Journal Staff

Chemistry is often claimed to be difficult, irrelevant, and uninteresting to school students. Even students who enjoy doing science often have problems seeing themselves as being scientists. This thesis explores and challenges the negative perception of chemistry by investigating upper secondary students’ views on the subject. Based on students’ ideas for improving chemistry education to make the subject more interesting and meaningful, new learning approaches rooted in context-based learning (CBL) are presented. CBL approaches are applied in several countries to enhance interest, de-emphasise rote learning, and improve students’ higher order thinking. Students’ views on upper secondary school chemistry classes in combination with their problem- solving strategies and application of chemistry content knowledge when solving context-based chemistry tasks were investigated using a mixed methods approach. Questionnaire responses, written solutions to chemistry problems, classroom observations, and think-aloud interviews with upper secondary students at the Natural Science Programme and with experts working on context- based chemistry tasks were analysed to obtain a general overview and explore specific issues in detail. Several students were identified who had positive feelings about chemistry, found it interesting, and chose to continue with it beyond the compulsory level, mainly with the aim of future university studies or simply because they enjoyed it. Their suggestions for improving school chemistry by connecting it to everyday life prompted an exploration of CBL approaches. Studies on the cognitive learning outcomes arising from the students’ work on context-based tasks revealed that school chemistry heavily emphasises the recall of memorised facts. However, there is evidence of higher order thinking when students’ problem-solving processes are scaffolded using hints based on the Model of Hierarchical Complexity in Chemistry (MHC-C). In addition, the contextualisation of problems is identified as something that supports learning rather than distracting students. To conclude, the students in this thesis are interested in chemistry and enjoy chemistry education, and their motives for choosing to study chemistry at the post-compulsory level are related to their aspirations; students’ identity formation is important for their choices. Because students are accustomed to recalling facts and solving chemistry problems that have “one single correct answer”, they find more open problems that demand higher order thinking (e.g. knowledge transfer) unfamiliar and complex, suggesting that such processes should be practiced more often in school chemistry. Kemi är ett skolämne som generellt anses vara både svårt, irrelevant och ointressant för ungdomar. Trots att det ändå finns ungdomar som uppskattar naturvetenskap i allmänhet och kemi i synnerhet, har de ofta problem att se sig själva som naturvetare eller kemister. Denna avhandling undersöker och ifrågasätter den negativa bilden av kemiämnet genom att till en början studera gymnasieelevers syn på kemi. Med utgångspunkt från naturvetarelevers förslag för att förbättra kemiundervisningen och göra ämnet mer intressant och meningsfullt, anknyter avhandlingen därefter till kontextbaserad kemi. Kontextbaserade kurser används i flera länder för att öka elevernas intresse, minska fokuseringen på utantillkunskaper och utveckla elevernas mer avancerade tänkande; med andra ord med målet att uppnå ett meningsfullt lärande. Vid kontextbaserade angreppssätt utgår man från ett sammanhang (kontexten), ofta något personligt eller samhälleligt, som ska vara relevant och intressant. Från dessa kontexter koncentreras därefter undervisningen på de ämneskunskaper man behöver ha för att förstå sammanhanget (s.k. need-to-know). Syftet med avhandlingen är att undersöka naturvetarelevers syn på gymnasiekemin, både deras intresse för ämnet och deras skäl att välja det naturvetenskapliga programmet på gymnasiet, samt elevernas problemlösningsförmåga och användande av ämneskunskaper när de löser kontextbaserade kemiuppgifter. Skälet att studera naturvetarelever på gymnasiet är att dessa elever uppfattas som möjliga framtida naturvetare eftersom de själva har valt naturvetenskaplig inriktning efter den obligatoriska grundskolan. Med hjälp av olika metoder (enkäter, klassrums- observationer, skriftliga lösningar till kemiuppgifter och intervjuer med både elever och experter som löser kemiuppgifter) har analyser genomförts för att dels får en allmän överblick, dels för att utforska specifika delar i detalj både gällande kognitiva och affektiva aspekter av lärande. Resultaten visar att flertalet elever har en positiv inställning till kemi, många tycker att ämnet är intressant och har valt att fortsätta läsa kemi efter den obligatoriska grundskolan främst med målet att studera vidare på universitetsnivå, men också eftersom de specifikt uppskattar kemi. Gymnasieeleverna lyfter fram lärarna som viktiga och lärarstyrda kemilektioner anses positivt, speciellt om lärarna är strukturerade i sin undervisning. Ett vanligt skäl till att välja naturvetenskapsprogrammet är också att man aktivt väljer utbildning med utgångspunkt från vilken skola man vill gå på, något som i denna avhandling tolkas som ett identitetsskapande. Elevernas förslag för att förbättra skolkemin genom att anknyta kemin till vardagen låg till grund för avhandlingens fortsatta inriktning mot kontextbaserade angreppssätt. Analyser av elevernas kognitiva resultat när de löser kontextbaserade kemiuppgifter visar att dagens skolkemi tydligt fokuserar på att memorera faktakunskaper. Eleverna är vana att använda utantillkunskaper när de löser kemiuppgifter eftersom uppgifterna, enligt eleverna, efterfrågar ”det rätta svaret”. Däremot visar studierna också att ett mer avancerat tänkande kan uppnås när elevernas problemlösning stöds av hjälp och ledtrådar som baseras på ett specifikt ramverk, MHC-C (Model of Hierarchical Complexity in Chemistry). När det gäller ämneskunskaperna som krävs för att lösa de kontextbaserade kemiuppgifterna är vissa kemibegrepp viktiga tröskelbegrepp (sk. threshold concepts). Med hjälp av medvetenhet om tröskelbegrepp, som exempelvis polaritet och elektronegativitet för löslighetsuppgifter inom den organiska kemin, kan en större helhetsförståelse för övergripande begrepp (crosscutting disciplinary concepts) som förhållandet mellan kemiska ämnens struktur och egenskaper förhoppningsvis uppnås. När det gäller affektiva resultat anser eleverna att kontexterna i uppgifterna både var intressanta och relevanta, främst när en personlig anknytning var tydlig. Dessutom visade sig kontexterna i uppgifterna vara positiva för lärandet, inte en distraktionsfaktor. Sammanfattningsvis konstateras att svenska elever på naturvetenskaps- programmet är intresserade av kemi och uppskattar kemiundervisningen, speciellt om kemin knyts till vardagen och att lärarna har en tydlig struktur i sin undervisning. Elevernas skäl att välja fortsatta kemistudier efter den obligatoriska grundskolan kan knytas till deras utbildningssträvan men också att elevers identitetsskapande är viktigt för deras gymnasieval. Med hjälp av kontextbaserade angreppssätt kan kemiundervisningen göras mer intressant och relevant samtidigt som elevernas problemlösningsförmåga kan utvecklas. När eleverna möter mer öppna frågor som kräver förklaringar och resonemang är de ovana vid detta och uppfattar uppgifterna komplicerade, samtidigt som de uppskattar denna typ av uppgifter eftersom de uppfattas relevanta och intressanta. Slutsatsen blir att elevernas förmåga till problemlösning av öppna frågor som både kräver faktakunskaper men också förklaringar och resonemang måste tränas oftare inom ramen för skolans kemi för att utveckla elevernas meningsfulla lärande

Stochastic Ordering of Infinite Binomial Galton-Watson Trees

We consider Galton-Watson trees with ${\rm Bin}(d,p)$ offspring distribution. We let $T_{\infty}(p)$ denote such a tree conditioned on being infinite. For $d=2,3$ and any $1/d\leq p_1 <p_2 \leq 1$, we show that there exists a coupling between $T_{\infty}(p_1)$ and $T_{\infty}(p_2)$ such that ${\mathbb P}(T_{\infty}(p_1) \subseteq T_{\infty}(p_2))=1.$Comment: 19 page

Fourteen years of R/qtl: Just barely sustainable

R/qtl is an R package for mapping quantitative trait loci (genetic loci that contribute to variation in quantitative traits) in experimental crosses. Its development began in 2000. There have been 38 software releases since 2001. The latest release contains 35k lines of R code and 24k lines of C code, plus 15k lines of code for the documentation. Challenges in the development and maintenance of the software are discussed. A key to the success of R/qtl is that it remains a central tool for the chief developer's own research work, and so its maintenance is of selfish importance.Comment: Previously submission to First Workshop on Sustainable Software for Science: Practice and Experiences (WSSSPE), http://wssspe.researchcomputing.org.uk; revised for submission to the Journal of Open Research Software, http://openresearchsoftware.metajnl.com

One-dependent trigonometric determinantal processes are two-block-factors

Given a trigonometric polynomial f:[0,1]\to[0,1] of degree m, one can define a corresponding stationary process {X_i}_{i\in Z} via determinants of the Toeplitz matrix for f. We show that for m=1 this process, which is trivially one-dependent, is a two-block-factor.Comment: Published at http://dx.doi.org/10.1214/009117904000000595 in the Annals of Probability (http://www.imstat.org/aop/) by the Institute of Mathematical Statistics (http://www.imstat.org

Public and Private Law in the Global Adjudication System: Three Questions to the Panelists

Studien syftar till att undersöka Norrköping och Finspångs kommuns kommunikationsprocesser gällande hållbar avfallshantering. Genomintervjuer med tjänstemän från Norrköping och Finspångs kommun klarläggs kommunernas uppfattning samt tillvägagångssätt förkommunikationen av avfallshantering till sina invånare. En textanalys på kommunernas kommunikativa material om avfallshantering utredervidare vilka strategier som används för att nå ut till invånarna. Studien klargör även hur kommunerna definierar och förmedlar en hållbaravfallshantering. För att sätta studien i ett större perspektiv diskuteras studiens analys sedan i förhållande till tidigare forskning. Resultatet av studien visar bland annat att Norrköping och Finspångs kommuns planering av kommunikationen börjar i olika skeden avkommunikationsprocessen. Det klargörs även att kommuners organisering påverkar kommunikationen med invånarna. En tidig strategisk planering av kommunikation till invånarna underlättar för kommuners kommunikationsprocess. I Norrköping och Finspångs kommuns kommunikativa material används det tydliga strategier för att nå ut till invånarna, dessa strategier anses också vara bra utifrån tidigare forskning. Kommuner bör därmed använda sig av en kommunikation som är målgruppsanpassad, involverar individen, har ett lokalt perspektiv, samt har en positiv framtoning. Gällande hållbar avfallshantering finns det i båda kommunerna ett fokus på tredje steget i EU:s avfallshierarki, återvinning. Studiens resultat kan användas av andra kommuner för att förbättra kommunikationen till invånarna

Phase transition and uniqueness of levelset percolation

The main purpose of this paper is to introduce and establish basic results of a natural extension of the classical Boolean percolation model (also known as the Gilbert disc model). We replace the balls of that model by a positive non-increasing attenuation function $l:(0,\infty) \to (0,\infty)$ to create the random field $\Psi(y)=\sum_{x\in \eta}l(|x-y|),$ where $\eta$ is a homogeneous Poisson process in ${\mathbb R}^d.$ The field $\Psi$ is then a random potential field with infinite range dependencies whenever the support of the function $l$ is unbounded. In particular, we study the level sets $\Psi_{\geq h}(y)$ containing the points $y\in {\mathbb R}^d$ such that $\Psi(y)\geq h.$ In the case where $l$ has unbounded support, we give, for any $d\geq 2,$ exact conditions on $l$ for $\Psi_{\geq h}(y)$ to have a percolative phase transition as a function of $h.$ We also prove that when $l$ is continuous then so is $\Psi$ almost surely. Moreover, in this case and for $d=2,$ we prove uniqueness of the infinite component of $\Psi_{\geq h}$ when such exists, and we also show that the so-called percolation function is continuous below the critical value $h_c$.Comment: 25 page

Connectedness of Poisson cylinders in Euclidean space

We consider the Poisson cylinder model in ${\mathbb R}^d$, $d\ge 3$. We show that given any two cylinders ${\mathfrak c}_1$ and ${\mathfrak c}_2$ in the process, there is a sequence of at most $d-2$ other cylinders creating a connection between ${\mathfrak c}_1$ and ${\mathfrak c}_2$. In particular, this shows that the union of the cylinders is a connected set, answering a question appearing in a previous paper. We also show that there are cylinders in the process that are not connected by a sequence of at most $d-3$ other cylinders. Thus, the diameter of the cluster of cylinders equals $d-2$.Comment: 30 page

Universal Behavior of Connectivity Properties in Fractal Percolation Models

Partially motivated by the desire to better understand the connectivity phase transition in fractal percolation, we introduce and study a class of continuum fractal percolation models in dimension d greater than or equal to 2. These include a scale invariant version of the classical (Poisson) Boolean model of stochastic geometry and (for d=2) the Brownian loop soup introduced by Lawler and Werner. The models lead to random fractal sets whose connectivity properties depend on a parameter lambda. In this paper we mainly study the transition between a phase where the random fractal sets are totally disconnected and a phase where they contain connected components larger than one point. In particular, we show that there are connected components larger than one point at the unique value of lambda that separates the two phases (called the critical point). We prove that such a behavior occurs also in Mandelbrot's fractal percolation in all dimensions d greater than or equal to 2. Our results show that it is a generic feature, independent of the dimension or the precise definition of the model, and is essentially a consequence of scale invariance alone. Furthermore, for d=2 we prove that the presence of connected components larger than one point implies the presence of a unique, unbounded, connected component.Comment: 29 pages, 4 figure