. The first stage requires the design of a full state feedback controller using the state vector reconstructed by means of the estimator. The second stage requires the design of an additional dynamical system, the estimator, to obtain the states which cannot be measured in order to approximately reconstruct the full state vector. Then, the separation principle states that an observer built for a known input can also be used to estimate the state of the system and to generate the control input. This allows the design of the observer and the feedback independently, by exploiting the advantages of linear quadratic regulator theory, in order to estimate the states of a dynamical system with model and sensor uncertainty. The relative dynamics is described with the linear system used in the previous controller, with a control input and nonlinearities entering via the repelling accelerations from the CAS during collision avoidance events. Moreover, sensor uncertainty is added to the control process by considering carrier-phase differential GPS (CDGPS) velocity measurement error. An adaptive control law capable of delivering superior closed-loop performance when compared to the certainty-equivalence (CE) adaptive controllers is finally presented. A novel noncertainty-equivalence controller based on the Immersion and Invariance paradigm for close-manoeuvring spacecraft formation flying in both circular and elliptical low-Earth reference orbits is introduced. The proposed control scheme achieves stabilization by immersing the plant dynamics into a target dynamical system (or manifold) that captures the desired dynamical behaviour. They key feature of this methodology is the addition of a new term to the classical certainty-equivalence control approach that, in conjunction with the parameter update law, is designed to achieve adaptive stabilization. This parameter has the ultimate task of shaping the manifold into which the adaptive system is immersed. The performance of the controller is proven stable via a Lyapunov-based analysis and Barbalat’s lemma. In order to evaluate the design of the controllers, test cases based on the physical and orbital features of the Prototype Research Instruments and Space Mission Technology Advancement (PRISMA) are implemented, extending the number of elements in the formation into scenarios with reconfigurations and on-orbit position switching in elliptical low-Earth reference orbits. An extensive analysis and comparison of the performance of the controllers in terms of total Δv and fuel consumption, with and without the effects of the CAS, is presented. These results show that the three proposed controllers allow the followers to asymptotically track the desired nominal trajectory and, additionally, those simulations including CAS show an effective decrease of collision risk during the performance of the manoeuvre.

The teaching of reading English in a foreign language in Libyan universities: methods and models

This study focuses on the learning and teaching of Reading in English as a Foreign Language (REFL), in Libya. The study draws on an action research process in which I sought to look critically at students and teachers of English as a Foreign Language (EFL) in Libya as they learned and taught REFL in four Libyan research sites. The Libyan EFL educational system is influenced by two main factors: the method of teaching the Holy-Quran and the long-time ban on teaching EFL by the former Libyan regime under Muammar Gaddafi. Both of these factors have affected the learning and teaching of REFL and I outline these contextual factors in the first chapter of the thesis. This investigation, and the exploration of the challenges that Libyan university students encounter in their REFL, is supported by attention to reading models. These models helped to provide an analytical framework and starting point for understanding the many processes involved in reading for meaning and in reading to satisfy teacher instructions. The theoretical framework I adopted was based, mainly and initially, on top-down, bottom-up, interactive and compensatory interactive models. I drew on these models with a view to understanding whether and how the processes of reading described in the models could be applied to the reading of EFL students and whether these models could help me to better understand what was going on in REFL. The diagnosis stage of the study provided initial data collected from four Libyan research sites with research tools including video-recorded classroom observations, semi-structured interviews with teachers before and after lesson observation, and think-aloud protocols (TAPs) with 24 students (six from each university) in which I examined their REFL reading behaviours and strategies. This stage indicated that the majority of students shared behaviours such as reading aloud, reading each word in the text, articulating the phonemes and syllables of words, or skipping words if they could not pronounce them. Overall this first stage indicated that alternative methods of teaching REFL were needed in order to encourage ‘reading for meaning’ that might be based on strategies related to eventual interactive reading models adapted for REFL. The second phase of this research project was an Intervention Phase involving two team-teaching sessions in one of the four stage one universities. In each session, I worked with the teacher of one group to introduce an alternative method of REFL. This method was based on teaching different reading strategies to encourage the students to work towards an eventual interactive way of reading for meaning. A focus group discussion and TAPs followed the lessons with six students in order to discuss the 'new' method. Next were two video-recorded classroom observations which were followed by an audio-recorded discussion with the teacher about these methods. Finally, I conducted a Skype interview with the class teacher at the end of the semester to discuss any changes he had made in his teaching or had observed in his students' reading with respect to reading behaviour strategies, and reactions and performance of the students as he continued to use the 'new' method. The results of the intervention stage indicate that the teacher, perhaps not surprisingly, can play an important role in adding to students’ knowledge and confidence and in improving their REFL strategies. For example, after the intervention stage, students began to think about the title, and to use their own background knowledge to comprehend the text. The students employed, also, linguistic strategies such as decoding and, above all, the students abandoned the behaviour of reading for pronunciation in favour of reading for meaning. Despite the apparent efficacy of the alternative method, there are, inevitably, limitations related to the small-scale nature of the study and the time I had available to conduct the research. There are challenges, too, related to the students’ first language, the idiosyncrasies of the English language, the teacher training and continuing professional development of teachers, and the continuing political instability of Libya. The students’ lack of vocabulary and their difficulties with grammatical functions such as phrasal and prepositional verbs, forms which do not exist in Arabic, mean that REFL will always be challenging. Given such constraints, the ‘new’ methods I trialled and propose for adoption can only go so far in addressing students’ difficulties in REFL. Overall, the study indicates that the Libyan educational system is underdeveloped and under resourced with respect to REFL. My data indicates that the teacher participants have received little to no professional developmental that could help them improve their teaching in REFL and skills in teaching EFL. These circumstances, along with the perennial problem of large but varying class sizes; student, teacher and assessment expectations; and limited and often poor quality resources, affect the way EFL students learn to read in English. Against this background, the thesis concludes by offering tentative conclusions; reflections on the study, including a discussion of its limitations, and possible recommendations designed to improve REFL learning and teaching in Libyan universities.

Medición de la cultura de seguridad del paciente en un hospital público de primer nivel en el municipio de Villeta

Esta investigación midió la percepción del personal asistencial sobre la cultura de seguridad de los pacientes en un hospital de primer nivel de complejidad por medio de un estudio descriptivo de corte transversal. Se utilizó como herramienta de medición la encuesta ‘Hospital Survey on Patient Safety Cultura’ (HSOPSC) de la Agency of Healthcare Research and Quality (AHRQ) versión en español, la cual evalúa doce dimensiones. Los resultados mostraron fortalezas como el aprendizaje organizacional, las mejoras continuas y el apoyo de los administradores para la seguridad del paciente. Las dimensiones clasificadas como oportunidades de mejora fueron la cultura no punitiva, el personal, las transferencias y transiciones y el grado en que la comunicación es abierta. Se concluyó que aunque el personal percibía como positivo el proceso de mejoramiento y apoyo de la administración también sentía que era juzgado si reportaba algún evento adverso.

Validez de contenido de un cuestionario para evaluar las etapas del cambio de comportamiento en estilos de vida en escolares, Colombia: Estudio FUPRECOL

Estudio de validación en escolares pertenecientes a instituciones educativas oficiales de la ciudad de Bogotá, Colombia. Se diseñó y aplicó el CCC-FUPRECOL que indagó por las etapas de cambio para la actividad física/ejercicio, consumo de frutas, verduras, drogas, tabaco e ingesta de bebidas alcohólicas, de manera auto-diligenciada por formulario estructurado.

Un aporte a la comprensión de las estrategias emergentes en las organizaciones a través del concepto de improvisación y la metáfora musical

Este trabajo se inscribe en uno de los grandes campos de los estudios organizacionales: la estrategia. La perspectiva clásica en este campo promovió la idea de que proyectarse hacia el futuro implica diseñar un plan (una serie de acciones deliberadas). Avances posteriores mostraron que la estrategia podía ser comprendida de otras formas. Sin embargo, la evolución del campo privilegió en alguna medida la mirada clásica estableciendo, por ejemplo, múltiples modelos para ‘formular’ una estrategia, pero dejando en segundo lugar la manera en la que esta puede ‘emerger’. El propósito de esta investigación es, entonces, aportar al actual nivel de comprensión respecto a las estrategias emergentes en las organizaciones. Para hacerlo, se consideró un concepto opuesto —aunque complementario— al de ‘planeación’ y, de hecho, muy cercano en su naturaleza a ese tipo de estrategias: la improvisación. Dado que este se ha nutrido de valiosos aportes del mundo de la música, se acudió al saber propio de este dominio, recurriendo al uso de ‘la metáfora’ como recurso teórico para entenderlo y alcanzar el objetivo propuesto. Los resultados muestran que 1) las estrategias deliberadas y las emergentes coexisten y se complementan, 2) la improvisación está siempre presente en el contexto organizacional, 3) existe una mayor intensidad de la improvisación en el ‘como’ de la estrategia que en el ‘qué’ y, en oposición a la idea convencional al respecto, 4) se requiere cierta preparación para poder improvisar de manera adecuada.

Efectos de una intervención educativa en los conocimientos y prácticas de los estilos de vida saludables para la prevención del cáncer de seno en estudiantes mujeres de un colegio público de la localidad de Ciudad Bolívar en Bogotá, Colombia

Objetivo: Evaluar los efectos de una intervención educativa en la práctica del autoexamen de seno, los conocimientos y práctica de los estilos de vida saludables para la prevención del cáncer de seno en estudiantes mujeres de un colegio público de la localidad de Ciudad Bolívar en Bogotá, Colombia. Materiales y métodos: Estudio de intervención, antes y después, no controlado en un periodo de seis meses con la participación de mujeres jóvenes estudiantes entre 10 y 20 años de edad. Se contemplaron cinco momentos metodológicos ejecutados en los meses de febrero en el cual se realizó la aplicación del cuestionario auto-diligenciado; de marzo en el cual las estudiantes recibieron una sesión educativa de 90 minutos y una de 60 minutos, soportadas con material audiovisual y folletos informativos. Se realizó el seguimiento prospectivo para la toma de datos en uno, tres y seis meses post-intervención. Conclusiones: 155 estudiantes fueron encuestadas. La prevalencia de práctica del autoexamen de seno fue de 78,1% (n=121). Se evidenció un cambio significativo en el conocimiento de la técnica y la práctica del autoexamen de seno, así como aumentos significativos en los conocimientos de los principales factores de riesgo para el cáncer de mama (p<,0001). En cuanto a los estilos de vida, las estudiantes mejoraron de manera significativa la práctica regular de actividad física con más de 150 minutos semanales a los 6 meses post-intervención. Conclusión: Una intervención educativa puede mejorar los conocimientos acerca de los factores de riesgo para cáncer de mama, la práctica del autoexamen de seno y los estilos de vida en mujeres jóvenes estudiantes de una localidad de bajo nivel socio-económico en Bogotá, Colombia. Estudios experimentales de alta calidad son requeridos.

Efectos de una intervención educativa en los conocimientos y comportamientos relacionados con la fotoprotección durante la práctica de la actividad física en los estudiantes de un colegio público de Bogotá D.C., Colombia

Introducción: La incidencia del cáncer de piel melanoma y no melanoma es un problema de salud pública a nivel mundial. El incremento en la incidencia del cáncer de piel en los últimos años se debe a múltiples factores como: cambios en los estilos de vida, el envejecimiento de la población, cambios ambientales, el desconocimiento a la exposición a la radiación ultravioleta (RUV) durante la práctica de actividad física sin elementos de fotoprotección, siendo éste último reconocido como el principal factor de riesgo. Objetivo: Evaluar los efectos de una intervención educativa en los conocimientos y comportamientos relacionados con la fotoprotección durante la práctica de la actividad física en estudiantes de un colegio público de Bogotá D.C., Colombia. Métodos: Estudio de intervención, antes y después, no controlado en 281 estudiantes de los grados noveno, décimo y once de estratos 1-3 de un colegio público de Bogotá, con seguimiento a 1, 3 y 6 meses post-intervención. Se evaluaron los conocimientos y los hábitos de fotoprotección mediante un cuestionario Cancer Awareness Measure (CAM) y el modelo Transteórico de cambio comportamental de Prochaska y Di Clemente. El estudio se realizó durante el primer semestre de 2015 con 4 sesiones educativas de 60 minutos apoyadas con material audiovisual y pedagógico, acorde a la Guía para la Comunicación Educativa en el marco el control del cáncer publicada por el Instituto Nacional de Cancerología. Resultados: Del grupo de estudiantes que participaron del estudio, el 52,3% eran hombres, el promedio de edad fue de 15,46 ± 1,2 años. El tipo de piel predominante fue la trigueña con 65,8%. La intervención educativa produjo cambios significativos en los conocimientos de foto protección, finalizado el seguimiento al sexto mes. En cuanto a la prevención los estudiantes refirieron tener conocimiento de cómo examinar su piel en el momento basal (12,5% n=35), presentándose un aumento significativo de 62,6% (n=211) al sexto mes (p<0,05). Conclusión: El estudio demostró la efectividad de la intervención educativa, evidenciando cambios significativos en los conocimientos en fotoprotección y comportamientos preventivos del cáncer de piel durante la práctica de la actividad física en estudiantes de un colegio público de Bogotá D.C., Colombia.

Efectos de una intervención educativa en la promoción de la actividad física, otros comportamientos saludables y los conocimientos para la prevención del cáncer de pulmón en jóvenes del colegio La Merced en Bogotá D.C., Colombia

Introducción: El cáncer de pulmón es el tipo de cáncer más mortal a nivel mundial, al cual se atribuyen una de cada cinco muertes anualmente. El objetivo de este estudio fue determinar los efectos de una intervención educativa en la promoción de la actividad física, otros comportamientos saludables y los conocimientos para la prevención del cáncer de pulmón en jóvenes estudiantes de una institución educativa pública en Bogotá, Colombia. Métodos: Estudio experimental no controlado en 243 estudiantes de sexo femenino (Edad 14±1,5 años). La intervención educativa se desarrolló en tres momentos: una sesión educativa con una duración de 60 minutos acorde a la Guía para la Comunicación Educativa en el Marco del Control del Cáncer, en Colombia. Segundo, se enviaron tres correos electrónicos con información acerca del cáncer pulmonar; finalmente se desarrollaron actividades grupales. Para la toma de datos se utilizaron el cuestionario Cáncer Awareness Measure (CAM) y el Sistema de Vigilancia de Factores de Riesgo del Comportamiento (BRFSS). La evaluación se realizó en un período de seguimiento a 1, 3 y 6 meses post-intervención. Resultados: La intervención educativa incrementó significativamente los conocimientos de las jóvenes sobre los signos de alarma del cáncer pulmonar y los principales factores de riesgo modificables, tales como el consumo de cigarrillo, la exposición al humo del mismo y el sedentarismo, al sexto mes post-intervención. Las mejoras en el cambio comportamental no lograron significancia estadística. Conclusiones: Una intervención educativa mejora los conocimientos acerca de la detección temprana y la prevención del cáncer de pulmón, así como los comportamientos saludables en jóvenes estudiantes en Bogotá, Colombia. Se requiere de estudios controlados aleatorizados.

Talent in first, second, and third graders: teachers’ perspectives vs. educational reality

The article addresses the subject of talent by emphasizing different conceptions about talent and by proposing an approach to this theme, from the point of view of talent in boys and girls. It also provides an analysis of research conducted with first, second, and third graders in public and private schools of the Costa Rican Education System. Using questionnaires and observations of the dynamics of the classroom as measurement tools, this study contrasts teachers` expectations about their students’ talent with the reality of the class environment, pointing out the existing abyss between teachers’ beliefs and their professional practices.