Professori L.A. Puntila 22/3 1961

Kirje 22.3.1961

Eduskunta 29/2 1944

Kirje 29.2.1944

Helsingissä 20/3 1944

Kirje 20.3.1944

Puheenvuoro eduskunnassa 22.11.1938

Puhe

Introducing massively parallel computers into operational weather forecasting

Numerical weather prediction and climate simulation have been among the computationally most demanding applications of high performance computing eversince they were started in the 1950's. Since the 1980's, the most powerful computers have featured an ever larger number of processors. By the early 2000's, this number is often several thousand. An operational weather model must use all these processors in a highly coordinated fashion. The critical resource in running such models is not computation, but the amount of necessary communication between the processors. The communication capacity of parallel computers often fallsfar short of their computational power. The articles in this thesis cover fourteen years of research into how to harness thousands of processors on a single weather forecast or climate simulation, so that the application can benefit as much as possible from the power of parallel high performance computers. The resultsattained in these articles have already been widely applied, so that currently most of the organizations that carry out global weather forecasting or climate simulation anywhere in the world use methods introduced in them. Some further studies extend parallelization opportunities into other parts of the weather forecasting environment, in particular to data assimilation of satellite observations.

Suomella ei ole varaa keskinkertaiseen Teknilliseen korkeakouluun

Keskustelua

Idylli / Intermezzo

Soitinnus: piano.

De litaniis

Invocatio: I.N.J.C.

Pumppauksen energiansäästökartoitus teollisuuslaitoksessa

Tässä diplomityössä on suoritettu pumppauksen energiansäästökartoitus Nordkalkin Lappeenrannan teollisuuslaitoksessa. Tavoitteena on kuvata teollisuuslaitoksen nykyistä pumppauksen tarvetta sekä etsiä energiansäästökohteita. Työn valmistelussa on käytetty apuna energiankulutustiedoista koostettuja energiataseita sekä yrityksen valmistelemia pumppulistoja. Energiansäästökohteita haettaessa tässä tarkastelutyössä huomio on kohdistettu pumppujen säätötapoihin ja mahdollisuuksiin vähentää virtaamaa tai pumppujärjestelmän kokonaisnostokorkeutta. Pumppujärjestelmän toiminnan määrittämisessä on käytetty hyväksi tilavuusvirran ja sähkötehon mittauksia sekä teoreettista tarkastelua kokonaisnostokorkeuden ja pumpun toimintapisteen selvittämiseksi. Kaikkien tarkasteltavien pumppujen osalta on hyödynnetty laitevalmistajien tarjoamia tietoja. Pumppujen vuotuisen toiminnan arviointi on suoritettu tuotantotietojen sekä käyttöhenkilökunnan haastatteluilla kerätyn tiedon perusteella. Työn lopussa on esitetty tarkastelukohteiksi valittujen pumppujärjestelmien energiatehokkuuden parantamiseksi suositeltavia toimenpiteitä. Suositeltavien toimenpiteiden sisältäessä investointeja on niille laskettu nykyarvot sekä takaisinmaksuajat. Energiansäästökohteiksi valittujen pumppujärjestelmien yhteenlaskettu vuosittainen energiansäästö on 352 MWh/a (24640 €/a) investointikustannusten (hankintakustannukset) ollessa 12000 €.

Thinking Outside the Box: Enhancing Science Teaching by Combining (Instead of Contrasting) Laboratory and Simulation Activities

The focus of the present work was on 10- to 12-year-old elementary school students’ conceptual learning outcomes in science in two specific inquiry-learning environments, laboratory and simulation. The main aim was to examine if it would be more beneficial to combine than contrast simulation and laboratory activities in science teaching. It was argued that the status quo where laboratories and simulations are seen as alternative or competing methods in science teaching is hardly an optimal solution to promote students’ learning and understanding in various science domains. It was hypothesized that it would make more sense and be more productive to combine laboratories and simulations. Several explanations and examples were provided to back up the hypothesis. In order to test whether learning with the combination of laboratory and simulation activities can result in better conceptual understanding in science than learning with laboratory or simulation activities alone, two experiments were conducted in the domain of electricity. In these experiments students constructed and studied electrical circuits in three different learning environments: laboratory (real circuits), simulation (virtual circuits), and simulation-laboratory combination (real and virtual circuits were used simultaneously). In order to measure and compare how these environments affected students’ conceptual understanding of circuits, a subject knowledge assessment questionnaire was administered before and after the experimentation. The results of the experiments were presented in four empirical studies. Three of the studies focused on learning outcomes between the conditions and one on learning processes. Study I analyzed learning outcomes from experiment I. The aim of the study was to investigate if it would be more beneficial to combine simulation and laboratory activities than to use them separately in teaching the concepts of simple electricity. Matched-trios were created based on the pre-test results of 66 elementary school students and divided randomly into a laboratory (real circuits), simulation (virtual circuits) and simulation-laboratory combination (real and virtual circuits simultaneously) conditions. In each condition students had 90 minutes to construct and study various circuits. The results showed that studying electrical circuits in the simulation–laboratory combination environment improved students’ conceptual understanding more than studying circuits in simulation and laboratory environments alone. Although there were no statistical differences between simulation and laboratory environments, the learning effect was more pronounced in the simulation condition where the students made clear progress during the intervention, whereas in the laboratory condition students’ conceptual understanding remained at an elementary level after the intervention. Study II analyzed learning outcomes from experiment II. The aim of the study was to investigate if and how learning outcomes in simulation and simulation-laboratory combination environments are mediated by implicit (only procedural guidance) and explicit (more structure and guidance for the discovery process) instruction in the context of simple DC circuits. Matched-quartets were created based on the pre-test results of 50 elementary school students and divided randomly into a simulation implicit (SI), simulation explicit (SE), combination implicit (CI) and combination explicit (CE) conditions. The results showed that when the students were working with the simulation alone, they were able to gain significantly greater amount of subject knowledge when they received metacognitive support (explicit instruction; SE) for the discovery process than when they received only procedural guidance (implicit instruction: SI). However, this additional scaffolding was not enough to reach the level of the students in the combination environment (CI and CE). A surprising finding in Study II was that instructional support had a different effect in the combination environment than in the simulation environment. In the combination environment explicit instruction (CE) did not seem to elicit much additional gain for students’ understanding of electric circuits compared to implicit instruction (CI). Instead, explicit instruction slowed down the inquiry process substantially in the combination environment. Study III analyzed from video data learning processes of those 50 students that participated in experiment II (cf. Study II above). The focus was on three specific learning processes: cognitive conflicts, self-explanations, and analogical encodings. The aim of the study was to find out possible explanations for the success of the combination condition in Experiments I and II. The video data provided clear evidence about the benefits of studying with the real and virtual circuits simultaneously (the combination conditions). Mostly the representations complemented each other, that is, one representation helped students to interpret and understand the outcomes they received from the other representation. However, there were also instances in which analogical encoding took place, that is, situations in which the slightly discrepant results between the representations ‘forced’ students to focus on those features that could be generalised across the two representations. No statistical differences were found in the amount of experienced cognitive conflicts and self-explanations between simulation and combination conditions, though in self-explanations there was a nascent trend in favour of the combination. There was also a clear tendency suggesting that explicit guidance increased the amount of self-explanations. Overall, the amount of cognitive conflicts and self-explanations was very low. The aim of the Study IV was twofold: the main aim was to provide an aggregated overview of the learning outcomes of experiments I and II; the secondary aim was to explore the relationship between the learning environments and students’ prior domain knowledge (low and high) in the experiments. Aggregated results of experiments I & II showed that on average, 91% of the students in the combination environment scored above the average of the laboratory environment, and 76% of them scored also above the average of the simulation environment. Seventy percent of the students in the simulation environment scored above the average of the laboratory environment. The results further showed that overall students seemed to benefit from combining simulations and laboratories regardless of their level of prior knowledge, that is, students with either low or high prior knowledge who studied circuits in the combination environment outperformed their counterparts who studied in the laboratory or simulation environment alone. The effect seemed to be slightly bigger among the students with low prior knowledge. However, more detailed inspection of the results showed that there were considerable differences between the experiments regarding how students with low and high prior knowledge benefitted from the combination: in Experiment I, especially students with low prior knowledge benefitted from the combination as compared to those students that used only the simulation, whereas in Experiment II, only students with high prior knowledge seemed to benefit from the combination relative to the simulation group. Regarding the differences between simulation and laboratory groups, the benefits of using a simulation seemed to be slightly higher among students with high prior knowledge. The results of the four empirical studies support the hypothesis concerning the benefits of using simulation along with laboratory activities to promote students’ conceptual understanding of electricity. It can be concluded that when teaching students about electricity, the students can gain better understanding when they have an opportunity to use the simulation and the real circuits in parallel than if they have only the real circuits or only a computer simulation available, even when the use of the simulation is supported with the explicit instruction. The outcomes of the empirical studies can be considered as the first unambiguous evidence on the (additional) benefits of combining laboratory and simulation activities in science education as compared to learning with laboratories and simulations alone.

Yliopiston reunalla. Tutkimus suomalaisen avoimen yliopiston muotoutumisesta

Avoin yliopisto on koulutusmuoto, johon kuka tahansa voi osallistua ja jossa voi suorittaa yliopistotasoisia opintoja. Avoimen yliopiston ideassa keskeistä on koulutuksellisen tasa-arvon edistämisen tavoite. Tämän tutkimuksen tehtävänä on kuvata ja analysoida suomalaisen avoimen yliopiston muotoutumista. Tutkimuksella etsitään vastauksia kolmeen kysymykseen: 1. Millaisten vaiheiden kautta avoin yliopisto on muotoutunut? Mitä avoimen yliopiston historiassa on tapahtunut ja millaista keskustelua näistä tapahtumista on käyty? 2. Millaisia diskursseja avointa yliopistoa koskeneessa keskustelussa voidaan tunnistaa ja miten eri toimijatahot ovat näihin puhetapoihin kiinnittyneet? 3. Millaisena koulutuksellisen tasa-arvon toteuttajana avoin yliopisto näyttäytyy tutkimusaineiston valossa? Tutkimuksen aineisto koostuu erilaisista julkisista teksteistä. Aineistossa on mukana useita erilaisia tekstityyppejä: komiteanmietintöjä ja työryhmäraportteja, korkeakoululaitoksen kehittämissuunnitelmia, muita suunnitteluasiakirjoja, tutkimuksia, selvityksiä, puheenvuoroja ja esitelmiä sekä lehtikirjoituksia. Täydentävänä aineistona on lisäksi käytetty tilastoja. Tutkimusaineistoa on analysoitu diskurssianalyysillä. Keskeisenä lähtökohtana analyysissa on, että tekstien avulla tuotetaan avointa yliopistoa koskevia käsityksiä ja merkityksiä. Nämä merkitykset myös muuttuvat ajassa. Aineiston analyysin tuloksena avoimen yliopiston historiassa voidaan erottaa erilaisia vaiheita ja näiden vaiheiden välisiä taitekohtia. Ensimmäiseksi murrokseksi avoimen yliopiston historiassa voidaan paikantaa avoimen yliopiston synty, joka ajoittui 1970-luvun alkupuoliskolle. Avoin yliopisto sai vakiintuneet puitteensa vasta 1980-luvun puolivälissä, jolloin se organisoitiin osaksi yliopistojen täydennyskoulutusta. Tämä voidaan nähdä avoimen yliopiston historian toisena murroksena. Kolmas murros ajoittui 1990-luvulle, jolloin avoimen yliopiston resursointi muuttui ja nuoret tulivat sen näkyväksi opiskelijaryhmäksi. Tämä murros problematisoi avoimen yliopiston ja tutkintokoulutuksen suhteen aiemmasta poikkeavalla tavalla ja avoimen yliopiston tutkintoväylä nousi keskeiseksi keskusteluteemaksi. Tämä jännite purkautui tultaessa 2000-luvulle, ja tutkinnonuudistuksen yhteydessä avoimen yliopiston väylä sai paikkansa suhteessa kahden syklin tutkintoihin. Nyt elämme tutkinnonuudistuksen jälkeistä aikaa, jolloin avoimen yliopiston väylä vertautuu paljolti maisterikoulutuksiin. Kysymys aikuisten asemasta suhteessa tutkintokoulutukseen on kuitenkin edelleen ajankohtainen. Esillä ovat etenkin kysymykset aiemmin opitun tunnustamisesta, aikuisten ohjauksesta sekä avoimen yliopiston suhteesta työ- ja elinkeinoelämään. Keskustelussa avoimesta yliopistosta on paikannettavissa erilaisia positioita, jotka määrittävät avoimen yliopiston merkitystä ja tehtävää. Näitä positioita voidaan nimittää diskursseiksi, jotka konstituoivat avoimen yliopiston paikkaa yliopistokoulutuksen kentällä. Aineistosta on paikannettu neljä eri diskurssia: (1) akateemisia arvoja painottava yliopistollinen diskurssi, (2) osallistumisen tasa-arvoa korostava sivistyksellisen demokratian diskurssi, (3) yksilöllisiä mahdollisuuksia ja innovatiivisuutta korostava joustavuuden diskurssi sekä (4) työelämää, taloudellisuutta ja statusta korostava tehokkuuden diskurssi. Nämä diskurssit käyvät aineiston teksteissä keskinäisiä neuvotteluja ja kantavat merkityksiä suhteessa toisiinsa. Diskurssien välisiä suhteita voidaan kuvata kahden eri dimension kautta. Yhtäältä vastakkaisiksi arvoiksi asettuvat akateeminen eksklusiivisuus ja koulutuksellinen tasa-arvo. Toisena ulottuvuutena on koulutuksen arvottaminen sivistyksen versus hyödyn näkökulmasta. Avoimen yliopiston tehtävä tasa-arvon edistäjänä on eri aikoina mielletty eri tavoin. Avoimen yliopiston historiassa sen merkitystä ja tehtävää on kehystetty erilaisin puhetavoin, ja eri diskurssipositioiden vuoropuhelun kautta myös avoimen yliopiston tasa-arvotehtävästä on eri aikoina keskusteltu eri tavoin. Avoimen yliopiston alkuvaiheessa sen tehtävänä näyttäytyi sivistyksellisen demokratian turvaajana toimiminen. Kun avoimen yliopiston kurssit käynnistyivät, määrittyi toiminta selkeästi aikuisten koulutukseksi. Avoin yliopisto määrittyikin nyt aikuisten toiseksi mahdollisuudeksi hankkia koulutusta, jota vaille he olivat nuorempina jääneet. Avoimen yliopiston puitteiden lukkoonlyömisen jälkeen keskustelussa nousi vahvasti esiin toiminnan ja opetusmuotojen kehittäminen. Avoin yliopisto määrittyikin nyt aikuisten monipuoliseksi ja joustavaksi koulutusmahdollisuudeksi. Tasa-arvoisten mahdollisuuksien luominen näyttäytyi innovatiivisena, dynaamisena ja eteenpäinpyrkivänä toimintana, jossa otettiin huomioon aikuisten erilaiset tarpeet. Relander-ohjelman myötä avoimen yliopiston julkilausuttu tehtävä nimenomaan aikuisten kouluttajana kuitenkin muuttui. Avoin yliopisto näyttäytyi nyt yksilöllisiä tarpeita palvelevana mahdollisuuksien talona, jossa oli sijaa kaikille. Tärkeäksi määrittyi myös opiskelun tavoitteiden ja motiivien moninaisuus. Tutkinnon suorittamisen avoimen yliopiston opintojen kautta tuli olla realistisesti mahdollista. Viimeisimmän murroksen jälkeen avoin yliopisto määrittyy yhä selvemmin työelämän sekä alueellisten tarpeiden kautta. Avoin yliopisto näyttäytyy joustavana ja erilaisia tarpeita palvelevana opiskelufoorumina. Avoin yliopisto palvelee paitsi yksilöiden, myös työelämän ja yritysten tarpeita sekä on osaltaan turvaamassa alueiden kilpailukykyä ja elinvoimaisuutta. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan avointa yliopistoa, sen historiaa ja siitä käytyä keskustelua erityisesti tasa-arvon näkökulmasta. Yhtenä keskeisenä tuloksena on, että avoimen yliopiston paikka on ollut aina jollakin tavalla marginaalissa. Tätä ilmentää mm. yliopistollisuuden ja tasa-arvon välinen jännite, jonka ympärille avointa yliopistoa koskeva keskustelu paljolti on järjestynyt. Ylipäätään aikuisten asemaa yliopistossa määrittää tietty epämukavuus ja täyden legitimiteetin puute erityisesti suhteessa tutkintokoulutukseen. Aikuisten koulutuksesta puhutaan yliopiston yhtenä perustehtävänä ja retorisesti voidaan todeta tämän tehtävän tärkeys. Aikuinen opiskelija aiempine osaamisineen ja osaamistarpeineen positioituu kuitenkin yliopistokoulutuksen ja työelämän väliselle rajapinnalle. Aikuisen paikka määrittyykin yliopiston ytimeen nähden selvästi marginaaliin.

Mäntsälän Hunttijärven hapetussuunnitelma

Mäntsälän kunnassa sijaitsevassa Hunttijärvessä esiintyy pääosin kesäaikaisia happikatoja. Joskus myös talvella on ollut hapettomuutta. Järvelle on tehty kunnostussuunnitelma ja sen kuormitusta ja kalaston rakennetta on selvitetty. Kunnostussuunnitelmassa hapetusta ei nähty vielä tarpeelliseksi, mutta havaittiin, että happipitoisuus oli ollut kesällä 2002 ja talvella 2003 hyvin alhainen jo kuuden metrin syvyydessä. Sen jälkeen Hunttijärvessä on esiintynyt happikatoja useammin. Mäntsälän kunnan, Hunttijärven yhteisen vesialueen osakaskunnan ja Uudenmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen yhteistyöprojektina Hunttijärvelle tehtiin hapetussuunnitelma vuonna 2011. Suunnitelmassa esitellään Hunttijärvelle sopivia hapetuslaitteita. Lisäksi laitteen sijoituspaikka ja hapetusaika esitetään suunnitelmassa ja annetaan ohjeita hapetuksen vaikutuksen seurantaan. Hunttijärven kesäaikaisia happikatoja ehkäistään hapettamalla. Laskelmien perusteella voidaan todeta, että järvessä on selvää hapetustarvetta. Kesäaikaiseksi hapetustarpeeksi arvioitiin 170 - 200 kg happea päivässä. Laite ei saa rikkoa järven lämpötilakerrostuneisuutta. Talviaikaista hapetusta ei vielä nähdä tarpeelliseksi. Talvella kannattaa seurata kuitenkin veden happipitoisuutta tiiviimmin, jolloin mahdollinen tarve saadaan näkyviin. Hunttijärven veden laatua tulee seurata, jotta hapetuksen vaikutukset alusveden happipitoisuuteen ovat havaittavissa. Hapetuslaitteen toimittajalta tulee saada vuosittain raportti hapetuksen riittävyydestä. Veden happipitoisuus kannattaa määrittää sekä vesianalyysein että happimittarilla. Hankkeesta on erittäin tärkeää tiedottaa paikanpäällä esimerkiksi uimarannan ilmoitustaululla että yleisemmin mäntsäläläisille sekä osakaskunnille. Yleistä tiedotusta voidaan tehdä paikallislehtien avulla.