Promoting Programming Learning. Engagement, Automatic Assessment with Immediate Feedback in Visualizations

The skill of programming is a key asset for every computer science student. Many studies have shown that this is a hard skill to learn and the outcomes of programming courses have often been substandard. Thus, a range of methods and tools have been developed to assist students’ learning processes. One of the biggest fields in computer science education is the use of visualizations as a learning aid and many visualization based tools have been developed to aid the learning process during last few decades. Studies conducted in this thesis focus on two different visualizationbased tools TRAKLA2 and ViLLE. This thesis includes results from multiple empirical studies about what kind of effects the introduction and usage of these tools have on students’ opinions and performance, and what kind of implications there are from a teacher’s point of view. The results from studies in this thesis show that students preferred to do web-based exercises, and felt that those exercises contributed to their learning. The usage of the tool motivated students to work harder during their course, which was shown in overall course performance and drop-out statistics. We have also shown that visualization-based tools can be used to enhance the learning process, and one of the key factors is the higher and active level of engagement (see. Engagement Taxonomy by Naps et al., 2002). The automatic grading accompanied with immediate feedback helps students to overcome obstacles during the learning process, and to grasp the key element in the learning task. These kinds of tools can help us to cope with the fact that many programming courses are overcrowded with limited teaching resources. These tools allows us to tackle this problem by utilizing automatic assessment in exercises that are most suitable to be done in the web (like tracing and simulation) since its supports students’ independent learning regardless of time and place. In summary, we can use our course’s resources more efficiently to increase the quality of the learning experience of the students and the teaching experience of the teacher, and even increase performance of the students. There are also methodological results from this thesis which contribute to developing insight into the conduct of empirical evaluations of new tools or techniques. When we evaluate a new tool, especially one accompanied with visualization, we need to give a proper introduction to it and to the graphical notation used by tool. The standard procedure should also include capturing the screen with audio to confirm that the participants of the experiment are doing what they are supposed to do. By taken such measures in the study of the learning impact of visualization support for learning, we can avoid drawing false conclusion from our experiments. As computer science educators, we face two important challenges. Firstly, we need to start to deliver the message in our own institution and all over the world about the new – scientifically proven – innovations in teaching like TRAKLA2 and ViLLE. Secondly, we have the relevant experience of conducting teaching related experiment, and thus we can support our colleagues to learn essential know-how of the research based improvement of their teaching. This change can transform academic teaching into publications and by utilizing this approach we can significantly increase the adoption of the new tools and techniques, and overall increase the knowledge of best-practices. In future, we need to combine our forces and tackle these universal and common problems together by creating multi-national and multiinstitutional research projects. We need to create a community and a platform in which we can share these best practices and at the same time conduct multi-national research projects easily.

Real-time Musical Pair Improvisation on Mobile Devices

This thesis discusses the design and implementation of a real-time musical pair improvisation scenario for mobile devices. In the scenario transferring musical information over a network connection was required. The suitability of available wireless communication technologies was evaluated and communication was analyzed and designed on multiple layers of TCP/IP protocol stack. Also an application layer protocol was designed and implemented for the scenario. The implementation was integrated into a mobile musical software for children using available software components and libraries although the used platform lead to hardware and software constraints. Software limitations were taken into account in design. The results show that real-time musical improvisation can be implemented with wireless communication and mobile technology. The results also show that link layer had the most significant effect on real-time communication in the scenario.

Kuulakekoreaktorin sydämen jäähdytevirtauksen CFD-mallinnus

Kandidaatintyössä luotiin CFD-malli mallintamaan jäähdytevirtausta kuulakekoreaktorin sydämessä käyttämällä Ansys Fluent -ohjelmaa. Mallin avulla tarkasteltiin virtauksen käyttäymistä ja painehäviötä ja saatuja tuloksia verrattiin aiempiin tutkimuksiin. Kandidaatin työssä on myös kerrottu mallintamisen etenemisestä ja laskentateoriaa.

Turun alueellinen erilaistuminen vuosina 1970–2008

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää Turun alueellisen erilaistumisen ulottuvuudet sekä sosiaaliset rakenteet vuosina 1970, 1990, 2001 ja 2008. Tutkimuksessa tarkasteltiin erityisesti mahdollisen sosiaalisen erilaistumisen ilmenemistä Turussa. Aineistona tutkimuksessa käytettiin Turun kaupungin pienaluekohtaisia väestötilastoja. Tutkimuksen teoreettinen osa rakentuu kaupunkiekologisen tutkimusperinteen ympärille. Kaupunkiekologia tutkii kaupunkialueen sisäistä erilaistumista osana kaupungin kasvua ja muutosprosessia. Ajan kuluessa kaupunkiekologia laajeni menetelmällisesti sekä sisällöllisesti, ja tämä uusi suuntaus tunnetaan sosiaalialueanalyyttisenä tutkimusperinteenä. Tämä traditio keskittyi tutkimaan kaupungin sosiaalisen rakenteen ulottuvuuksia. Kvantitatiivisten menetelmien edistys johti sosiaalialueanalyyttisen tutkimuksen kehittymiseen faktoriekologiaksi, joka suosi faktorianalyyttistä tutkimustapaa. Faktorianalyysillä (tai pääkomponenttianalyysillä) pyrittiin löytämään suuresta joukosta muuttujia niiden taustalla vaikuttavat perusulottuvuudet. Tämä tutkimustapa keskittyi tarkastelemaan pääkomponenttianalyysin avulla asumista, elintasoa, väestöä sekä perherakennetta kuvaavia muuttujia. Vuosina 1970, 2001 ja 2008 löydettiin pääkomponenttianalyysin avulla neljä ulottuvuutta, jonka mukaan Turun kaupunki on eriytynyt. Vuoden 1990 pääkomponenttianalyysissä näitä ulottuvuuksia löydettiin kolme kappaletta. Vuonna 2008 nämä ulottuvuudet olivat elämänvaihe, liikkuvuus, huono-osaisuus ja opiskelu. Näistä ulottuvuuksista muodostettiin ryhmittelyanalyysin avulla ryhmät, jotka edustivat kaupungin sosiaalisia rakenteita. Tutkimuksessa mukana olleista pienalueista syntyi kunakin tarkasteluvuonna neljä ryhmää. Vuonna 2008 ryhmien nimet olivat korkeasti koulutetut urbaanit asujat, vähäresurssiset lapsiperheet, vanhemmat sukupolvet ja vauraat lapsiperheet. Syntyneitä ryhmiä verrattiin aikaisempien tarkasteluvuosien tuloksiin ja luotiin katsaus kaupungin sosiaalisten rakenteiden kehitykseen vuodesta 1970 vuoteen 2008. Tutkimuksen tuloksena voidaan todeta, että tutkimusjakson aikana Turussa on tapahtunut syvenevää sosiaalista erilaistumista. Vuonna 2008 kaupungissa voitiin havaita selvästi osioekonomisesti heikossa asemassa oleva vähäresurssisten lapsiperheiden sekä sosioekonomisesti hyvinvoivien vauraiden lapsiperheiden ryhmät. Tutkimusjakson aikana vähäresurssisten ryhmään kuuluneiden pienalueiden määrä on noussut neljästä alueesta kahteenkymmeneenviiteen. Huono-osaisten alueiden määrä Turussa on siten kasvanut tutkimusjakson aikana selvästi.

ORC-prosessin käyttö sähköntuotannossa

Tässä energiatekniikan kandidaatintyössä tarkastellaan ORC-prosessia ja -tekniikkaa, sen erilaisia osa-alueita, ORC:n käyttökohteita, markkinoita sekä tulevaisuuden haasteita. Työssä selvitetään myös millaisia teknisiä ratkaisuja valmistajilla on tarjota tällä hetkellä. Työn tavoitteena on tehdä selvitys ORC-teknologian nykytilasta. ORC-prosessilla (Organic Rankine Cycle) tarkoitetaan Rankine-prosessia, jossa kiertoaineena veden sijaan on käyttökohteeseen sopiva orgaaninen fluidi. Orgaanisen kiertoaineen käyttö mahdollistaa verrattain matalalla lämpötilatasolla vapautuvan lämmön hyödyntämisen, mikä olisi muuten vaikea tai mahdoton hyödyntää perinteisellä vesihöyryprosessilla. Huoli energian riittävyydestä, kasvavista polttoainekustannuksista, päästörajoitusten tiukentumisesta sekä vihreän ajattelutavan yleistyminen ovat lisänneet mielenkiintoa tuottaa sähköä hyödyntämällä matalamman lämpötilatason lämpöä. ORC:n periaate on ollut jo vuosikymmeniä hyvin tiedossa. Monia uusia menetelmiä on kehitetty tuottamaan sähköä matalammista lämpötiloista, mutta kaikista sovelluksista ORC-prosessi on yleisin.

Palvelutasopoikkeamariskin kustannusvaikutusten määrittäminen tietoliikennepalveluiden tuotannossa

Tutkimuksen päämääränä oli selvittää laadullisin menetelmin millaisia kustannusvaikutuksia laajavaikutteiset palvelutasopoikkeamat, eli erilaiset viat tai häiriöt tietoliikennepalveluissa aiheuttavat kohdeyrityksen tietoliikennepalveluiden tuotannossa. Tutkimus muistutti lähtökohdiltaan paljolti riskianalyysia, sillä sen tavoitteina oli tunnistaa merkittävimmät palvelutasopoikkeamien aiheuttajat, arvioida palvelutasopoikkeaman kustannusvaikutuksia ja pohtia millaisin toimin ja kustannuksin palvelutasopoikkeamia voitaisiin ehkäistä. Tutkimusongelmaa lähestyttiin jakamalla palvelutasopoikkeaman kustannusvaikutukset viankorjauksesta aiheutuviin välittömiin ja asiakasvaikutusten kautta mahdollisesti syntyviin välillisiin kustannuksiin. Välillisiä kustannuksia aiheuttaviksi ilmiöiksi tunnistettiin palvelukatkon aiheuttama liikennetulomenetys, nykyisten tai potentiaalisten asiakkaiden menettäminen ja nykyisten asiakkaiden alentunut ostohalukkuus. Yhteenvetona tutkimuksessa tehtyihin havaintoihin perustuen välilliset kustannukset eivät osoittautuneet niin merkittäviksi kuin tutkimuksen aloitusvaiheessa oletettiin, mutta lisätutkimus aiheesta voi olla perusteltua.

Understanding Neolithic Southern Levant: case studies of archaeological semiosis in action

I undersökningen tillämpas Charles Sanders Peirces semiotik för en kritisk granskning av arkeologiska tolkningsprocesser. Enligt Peirce bygger all betydelsegivning på tecken, som kan vara teckningar, föremål, ord, byggkonstruktioner eller egentligen vad som helst. Ett tecken är tredimensionellt: ”objekt”, ”tecken” och ”tolkning”. I sina tidiga skrifter definierar han tre grundtyper för tecknet, Index, Icon och Symbol. De grundläggande definitionerna i Peirces semiotik blir till ett slags lins. När den placeras på skrifter av en arkeolog som uttolkar tecken, framträder deras inre uppbyggnad, motiveringar och logiska konsekvens klart. Att beakta är, att denna bok är lika lite avsedd att utgöra en systematisk klarläggning av den arkeologiska semiotiken, som en omfattande beskrivning av symboliken i det neolitiska Mellanöstern. Analysen är deskriptiv och inte avsedd att utvärdera tolkningarnas riktighet, utan enbart att klarlägga hur arkeologen kommit fram till dessa. Som objekt har valts neolitiska södra Levanten, där viktiga fynd gällande denna i mänsklighetens kulturhistoria så betydelsefulla skede har gjorts. Förhistorien är intressant med tanke på arkeologisk semiosis, eftersom uttolkaren av en symbol inte kan stöda sig på textfynd, utan måste på annat sätt upptäcka vad ett föremål eller en byggnad betytt för sin upphovsman. Att upptäcka en trovärdig betydelse är ofta en mycket svår och understundom rentav omöjlig uppgift. Efter att förhållandet mellan semiotik och arkeologi dryftats analyseras i boken John Garstangs och Kathleen M. Kenyons grundläggande tolkningar i Jeriko, Denise-Schmandt Besserats jämförande analyser för uttolkningen av \'Ain Ghazalis kranium, Michele A. Millers kontextuella analys i Jarmuk samt David Lewis-Williams’ starkt strukturalistiska analys av betydelsen av fynden i \'Ain Ghazal. Peirces semiotik har använts som stöd för arkeologin i mycket mindre utsträckning än F. de Saussures lingvistiska ja strukturalistiska semiotik. I Mellanöstern har man hittills inte alls gjort det. Ingen av de forskare som behandlas i boken hänvisar själv till semiotik eller tecken. Logiken i uttolkningen av dessa undersökningar är mycket invecklad, och de av Peirce gestaltade processerna för betydelsegivning visar sig härvidlag utgöra en ytterst klargörande kritisk apparat.

2000-luvun höyryturbiiinit

Kandidaatintyössä esitetään nykyaikaisen höyryturbiinin toimintaperiaate ja tärkeimmät komponentit. Lisäksi esitetään tietoa turbiinien kehityksestä, eri turbiinityypeistä ja valmistajista.

[Vier romantische Lieder, op. 7]

Soitinnus: lauluääni (altto), orkesteri.

[Sonaatti nro 3 viululle ja pianolle]

Soitinnus: viulu, piano.

Divertimento

Soitinnus: jousiorkesteri.

Kirjasto ekspansiivisessa suurkaupungissa : Suomen suurten yleisten kirjastojen johtamisen ongelma 1945-2010

Abstrakti