The gendered achievement in physics always bothers high school teachers, especially when problem-solving learning is involved. The lag in female students’ learning achievement in physics is reflected by the low enrolment of females in physics-related subjects at grade 12. For years, the most common method adopted by teachers was to instruct female students using repetitious exercises.
LINK
How can physics education be designed and enacted in such a way that it is in agreement with the Nature of Science (NOS) and fosters conceptual understanding in electricity? The results of the studies may have implications for practice. Teachers and teacher educators need to develop a balanced perspective on conceptual understanding in relation to inquiry and take into account the tensions that were identified. For the topic of electricity, teachers may learn from the local instruction theory and pedagogy developed in this dissertation. Both teacher education institutes and professionalization efforts need to prepare teachers for this type of instruction. This will be fostered if teachers and teacher educators develop an understanding of NOS. A noticeable classroom impact of teacher learning may be expected if teachers work cooperatively on the same issue, related to a concern about student learning, if expertise is available on the content and pedagogy, and if classroom coaching and feedback are part of the project. The criteria to evaluate textbooks may be helpful for authors of learning materials if they intend to foster model-oriented activities and inquiry, but also for practitioners for the selection of these materials and in teacher education to prepare for a systematic evaluation of learning materials for physics.
LINK
The research issue in this study is how to structure collaborative learning so that it improves solving physics problems more than individual learning. Structured collaborative learning has been compared with individual learning environments with Schoenfeld's problem-solving episodes. Students took a pre-test and a post-test and had the opportunity to solve six physics problems. Ninety-nine students from a secondary school in Shanghai participated in the study. Students who learnt to solve problems in collaboration and students who learnt to solve problems individually with hints improved their problem-solving skills compared with those who learnt to solve the problems individually without hints. However, it was hard to discern an extra effect for students working collaboratively with hints - although we observed these students working in a more structured way than those in the other groups. We discuss ways to further investigate effective collaborative processes for solving physics problems.
Sensoren gebaseerd op nanotechnologie worden beschouwd als een technologie die sterk kan bijdragen aan de kwaliteit van de gezondheidszorg en aan het verminderen van de zorgkosten. Door hun extreme gevoeligheid zijn dit type sensoren in staat om met kleine monstervolumes in korte tijd een nauwkeurige diagnose te kunnen stellen op basis van bijvoorbeeld bloed-, speeksel-, adem- of urinemonsters. Concreet betekent dit dat met dit type sensoren eenvoudige analyses mogelijk zijn, waardoor er extra mogelijkheden naast bestaande, vaak uitgebreide, analyselaboratoria ontstaan. Hoewel er een divers aantal sensorprincipes beschikbaar is, zijn er tot op heden nog nauwelijks praktische toepassingen gerealiseerd. De reden is dat er nog een aantal technische stappen te zetten zijn om van een laboratorium-prototype sensor tot een compleet analyse-apparaat te komen. Binnen het huidige project willen de consortiumpartners deze ontwikkeling uitvoeren voor een optische nanosensor, waarbij wordt voortgebouwd op de kennis en ervaring die binnen het lectoraat NanoPhysics Interface is opgedaan in de afgelopen twee jaren. Specifiek zal worden gekeken naar twee belangrijke aspecten: het aanbrengen van de gevoelige laag en de elektronische interface. Belangrijke aspecten hierbij zijn dat de gevoelige laag (die een interactie heeft met de op te sporen stoffen) lokaal op de juiste plek op de sensor wordt aangebracht en een goede hechting vertoont. Voor sommige toepassingen kan het tevens nodig zijn dat er verschillende gevoelige lagen op een chip (met meerdere sensoren) gecombineerd kunnen worden. Voor de uitlees-elektronica zal met name gekeken worden naar de optische aansluiting op de chip (die eenvoudig te vervangen moet zijn), naar mogelijkheden tot miniaturisatie (om de meting zo flexibel mogelijk te kunnen inzetten) en naar de eisen aan de gebruikersinterface (afhankelijk van de toepassing en de doelgroep). Uiteindelijk is het de bedoeling dat het geheel samengevoegd wordt in een demonstrator-opstelling. Vanwege de huidige kennis binnen het lectoraat op het gebied van metingen aan het menselijk metabolisme via biomarkers op de huid, is ervoor gekozen om deze toepassing voor de demonstrator te gebruiken.
Nauwkeurige en snelle detectie van verontreinigingen in voedselproducten is een noodzakelijk maar vaak lastig en technisch ingewikkeld proces. Huidige gouden standaard methoden zijn vooral gebaseerd op nauwkeurige maar dure lab technieken die verontreinigingen kunnen detecteren in verschillende samples. Snellere en goedkopere beschikbare alternatieve technieken bestaan veelal uit dipstick methoden die onvoldoende nauwkeurig zijn en slechts één stof kunnen detecteren. De recente fipronil-affaire laat nogmaals zien dat, ondanks de enorme technologische vooruitgang in detectie technologie, er nog steeds een grote behoefte is aan goedkope, snelle en betrouwbare tests voor het routinematige screenen van voedselproducten. De zuivelindustrie is zeer geïnteresseerd in een snelle, handzame en kosten-effectieve methode om verontreinigingen zoals antibiotica en bacteriën in melk, wei en babyvoeding te detecteren, omdat de huidige standaard detectie methoden, die zij gebruiken, duur en zeer tijds- en arbeids-intensief zijn. Het duurt meestal uren tot dagen voordat een betrouwbaar resultaat is verkregen. Een snellere analyse van de melk bespaart enorme kosten die nu gemaakt worden met het vernietigen van grote hoeveelheden melk (waar sporen van antibiotica worden gevonden) als gevolg van de late beschikbare uitslag. Daarnaast resulteert een snellere analyse in een snellere vrijgave voor de distributie van melkproducten en draagt zo bij tot directe besparingen in operationele kosten. In samenwerking met een aantal MKB-bedrijven en andere relevante partners zal Saxion in dit project een draagbare demonstrator realiseren voor snelle, handzame en multiplexe detectie van antibiotica zoals tetracyclines in melk, gebaseerd op een multikanaals fotonische sensor prototype.. Verschillende bestaande innovatieve technologieën zoals lab-on-a-chip, microfluidica, inkjet-printing en geïntegreerde fotonische sensoren zullen in een demonstrator geïntegreerd worden om het gestelde doel te bereiken. De draagbare demonstrator is een eerste stap richting een handheld device dat in staat is om ter plaatse, zoals bij melkveehouderijen en melkfabrieken, antibiotica in melk snel en nauwkeurig te kunnen detecteren.
Rotating machinery, such as centrifugal pumps, turbines, bearings, and other critical systems, is the backbone of various industrial processes. Their failures can lead to significant maintenance costs and downtime. To ensure their continuous operation, we propose a fault diagnosis and monitoring framework that leverages the innovative use of acoustic sensors for early fault detection, especially in components less accessible for traditional vibration-based monitoring strategies. The main objective of the proposed project is to develop a fault diagnosis and monitoring framework for rotating machinery, including the fusion of acoustic sensors and physics-based models. By combining real-time monitoring data from acoustic sensors with an understanding of first principles, the framework will enable maintenance practitioners to identify and categorize different failure modes such as wear, fatigue, cavitation, reduced flow, bearing damage, impeller damage, misalignment, etc. In the initial phase, the focus will be on centrifugal pumps using the existing test set-up at the University of Twente. Sorama specializes in acoustic sensors to locate noise sources and will provide acoustic cameras to capture sound patterns related to pump deterioration during various operating conditions. These acoustic signals will then be correlated with the different failure modes and mechanisms that will be described by physics-based models, such as wear, fatigue, cavitation, corrosion, etc. Furthermore, a recently published data set by the Dynamics Based Maintenance research group that includes vibration analysis data and motor current analysis data of various fault scenarios, such as mentioned above, will be used as validation. The anticipated outcome of this project is a versatile framework for a physics-informed acoustic monitoring system. This system is designed to enhance early fault detection significantly, reducing maintenance costs and downtime across a broad spectrum of industrial applications, from centrifugal pumps to turbines, bearings, and beyond.
