Clinical Learning Environment and Supervision. Development and Validation of the CLES Evaluation Scale

The purpose of the study is: (1) to describe how nursing students' experienced their clinical learning environment and the supervision given by staff nurses working in hospital settings; and (2) to develop and test an evaluation scale of Clinical Learning Environment and Supervision (CLES). The study has been carried out in different phases. The pilot study (n=163) explored the association between the characteristics of a ward and its evaluation as a learning environment by students. The second version of research instrument (which was developed by the results of this pilot study) were tested by an expert panel (n=9 nurse teachers) and test-retest group formed by student nurses (n=38). After this evaluative phase, the CLES was formed as the basic research instrument for this study and it was tested with the Finnish main sample (n=416). In this phase, a concurrent validity instrument (Dunn & Burnett 1995) was used to confirm the validation process of CLES. The international comparative study was made by comparing the Finnish main sample with a British sample (n=142). The international comparative study was necessary for two reasons. In the instrument developing process, there is a need to test the new instrument in some other nursing culture. Other reason for comparative international study is the reflecting the impact of open employment markets in the European Union (EU) on the need to evaluate and to integrate EU health care educational systems. The results showed that the individualised supervision system is the most used supervision model and the supervisory relationship with personal mentor is the most meaningful single element of supervision evaluated by nursing students. The ward atmosphere and the management style of ward manager are the most important environmental factors of the clinical ward. The study integrates two theoretical elements - learning environment and supervision - in developing a preliminary theoretical model. The comparative international study showed that, Finnish students were more satisfied and evaluated their clinical placements and supervision with higher scores than students in the United Kingdom (UK). The difference between groups was statistical highly significant (p= 0.000). In the UK, clinical placements were longer but students met their nurse teachers less frequently than students in Finland. Arrangements for supervision were similar. This research process has produced the evaluation scale (CLES), which can be used in research and quality assessments of clinical learning environment and supervision in Finland and in the UK. CLES consists of 27 items and it is sub-divided into five sub-dimensions. Cronbach's alpha coefficient varied from high 0.94 to marginal 0.73. CLES is a compact evaluation scale and user-friendliness makes it suitable for continuing evaluation.

Emotions in a Web-based Learning Environment

The aim of this thesis was to examine emotions in a web-based learning environment (WBLE). Theoretically, the thesis was grounded on the dimensional model of emotions. Four empirical studies were conducted. Study I focused on students’ anxiety and their self-efficacy in computer-using situations. Studies II and III examined the influence of experienced emotions on students’ collaborative visible and non-collaborative invisible activities and lurking in a WBLE. Study II also focused on the antecedents of the emotions students experience in a web-based learning environment. Study IV concentrated on clarifying the differences between emotions experienced in face-to-face and web-based collaborative learning. The results of these studies are reported in four original research articles published in scientific journals. The present studies demonstrate that emotions are important determinants of student behaviour in a web-based learning, and justify the conclusion that interactions on the web can and do have an emotional content. Based on the results of these empirical studies, it can be concluded that the emotions students experience during the web-based learning result mostly from the social interactions rather than from the technological context. The studies indicate that the technology itself is not the only antecedent of students’ emotional reactions in the collaborative web-based learning situations. However, the technology itself also exerted an influence on students’ behaviour. It was found that students’ computer anxiety was associated with their negative expectations of the consequences of using technology-based learning environments in their studies. Moreover, the results also indicated that student behaviours in a WBLE can be divided into three partially overlapping classes: i) collaborative visible ii) non-collaborative invisible activities, and iii) lurking. What is more, students’ emotions experienced during the web-based learning affected how actively they participated in such activities in the environment. Especially lurkers, i.e. students who seldom participated in discussions but frequently visited the online environment, experienced more negatively valenced emotions during the courses than did the other students. This result indicates that such negatively toned emotional experiences can make the lurking individuals less eager to participate in other WBLE courses in the future. Therefore, future research should also focus more precisely on the reasons that cause individuals to lurk in online learning groups, and the development of learning tasks that do not encourage or permit lurking or inactivity. Finally, the results from the study comparing emotional reactions in web-based and face-to-face collaborative learning indicated that the learning by means of web-based communication resulted in more affective reactivity when compared to learning in a face-to-face situation. The results imply that the students in the web-based learning group experienced more intense emotions than the students in the face-to-face learning group.The interpretations of this result are that the lack of means for expressing emotional reactions and perceiving others’ emotions increased the affectivity in the web-based learning groups. Such increased affective reactivity could, for example, debilitate individual’s learning performance, especially in complex learning tasks. Therefore, it is recommended that in the future more studies should be focused on the possibilities to express emotions in a text-based web environment to ensure better means for communicating emotions, and subsequently, possibly decrease the high level of affectivity. However, we do not yet know whether the use of means for communicating emotional expressions via the web (for example, “smileys” or “emoticons”) would be beneficial or disadvantageous in formal learning situations. Therefore, future studies should also focus on assessing how the use of such symbols as a means for expressing emotions in a text-based web environment would affect students’ and teachers’ behaviour and emotional state in web-based learning environments.

Matematiikan perusopetuksen internet-aineiston tuottaminen

Tämän diplomityön tarkoituksena on kuvata Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa matematiikan perusopetuksen virtuaaliympäristöä pedagogisesti toimivana oppimisympäristönä. Matematiikan virtuaalimateriaali on luotu tukemaan lähiopetusta matematiikan perusopetuksessa. Virtuaalimateriaalin kehittämisessä tähdätään pedagogiseen osaamiseen ja järjestelmän toimintalogiikan kehittämiseen sisällönhallintatyökalujen avulla. Opiskelun ja opetuksen kansainvälistymisen myötä on kehitetty perusmatematiikan virtuaaliympäristöä niin, että järjestelmä tarjoaa yliopiston opettajille ja suomalaisille sekä ulkomaalasille opiskelijoille yhteisen perusmatematiikan virtuaaliympäristön. Kehityksen tuloksena on saatu järjestelmä, joka hyödyntää tietoverkkoja kuten Wikipediaa verkko-opetuksen aputyökaluna.

Datanomiopiskelijat sosiaalisen median käyttäjinä

Tutkimukseni aiheena on tarkastella datanomiopiskelijoita sosiaalisen median käyttäjinä. Sosiaalisen median käyttö opetuksessa on nykypäivänä jo aika yleistä. Erilaisia sosiaalisen median keinoja käytetään jo kaikilla oppiasteilla. Opettajan on tärkeää tuntea eri palvelujen tarkoitukset ja soveltuvuus opetustilanteeseen. Työn tarkoitus on tutkia sosiaalisen median palveluja kuudesta eri näkökulmasta, jotka tukevat opetusta ja oppimista. Näitä ovat verkostoitumispalvelut, virtuaalimaailmat, sisällöllinen kirjoittaminen, verkko-oppimisympäristöt, videoverkkopalvelut ja verkkoviestintäpalvelut. Työssä tutkitaan Lappeenrannan Palvelualojen koulun datanomiopiskelijoiden sosiaalisen median palvelujen käyttämistä sekä kysytään käyttöaktiivisuutta ja mielipidettä palvelujen käyttämiseen opetuksessa. Tutkimustulokset antavat kuvan siitä, minkälaisia sosiaalisen median palveluja opiskelijat käyttävät. Tutkimus osoittaa, että datanomiopiskelijat käyttävät sosiaalisen median palveluja ahkerasti, erityisesti wikiä, blogia ja pikaviestimiä sekä Moodle-oppimisympäristöä. Tutkimuksen perusteella voidaan kehittää opetuksen laatua ja opetusmenetelmiä sosiaalisen median opetuskäyttöä tukevaksi. Opettajan rooli muuttuu sosiaalisen median palvelujen käytön myötä yhä enemmän ohjaavaksi ja tasa-arvoiseksi opiskelijoiden kanssa. Opetus muuttuu yhteisöllisemmäksi ja verkostoituneemmaksi. Opettajan ja opiskelijoiden vuorovaikutustaitojen merkitys korostuu. Myös tulevaisuuden haasteet ja ennen kaikkea mahdollisuudet nousevat esiin. Opetuksen suunnittelussa on hyvä pystyä huomioimaan uudet mahdollisuudet ja käyttää niitä kattavasti.

Virtual technology and haptic interface solutions for design and control of mobile working machines

Commercially available haptic interfaces are usable for many purposes. However, as generic devices they are not the most suitable for the control of heavy duty mobile working machines like mining machines, container handling equipment and excavators. Alternative mechanical constructions for a haptic controller are presented and analysed. A virtual reality environment (VRE) was built to test the proposed haptic controller mechanisms. Verification of an electric motor emulating a hydraulic pump in the electro-hydraulic system of a mobile working machine is carried out. A real-time simulator using multi-body-dynamics based software with hardware-in-loop (HIL) setup was used for the tests. Recommendations for further development of a haptic controller and emulator electric motor are given.

University students’ regulation of learning and text processing – examples from medical and teacher education

The general aim of the thesis was to study university students’ learning from the perspective of regulation of learning and text processing. The data were collected from the two academic disciplines of medical and teacher education, which share the features of highly scheduled study, a multidisciplinary character, a complex relationship between theory and practice and a professional nature. Contemporary information society poses new challenges for learning, as it is not possible to learn all the information needed in a profession during a study programme. Therefore, it is increasingly important to learn how to think and learn independently, how to recognise gaps in and update one’s knowledge and how to deal with the huge amount of constantly changing information. In other words, it is critical to regulate one’s learning and to process text effectively. The thesis comprises five sub-studies that employed cross-sectional, longitudinal and experimental designs and multiple methods, from surveys to eye tracking. Study I examined the connections between students’ study orientations and the ways they regulate their learning. In total, 410 second-, fourth- and sixth-year medical students from two Finnish medical schools participated in the study by completing a questionnaire measuring both general study orientations and regulation strategies. The students were generally deeply oriented towards their studies. However, they regulated their studying externally. Several interesting and theoretically reasonable connections between the variables were found. For instance, self-regulation was positively correlated with deep orientation and achievement orientation and was negatively correlated with non-commitment. However, external regulation was likewise positively correlated with deep orientation and achievement orientation but also with surface orientation and systematic orientation. It is argued that external regulation might function as an effective coping strategy in the cognitively loaded medical curriculum. Study II focused on medical students’ regulation of learning and their conceptions of the learning environment in an innovative medical course where traditional lectures were combined wth problem-based learning (PBL) group work. First-year medical and dental students (N = 153) completed a questionnaire assessing their regulation strategies of learning and views about the PBL group work. The results indicated that external regulation and self-regulation of the learning content were the most typical regulation strategies among the participants. In line with previous studies, self-regulation wasconnected with study success. Strictly organised PBL sessions were not considered as useful as lectures, although the students’ views of the teacher/tutor and the group were mainly positive. Therefore, developers of teaching methods are challenged to think of new solutions that facilitate reflection of one’s learning and that improve the development of self-regulation. In Study III, a person-centred approach to studying regulation strategies was employed, in contrast to the traditional variable-centred approach used in Study I and Study II. The aim of Study III was to identify different regulation strategy profiles among medical students (N = 162) across time and to examine to what extent these profiles predict study success in preclinical studies. Four regulation strategy profiles were identified, and connections with study success were found. Students with the lowest self-regulation and with an increasing lack of regulation performed worse than the other groups. As the person-centred approach enables us to individualise students with diverse regulation patterns, it could be used in supporting student learning and in facilitating the early diagnosis of learning difficulties. In Study IV, 91 student teachers participated in a pre-test/post-test design where they answered open-ended questions about a complex science concept both before and after reading either a traditional, expository science text or a refutational text that prompted the reader to change his/her beliefs according to scientific beliefs about the phenomenon. The student teachers completed a questionnaire concerning their regulation and processing strategies. The results showed that the students’ understanding improved after text reading intervention and that refutational text promoted understanding better than the traditional text. Additionally, regulation and processing strategies were found to be connected with understanding the science phenomenon. A weak trend showed that weaker learners would benefit more from the refutational text. It seems that learners with effective learning strategies are able to pick out the relevant content regardless of the text type, whereas weaker learners might benefit from refutational parts that contrast the most typical misconceptions with scientific views. The purpose of Study V was to use eye tracking to determine how third-year medical studets (n = 39) and internal medicine residents (n = 13) read and solve patient case texts. The results revealed differences between medical students and residents in processing patient case texts; compared to the students, the residents were more accurate in their diagnoses and processed the texts significantly faster and with a lower number of fixations. Different reading patterns were also found. The observed differences between medical students and residents in processing patient case texts could be used in medical education to model expert reasoning and to teach how a good medical text should be constructed. The main findings of the thesis indicate that even among very selected student populations, such as high-achieving medical students or student teachers, there seems to be a lot of variation in regulation strategies of learning and text processing. As these learning strategies are related to successful studying, students enter educational programmes with rather different chances of managing and achieving success. Further, the ways of engaging in learning seldom centre on a single strategy or approach; rather, students seem to combine several strategies to a certain degree. Sometimes, it can be a matter of perspective of which way of learning can be considered best; therefore, the reality of studying in higher education is often more complicated than the simplistic view of self-regulation as a good quality and external regulation as a harmful quality. The beginning of university studies may be stressful for many, as the gap between high school and university studies is huge and those strategies that were adequate during high school might not work as well in higher education. Therefore, it is important to map students’ learning strategies and to encourage them to engage in using high-quality learning strategies from the beginning. Instead of separate courses on learning skills, the integration of these skills into course contents should be considered. Furthermore, learning complex scientific phenomena could be facilitated by paying attention to high-quality learning materials and texts and other support from the learning environment also in the university. Eye tracking seems to have great potential in evaluating performance and growing diagnostic expertise in text processing, although more research using texts as stimulus is needed. Both medical and teacher education programmes and the professions themselves are challenging in terms of their multidisciplinary nature and increasing amounts of information and therefore require good lifelong learning skills during the study period and later in work life.

Virtuaalitodellisuuslaboratorion laiteympäristön kehittäminen - ohjaimet ja ohjelmistot

Tämä diplomityö on tehty osana HumanICT-projektia, jonka tavoitteena on kehittää uusi, virtuaalitekniikoita hyödyntävä, työkoneiden käyttäjäliityntöjen suunnittelumenetelmä. Työn tarkoituksena oli kehittää VTT:n Tuotteet ja tuotanto tutkimusyksikköön kuluvan Ihminen-kone-turvallisuus ryhmän nykyistä virtuaalitodellisuuslaboratoriota siten, että sitä voidaan käyttää työkoneiden suunnittelussa sekä monipuolisissa ergonomiatarkasteluissa. Itse ympäristön kehittäminen pitää sisällään uuden ohjainjärjestelmän suunnittelun sekä sen implementoinnin nykyisin käytössä olevaan virtuaaliympäristöön. Perinteisesti ohjaamosimulaattorit ovat olleet sovelluskohteisiin räätälöityjä, joten ne ovat kalliita ja niiden konfiguroinnin muuttaminen on vaikeaa, joskus jopa mahdotonta. Tämän työntarkoituksena oli kehittää PC-tietokoneeseen ja yleiseen käyttöjärjestelmään perustuva ohjainjärjestelmä, joka on nopeasti kytkettävissä erilaisiin virtuaaliympäristön sovelluksiin, kuten ohjaamomalleihin. Työssä tarkasteltiin myös tapoja mallintaa fysikaalisia ilmiöitä reaaliaikasovelluksissa, eli on-line simuloinnissa. Tämän tarkastelun perusteella etsittiin ja valittiin jatkokäsittelyyn ohjelmistoja, joiden reaaliaikaisen dynamiikan simulointialgoritmitolivat kaikkein kehittyneimpiä ja monipuolisia.

Matematiikan opetuksen virtuaaliympäristöjen pedagoginen käyttö

Tämän kandityön tarkoituksena on selvittää ja kehittää Lappeenrannan teknillisen yliopiston sovelletun matematiikan laitoksella luotua virtuaalimateriaalin käyttöä eri kohderyhmille sopivaksi sekä käyttäjäystävällisemmäksi. Matematiikan virtuaalimateriaali on luotu tukemaan lähiopetusta matematiikan perusopetuksessa. Matematiikan virtuaalimateriaalin hallintaympäristöä on kehitetty vuodesta 2001. Järjestelmää sekä sen opiskelumateriaalia on kehitetty opettajien ja opiskelijoiden avulla. Järjestelmä kattaa teknillisen yliopiston eri osastojen matematiikan peruskurssien materiaalit. Sen käytöllä opettajat voivat hankkia itselleen lisää aikaa opetuksen suunnitteluun materiaalin luomisen nopeutuessa, koska opetusmateriaali voidaan nopeasti kasata valmiista tehtävistä ja teoriaosioista. Opiskelijoiden kannalta hyvätasoinen oppimateriaali on jatkuvasti saatavilla ja sen avulla on myös helppo opiskella hyvien hakutoimintojen ansiosta.

Visualisointiympariston suunnittelu

Diplomityossa kartoitetaan Visualisointiympäristön rakentamiseen ja toteuttamiseen soveltuvia tekniikoita. Kartoituksen perusteella laadittiin lista tarvittavista komponenteista Visualisointiympäristön toteuttamiseksi Lappeenrannan teknillisen yliopiston konetekniikan osastolle mekatroniikan ja virtuaalisuunnittelun laboratoriolle. Työssä tarkastellaan keinotodellisuuden ulottuvuuksia ja esitellään sen hyödyntämismahdollisuuksia eri aloilla nyt ja tulevaisuudessa. Keinotodellisuuteen liittyvät tekniikat eri toteuttamistapoineen esitellaan käyttäen esimerkkeinä tällä hetkellä markkinoilla olevia tuotteita. Lopuksi arvioitiin virtuaalitekniikan kehitystä ja sen merkitystä tulevaisuudessa. Tutkimus osoittaa, etta keinotodellisuudelle löytyy runsaasti sovelluksia eri aloilla, ja edullisen PC-tekniikan kehittyessä kustannukset laskevat jatkuvasti, jolloin vähitellen keinotodellisuus yleistyy.

Virtuaalitekniikoiden ja riskianalyysin käyttö kivenmurskainten tuotekehityksessä

Tässä työssä keskitytään Metso Mineralsin valmistamien tuotteiden suunnitteluympäristöön ja erityisesti sen kehittämismahdollisuuksiin uusien teknologioiden avulla. Käyttövarmuuden parantamiseksi yksi potentiaalisimmista keinoista on parantaa laitteiden huollettavuutta. Tyypillisesti huollettavuuden verifiointi tapahtuu vasta prototyyppien testauksessa työmaaolosuhteissa, jolloin havaittujen ongelmien muuttaminen on hankalaa. Siksi huollettavuuteen tulisi kiinnittää enemmän huomiota jo tuotekehitysvaiheessa. Tässä työssä selvitetään virtuaalitekniikoiden tarjoamia mahdollisuuksia em. asioiden parantamiseksi. Työn toisena osakokonaisuutena tutkitaan riskianalyysien kehittämismahdollisuuksia. Tavoitteena on kehittää toimiva menetelmä riskianalyysin suorittamiseen virtuaaliprototyyppien avulla ja testata kaupallisten riskianalyysiin tarkoitettujen sovellusten käyttöä. Lopuksi tarkastellaan vielä uusien menetelmien integrointia osaksi tuotekehitysprosessia. Tehtyjen Case-tutkimusten perusteella havaittiin, että virtuaaliympäristöjen ja -tekniikoiden avulla saavutetaan hyötyä tuotekehityksen varhaisessa vaiheessa. Kyselytutkimuksesta saadun palautteen perusteella virtuaalitekniikoiden sovelluksille annettiin asteikolla 1–5 yleisarvosanaksi keskimäärin kolme. Virtuaalitekniikoiden ja riskianalyysien yhteiskäyttöä testattiin onnistuneesti, mutta tämä vaatii vielä kehittämistä.

E-portfoliojärjestelmien vertailu rajapintojen näkökulmasta

Työssä tutustutaan erilaisiin e-portfoliojärjestelmiin, niiden ominaisuuksiin ja toiminnallisuuksiin sekä vertaillaan valittuja e-portfoliojärjestelmiä keskenään yhteensopivuuden ja -toimivuuden näkökulmasta yliopistomaailmassa. Tavoitteena on valita e-portfoliojärjestelmistä monipuolisin ja opiskelijaystävällisin järjestelmä. Järjestelmän tulee tukea opiskelijan elinikäistä oppimista. E-portfolio on sähköisessä muodossa oleva omien töiden kokoelma ja sitä hallitaan e-portfoliojärjestelmällä. E-portfoliojärjestelmissä tärkeässä roolissa ovat portfoliospesifikaatiot, jotka mahdollistavat e-portfolion siirtämisen sellaisenaan toiseen järjestelmään rajapintojen kautta. Työssä ei keskitytä henkilökohtaiseen oppimisympäristöön, joka on käsitteenä laajempi kuin e-portfolio. Työssä vertailtiin avoimeen lähdekoodiin perustuvia, web-pohjaisia e-portfoliojärjestelmiä ja tutkittiin niiden tarjoamaa mahdollisuutta portfolioiden siirtoon ja tuomiseen. Lisäksi tarkasteltiin järjestelmien integroituvuutta muihin järjestelmiin, kuten virtuaalisiin oppimisympäristöihin. Vertailun tuloksena monipuolisin ja opiskelijaystävällisin e-portfoliojärjestelmä on Mahara ja yleisin portfoliospesifikaatio Leap2A.