- / -

Μεγάλο είναι το ερευνητικό ενδιαφέρον της εκπαιδευτικής κοινότητας για τις αντιλήψεις των μαθητών, που αφορούν στις έννοιες και τα φαινόμενα των φυσικών επιστημών. Αντιλήψεις, οι οποίες συγκροτούνται στη βάση της καθημερινής εμπειρίας και που παρέχουν στο μαθητή τη δυνατότητα να ερμηνεύει τα φαινόμενα του φυσικού κόσμου, συγκροτώντας επεξηγηματικά πρότυπα που, σε πολλές περιπτώσεις, έρχονται σε αντίθεση με τις επιστημονικές θεωρίες, που είναι σήμερα αποδεκτές. Από την άλλη πλευρά, η καινοτομική αντίληψη για τη μάθηση και τη διδασκαλία των φυσικών επιστημών, θεωρεί ότι η ανάπτυξη της επιστημονικής καλλιέργειας των μαθητών και των εκπαιδευτικών, αναφέρεται στη διάδοση των τριών βασικών συνιστωσών της επιστημονικής γνώσης: - της εννοιολογικής συνιστώσας, που συγκροτείται από τις έννοιες των φυσικών επιστημών, - της μεθοδολογικής συνιστώσας, που σχετίζεται με τις διάφορες μεθοδολογικές στρατηγικές και τεχνικές με τις οποίες επιλύονται τα προβλήματα στις φυσικές επιστήμες και - της πολιτισμικής συνιστώσας, που αφορά στο σύνολο των σχέσεων που αναπτύσσουν οι φυσικές επιστήμες με την κοινωνία, όπως για παράδειγμα η σχέση των φυσικών επιστημών με την τεχνολογία, τα προβλήματα και τις εμπειρίες της καθημερινής ζωής, η κατανόηση της ιστορικότητας της επιστημονικής γνώσης κ.α. Η μελέτη του απλού εκκρεμούς, χαρακτηρίζεται από το πλούσιο εννοιολογικό, μεθοδολογικό και πολιτισμικό περιεχόμενο, που αυτό παρουσιάζει. Η μελέτη της κίνησης του, δίνει την ευκαιρία στους μαθητές: - Να έρθουν σε επαφή με θεμελιώδεις επιστημονικές γνώσεις, όπως οι νόμοι της πτώσης και της κίνησης και οι αρχές διατήρησης της ορμής και της ενέργειας. - Να ασκηθούν στη χρήση ουσιαστικών στοιχείων της επιστημονικής έρευνας, όπως η παρατήρηση, η μέτρηση, η συλλογή δεδομένων, ο έλεγχος μεταβλητών και η χρήση διαφόρων μορφών μαθηματικών αναπαραστάσεων. - Να μάθουν σημαντικές όψεις της συσχέτισης της επιστήμης με την κοινωνία, τον πολιτισμό και την τεχνολογία, όπως φανερώνει η χρήση του εκκρεμούς στη χρονομέτρηση, στον προσδιορισμό του γεωγραφικού μήκους, στον καθορισμό μονάδας μέτρησης του μήκους κ.α. Η παρούσα εργασία, έχει ως στόχο τη διερεύνηση των βιωματικών αντιλήψεων των μαθητών της Γ’ Γυμνασίου, που αφορούν στη μέτρηση του χρόνου με τρεις ιστορικούς μηχανισμούς μέτρησης του χρόνου και στη μελέτη της κίνησης του απλού εκκρεμούς. Ειδικότερα, διερευνώνται οι αντιλήψεις των μαθητών που σχετίζονται με την εννοιολογική, τη μεθοδολογική και την πολιτισμική συνιστώσα της γνώσης που σχετίζεται με την ισόχρονη κίνηση του απλού εκκρεμούς. Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το θεωρητικό πλαίσιο της έρευνας, που απαρτίζεται από: - τη γνώση αναφοράς, δηλαδή το ιστορικό πρόβλημα της μέτρησης του χρόνου και τη σχέση του με το απλό εκκρεμές, - τις αντιλήψεις των μαθητών για το απλό εκκρεμές και - τους στόχους της έρευνας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η μεθοδολογική προβληματική της μελέτης, που αφορά: - στις στρατηγικές και - στο δείγμα της έρευνας. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης των δεδομένων. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, διατυπώνονται τα συμπεράσματα της μελέτης των αντιλήψεων των μαθητών, στη βάση των ερευνητικών στόχων και συζητούνται οι ενδεχόμενες επιπτώσεις τους στη διδασκαλία του απλού εκκρεμούς στην εκπαιδευτική βαθμίδα του γυμνασίου, καθώς και μία πρόταση επέκτασης της έρευνας. / -

Τα τελευταία χρόνια τα ενσωματωμένα συστήματα πραγματικού χρόνου χρησιμοποιούνται σε ολοένα μεγαλύτερη γκάμα εφαρμογών. Κινητά τηλέφωνα, συσκευές αναπαραγωγής ψηφιακών δίσκων, εκτυπωτές, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, αποτελούν λίγα παραδείγματα συσκευών που χρησιμοποιούν την τεχνολογία των ενσωματωμένων συστημάτων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία ερευνήθηκαν οι δυνατότητες αξιοποίησης του Real-Time Linux σε ενσωματωμένα συστήματα. Μελετήθηκε διεξοδικά ο πυρήνας του λειτουργικού συστήματος Linux και ο αλγόριθμος χρονοδρομολόγησης που χρησιμοποιεί. Αναζητήθηκαν τρόποι μετατροπής του Linux σε λειτουργικό σύστημα για συστήματα πραγματικού χρόνου. Για το σκοπό αυτό, μελετήθηκε η έννοια του πραγματικού χρόνου όσον αφορά την κατασκευαστική διάσταση του συστήματος και το πρόγραμμα της εφαρμογής. Μια κατηγορία συστημάτων παραγματικού χρόνου είναι τα λειτουργικά συστήματα με δυνατότητες πραγματικού χρόνου. Αυτά οργανώνουν και καθορίζουν την χρήση των πόρων των συστημάτων ώστε να είναι ιδανική για εφαρμογές πραγματικού χρόνου πέρα από το περιβάλλον για ανάπτυξη και εκτέλεση των προγραμμάτων που παρέχουν. Γίνεται αναφορά στην έννοια της πολυεπεξεργασίας (multiprocessing), της χρήσης δηλαδή δύο ή και παραπάνω κεντρικών μονάδων επεξεργασίας (CPU) σε ένα υπολογιστικό σύστημα. Λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας στα ηλεκτρονικά κυκλώματα με την αύξηση των ταχυτήτων ρολογιού στις κεντρικές μονάδες επεξεργασίας και την μείωση του μεγέθους των ηλεκτρονικών, η ταχύτητα του ρολογιού αλλά και η μείωση του μεγέθους περιορίζονται ώστε να υπάρχει αντοχή στις θερμοκρασίες που αναπτύσσονται. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την ιδέα του multiprocessing οδήγησε στην ιδέα των πολλαπλών ανεξάρτητων πυρήνων ανά κεντρική μονάδα επεξεργασίας (multicore systems) για βελτίωση της αποδοτικότητας, ακόμα και των συστημάτων ευρείας κατανάλωσης. Η διαφορά των πολυπύρηνων (multicore) συστημάτων με τα multiprocessing συστήματα, έγκειται στην συνύπαρξη των πυρήνων σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (chip) αντί για πολλές κεντρικές μονάδες επεξεργασίας και η ομοιότητα τους, στο ότι ουσιαστικά τα multicore συστήματα εξομοιώνουν λειτουργίες πολυεπεξεργασμού. Πλεόν, πολλά ενσωματωμένα συστήματα διαθέτουν πολυπύρηνους επεξεργαστές καθιστώντας απαραίτητη την ανάπτυξη λειτουργικών συστημάτων πραγματικού χρόνου που να αξιοποιούν στο έπακρο τις δυνατότητες τους. Δοκιμάστηκε και αξιολογήθηκε η επέκταση ASMP-Linux που αποτελεί έναν τρόπο μετατροπής του Linux σε λειτουργικό σύστημα πραγματικού χρόνου. Το ASMP-Linux αξιοποιεί τις ικανότητες πολυεπεξεργασίας ενός συστήματος με τη δυνατότητα δημιουργίας διαμερισμάτων πραγματικού χρόνου σε κάθε στοιχείο επεξεργασίας. Αναπτύχθηκε εφαρμογή αξιολόγησης σε γλώσσα προγραμματισμού C. Τα αποτελέσματα μελετήθηκαν διεξοδικά μέσω γραφημάτων και εξαγωγής στατιστικών μέτρων όπως η μέση τιμή και η τυπική απόκλιση. Μελετήθηκε η περίπτωση χρήσης της εφαρμογής ελέγχου του Festo MecLab, που αναπτύχθηκε από τον διδακτορικό φοιτητή Γεώργιο Δούκα. Το Festo MecLab αποτελεί μια προσομοίωση γραμμής παραγωγής με σταθμούς στοίβαξης, μεταφοράς και χειρισμού. Η εφαρμογή ελέγχου εκτελέστηκε επιτυχώς στο λειτουργικό σύστημα πραγματικού χρόνου ASMP-Linux και περιγράφεται στο παράρτημα Α. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας εκτελέστηκε στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης μέσω του προγράμματος Erasmus project που αφορά την ανίχνευση και χρονοσφράγιση προγραμμάτων ενσωματωμένων συστημάτων. H τεχνική αναφορά του project παρατίθεται στο παράρτημα Β. / In recent years, embedded real time systems are used in an increasingly wider range of applications. Mobile phones, compact discs players, printers, digital cameras, are a few examples of devices using the technology of embedded systems. This thesis investigated the possibilities of Real-Time Linux in embedded systems. The kernel of the Linux operating system and its scheduling algorithm was studied in detail. Ways of making Linux a real time operating system were sought. For this purpose, the essence of real time on the construction aspect of the system and the program application was studied. A class of real time-systems is real time operating systems. They organize and determine the use of resources systems that are ideal for real-time applications over the development environment and implementation of programs. The concept of multiprocessing, ie the use of two or more central processing units (CPU) on a computer system was also studied. Due to the increasing temperatures in electronic circuits and the reducing size of electronics, a limit in the reducing size is set, in order to withstand high temperatures. This, coupled with the idea of multiprocessing led to the idea multiple independent cores per CPU (multicore systems) to improve efficiency, even that of large-scale consumption. The difference between multi-core and multiprocessing systems is the coexistence of cells in an integrated circuit (chip) instead of several CPU's and their similarity is that multicore systems implement multiprocessing functions. Moreover, many embedded systems have multi-core processors making it necessary to develop real-time operating systems to exploit their full capabilities. We tested and evaluated the ASMP-Linux patch, which is a way of converting Linux operating system in a real time operating system. The ASMP-Linux fully exploits the capabilities of a multiprocessing system by adding the ability to partition the operating system in real time partitions on each independent core/CPU. An assesment application was developed in the C programming language. The results have been studied extensively through graphs and statistical measures such as mean and standard deviation. We studied the use of a control application of the Festo MecLab, developed by the doctoral student George Doukas. The Festo MecLab is a production line simulation that implements functions such as stacking, transport and handling. The control application was executed successfully in the real-time operating system ASMP-Linux and is described in Annex A. As part of this thesis a project on the detection and timestamping programs of embedded systems was performed at the Technical University of Vienna via the Erasmus program. A technical report of the project is given in Annex B.

- / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα δίκτυο πραγματικού χρόνου με σκοπό την διασύνδεση μιας ομάδας μικροελεγκτών. Bασισμένος στο δίκτυο, αναπτύχθηκε ένας δικτυακός bootloader για μικροελεγκτές AVR και σχεδιάστηκε desktop εφαρμογή για την διεπαφή του χρήστη με το δίκτυο. Απώτερος σκοπός του εγχειρήματος αυτού είναι η χρήση του συστήματος από φοιτητές στο πλαίσιο των μαθημάτων μικροϋπολογιστών και συγκεκριμένα να διευκολύνει την ανάπτυξη δικτυακών εφαρμογών με μικροελεγκτές. / At this diploma thesis a real-time network protocol was designed and implemented in order to interconnect a group of microcontrollers. Based at this protocol, a network bootloader was developed for AVR microcontrollers and a desktop application for the interface of the user with the network was developed. Ultimate goal of this work is to be used from students of microcomputer courses and specifically to facilitate the development of network applications with microcontrollers.

- / -

- / -

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να μελετηθεί με ποιον τρόπο μια εφαρμογή μπορεί να αξιοποιήσει την παρουσία πολλών επεξεργαστών σε ένα σύστημα. Το σύστημα προς μελέτη είναι το Festo MPS, το οποίο είναι ένα κατανεμημένο ενσωματωμένο σύστημα πραγματικού χρόνου, αποτελούμενο από τρεις υπομονάδες. Το σύστημα έχει υλοποιηθεί σε Real Time Java, μια επέκταση της Java, η οποία ανταποκρίνεται σε απαιτήσεις πραγματικού χρόνου. Η εφαρμογή εκτελείται σε μια Java Virtual Machine πραγματικού χρόνου, η οποία με τη σειρά της εκτελείται σε ένα λειτουργικό σύστημα τύπου Linux. Το κάθε επίπεδο έχει διάφορους μηχανισμούς έτσι ώστε να αξιοποιεί τους διαθέσιμους επεξεργαστές. Ερευνούνται τρόποι με τους οποίους ο προγραμματιστής μπορεί να διευκολυνθεί στο έργο του, γράφοντας αποδοτικότερο, μικρότερο και καθαρότερο παράλληλο κώδικα, καθώς και οι επιλογές, ώστε να καθορίζει ο ίδιος επακριβώς τον τρόπο εκτέλεσης, όταν αυτό απαιτείται. Τελικός στόχος είναι να εκτελεστεί μια προσομοίωση του συστήματος, όπου κάθε υπομονάδα θα εκτελείται σε διαφορετικό επεξεργαστή. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια των κλήσεων του λειτουργικού συστήματος μέσω Java Native Interface. / The purpose of this thesis is to study how an application can exploit many processors available in a system. The case study system is the Festo MPS, which is a distributed embedded real time system consisting of three subunits. The system has been implemented in Real Time Java, an extension of Java, which responds to real-time requirements. The application runs on a Real Time Java Virtual Machine, which in turn runs on a Linux type operating system. Each level has several mechanisms to utilize the available processors. There are explored ways in which the programmer can be facilitated in his work by writing more efficient, smaller and cleaner parallel code and also the options to set himself how the code will be executed when required. The ultimate goal is to run a simulation of the system where each subunit will run on its own processor. This is achieved through calls to the operating system through Java Native Interface.

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία καταπιάνεται με το ζήτημα της πρόκτησης (Protention) ως θεμελιώδους συστατικού της συνείδησης του χρόνου, όπως αυτή προσεγγίζεται μέσα από τις φαινομενολογικές περιγραφές του Edmund Husserl. Αρχικά παρουσιάζονται οι βασικοί άξονες της χουσσερλιανής φαινομενολογίας του χρόνου, έτσι όπως αναπτύσσονται στο έργο του "Για τη Φαινομενολογία της Συνείδησης του Εσωτερικού Χρόνου" (τόμος 10 των απάντων του). Στη συνέχεια η εργασία επικεντρώνεται στη θεματική της Protention, εντοπίζοντας τα δομικά χαρακτηριστικά της, για να σκιαγραφηθούν, αμέσως μετά, οι βασικές μετατοπίσεις του σχετικά με το ζήτημα αυτό, όπως προκύπτουν μέσα από ύστερες αναλύσεις, τις οποίες βρίσκει κανείς στα χειρόγραφα του Bernau (Bernauer Manuskripte, τόμος 33 των απάντων). Επιχειρούμε να διαβάσουμε τα αντίστοιχα χουσσερλιανά κείμενα παρακολουθώντας παράλληλα τις σχετικές συζητήσεις εντός της φαινομενολογικής παράδοσης. / The present MA dissertation undertakes the task of dealing with the issue of Protention, considered as a fundamental element of time-consciousness, following the way Edmund Husserl's phenomenological descriptions approach the latter. We initially present the main axes of the husserlian phenomenology of time, as it is developed in his early work "On the phenomenology of inner time-consciousness" (Hua X). Our study then focuses on the specific issue of Protention and protentional consciousness, tracing its structural features in order to delineate Husserl's basic shifts on this matter, as they come about in his later analyses found in his Bernau Manuscripts (Hua XXXIII). We attempt reading the husserlian corpus while paying heed to the relevant discussions taking place within the phenomenological tradition.

Η λειτουργία των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με Κυστική Ίνωση (ΚΙ) μπορεί να εκτιμηθεί με τη μέτρηση της μέγιστης εισπνευστικής πίεσης (Pimax), της μέγιστης εκπνευστικής πίεσης (Pemax), του δείκτη πίεσης-χρόνου των αναπνευστικών μυών (PTImus), του ρυθμού μυϊκής χαλάρωσης (MRR) και του μέγιστου ρυθμού αύξησης πίεσης (MRPD). Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να μελετήσει τους δείκτες εκτίμησης της λειτουργίας των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με ΚΙ και την πιθανή επίδραση σπιρομετρικών και διατροφικών διαταραχών στη λειτουργία των αναπνευστικών μυών στους ασθενείς αυτούς. Επίσης να μελετήσει την πιθανή επίδραση της αεροβικής άσκησης στη λειτουργία των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με ΚΙ. Μελετήθηκε η λειτουργία των αναπνευστικών μυών με μέτρηση των PTImus, Pimax, Pemax, MRR και MRPD σε 140 ασθενείς με ΚΙ και σε ομάδα ελέγχου 140 υγιών μαρτύρων αντίστοιχης ηλικίας και φύλου. Η εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας περιλάμβανε μέτρηση του βιαίως εκπνεόμενου όγκου αέρα σε 1 δευτερόλεπτο (FEV1), της βιαίως εκπνεόμενης χωρητικότητας (FVC) και της βιαίως εκπνεόμενης ροής μεταξύ του 25% και του 75% της ζωτικής χωρητικότητας (MEF25-75). Η διατροφική εκτίμηση περιλάμβανε μέτρηση της περιφέρειας μυών μέσου βραχίονα (MAMC), της δερματικής πτυχής τρικεφάλου (TST), της μυϊκής επιφάνειας του βραχίονα (UAMA) και του δείκτη μάζας σώματος (BMI). Οι Pimax και Pemax βρέθηκαν σημαντικά ελαττωμένες σε ασθενείς με ΚΙ συγκρινόμενες με την ομάδα ελέγχου (p<0.01 και p<0.001 αντίστοιχα). Ο δείκτης PTImus βρέθηκε σημαντικά αυξημένος σε ασθενείς με ΚΙ σε σχέση με τα υγιή άτομα της ομάδας ελέγχου (p<0.05). Ο δείκτης PTImus βρέθηκε σημαντικά αυξημένος σε ασθενείς με ΚΙ και επηρεασμένους σπιρομετρικούς δείκτες. Επιπλέον, σε ασθενείς με ΚΙ ο δείκτης PTImus βρέθηκε να παρουσιάζει σημαντική αρνητική συσχέτιση με το δείκτη UAMA (p<0.05). Οι ασθενείς με ΚΙ και χαμηλές τιμές BMI δεν εμφάνισαν σημαντικά αυξημένες τιμές PTImus. Ο δείκτης MRR κατά την εκτέλεση δοκιμασίας Pemax (p<0.05) και ο δείκτης MRPD κατά την εκτέλεση δοκιμασίας Pemax (p<0.005) ήταν σημαντικά επηρεασμένοι σε ασθενείς με ΚΙ σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Οι ασκούμενοι ασθενείς με ΚΙ εμφάνισαν υψηλότερες τιμές μέγιστων αναπνευστικών πιέσεων και χαμηλότερες τιμές του δείκτη PTImus σε σχέση με μη ασκούμενους ασθενείς με ΚΙ. Συμπερασματικά, αυτή η μελέτη κατέδειξε ότι οι ασθενείς με ΚΙ εμφανίζουν υψηλότερες τιμές PTImus σε σχέση με το γενικό πληθυσμό. Ασθενείς με επηρεασμένους σπιρομετρικούς δείκτες όπως οι FEV1,FVC and MEF25-75, και διατροφικούς δείκτες όπως ο UAMA εμφανίζουν υψηλότερες τιμές PTImus σε σχέση με ασθενείς με φυσιολογικούς ή λιγότερο επηρεασμένους διατροφικούς και σπιρομετρικούς δείκτες. Η αεροβική άσκηση πιθανόν να επιδρά ευεργετικά στη διατήρηση της ισχύος των αναπνευστικών μυών σε ασθενείς με ΚΙ. / Respiratory muscle function in patients with Cystic Fibrosis (CF) can be assessed by measurement of maximal inspiratory pressure (Pimax), maximal expiratory pressure (Pemax), pressure time index of the respiratory muscles (PTImus), muscle relaxation rate (ΜRR) and maximum rate of pressure development (MRPD). This study aimed to examine respiratory muscle function indices in CF and the possible effect of pulmonary function and nutrition abnormalities to respiratory muscle performance, in patients with CF, as well as to investigate the possible effect of aerobic exercise in respiratory muscle function in CF. Respiratory muscle function by measurement of PTImus, Pimax, Pemax, MRR and MRPD was assessed in 140 CF patients and a control group of 140 healthy subjects matched as possible for age and gender. Pulmonary function evaluation consisted of forced expiratory volume in 1 sec (FEV1), forced vital capacity (FVC) and maximal expiratory flow between 25 and 75% of VC (MEF25-75). Nutritional assessment consisted of mid arm muscle circumference (MAMC), triceps skinfold thickness (TST), upper arm muscle area (UAMA) and body mass index (BMI). Pimax and Pemax were significantly lower in CF patients compared to the control group (p<0.01 and p<0.001 respectively). PTImus in CF patients compared to healthy controls was significantly increased (p<0.05). PTImus was significantly higher in CF patients with impaired pulmonary function. Furthermore, in CF patients, PTImus was significantly negatively related to UAMA (p<0.05). Patients with low BMI values did not have significantly higher PTImus values. MRR during Pemax (p<0.05) and MRPD during Pemax (p< 0.005) were significantly altered in CF compared to the control group. Exercising CF patients maintained higher maximal respiratory pressures and lower PTImus values compared to non-exercising patients. In conclusion this study demonstrated that CF patients exhibit higher PTImus values compared to the healthy population. Patients with affected pulmonary function parameters, such as FEV1, FVC and MEF25-75, and nutrition parameters such as UAMA exhibit higher PTImus values compared to CF patients with normal or less affected pulmonary function and nutrition indices. Exercise might exert a beneficial effect on respiratory muscle strength in patients with CF.