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.

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 €.

Design and analysis of a transversal-flux switched-reluctance-linear-machine pole-pair

The Switched Reluctance technology is probably best suited for industrial low-speed or zerospeed applications where the power can be small but the torque or the force in linear movement cases might be relatively high. Because of its simple structure the SR-motor is an interesting alternative for low power applications where pneumatic or hydraulic linear drives are to be avoided. This study analyses the basic parts of an LSR-motor which are the two mover poles and one stator pole and which form the “basic pole pair” in linear-movement transversal-flux switchedreluctance motors. The static properties of the basic pole pair are modelled and the basic design rules are derived. The models developed are validated with experiments. A one-sided one-polepair transversal-flux switched-reluctance-linear-motor prototype is demonstrated and its static properties are measured. The modelling of the static properties is performed with FEM-calculations. Two-dimensional models are accurate enough to model the static key features for the basic dimensioning of LSRmotors. Three-dimensional models must be used in order to get the most accurate calculation results of the static traction force production. The developed dimensioning and modelling methods, which could be systematically validated by laboratory measurements, are the most significant contributions of this thesis.

Vaihtosuuntaajan reaaliaikainen lämpömalli

Vaihtosuuntaajan IGBT-moduulin liitosten lämpötiloja ei voida suoraan mitata, joten niiden arviointiin tarvitaan reaaliaikainen lämpömalli. Tässä työssä on tavoitteena kehittää tähän tarkoitukseen C-kielellä implementoitu ratkaisu, joka on riittävän tarkka ja samalla mahdollisimman laskennallisesti tehokas. Ohjelmallisen toteutuksen täytyy myös sopia erilaisille moduulityypeille ja sen on tarvittaessa otettava huomioon saman moduulin muiden sirujen lämmittävä vaikutus toisiinsa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella valitaan olemassa olevista lämpömalleista käytännön toteutuksen pohjaksi lämpöimpedanssimatriisiin perustuva malli. Lämpöimpedanssimatriisista tehdään Simulink-ohjelmalla s-tason simulointimalli, jota käytetään referenssinä muun muassa implementoinnin tarkkuuden verifiointiin. Lämpömalli tarvitsee tiedon vaihtosuuntaajan häviöistä, joten työssä on selvitetty eri vaihtoehtoja häviölaskentaan. Lämpömallin kehittäminen s-tason mallista valmiiksi C-kieliseksi koodiksi on kuvattu tarkasti. Ensin s-tason malli diskretoidaan z-tasoon. Z-tason siirtofunktiot muutetaan puolestaan ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöiksi. Työssä kehitetty monen aikatason lämpömalli saadaan jakamalla ensimmäisen kertaluvun differenssiyhtälöt eri aikatasoille suoritettavaksi sen mukaan, mikä niiden kuvaileman termin vaatima päivitysnopeus on. Tällainen toteutus voi parhaimmillaan kuluttaa alle viidesosan kellojaksoja verrattuna suoraviivaiseen yhden aikatason toteutukseen. Implementoinnin tarkkuus on hyvä. Implementoinnin vaatimia suoritusaikoja testattiin Texas Instrumentsin TMS320C6727- prosessorilla (300 MHz). Esimerkkimallin laskemisen määritettiin kuluttavan vaihtosuuntaajan toimiessa 5 kHz kytkentätaajuudella vain 0,4 % prosessorin kellojaksoista. Toteutuksen tarkkuus ja laskentakapasiteetin vähäinen vaatimus mahdollistavat lämpömallin käyttämisen lämpösuojaukseen ja lisäämisen osaksi muuta jo prosessorilla olemassa olevaa systeemiä.

Innovations of ageing and societal transition : Dynamics of change of the socio-technical regime of ageing

The purpose of this dissertation is to examine the dynamics of the socio-technical system in the field of ageing. The study stems from the notion that the ageing of the population as a powerful megatrend has wide societal effects, and is not just a matter for the social and health sector. The central topic in the study is change: not only the age structures and structures of society are changing, but also at the same time there is constant development, for instance, in technologies, infrastructures and cultural perceptions. The changing concept of innovation has widened the understanding of innovations related to ageing from medical and assistive technological innovations to service and social innovations, as well as systemic innovations at different levels, which means the intertwined and co-evolutionary change in technologies, structures, services and thinking models. By the same token, the perceptions of older people and old age are becoming more multi-faceted: old age is no longer equated to illnesses and decline, but visions of active ageing and a third age have emerged, which are framed by choices, opportunities, resources and consumption in later life. The research task in this study is to open up the processes and mechanisms of change in the field of ageing, which are studied as a complex, multi-level and interrelated socio-technical system. The question is about co-effective elements consisting of macro-level landscape changes, the existing socio-technical regime (the rule system, practices and structures) and bottom-up niche-innovations. Societal transitions do not account for the things inside the regime alone, or for the long-term changes in the landscape, nor for the radical innovations, but for the interplay between all these levels. The research problem is studied through five research articles, which offer micro-level case studies to macro-level phenomenon. Each of the articles focus on different aspects related to ageing and change, and utilise various datasets. The framework of this study leans on the studies of socio-technical systems and multi-level perspective on transitions mainly developed by Frank Geels. Essential factors in transition from one socio-technological regime to another are the co-evolutionary processes between landscape changes, regime level and experimental niches. Landscape level changes, like the ageing of the population, destabilise the regime in the forms of coming pressures. This destabilization offers windows for opportunity to niche-innovations outside or at fringe of the regime, which, through their breakthrough, accelerate the transition process. However, the change is not easy because of various kinds of lock-ins and inertia, which tend to maintain the stability of the regime. In this dissertation, a constructionist approach of society is applied leaning mainly to the ideas of Anthony Giddens’ theory of structuration, with the dual nature of structures. The change is taking place in the interplay between actors and structures: structures shape people’s practices, but at the same time these practices constitute and reproduce social systems. Technology and other material aspects, as part of socio-technical systems, and the use of them, also take part in the structuration process. The findings of the study point out that co-evolutionary and co-effective relationships between economic, cultural, technological and institutional fields, as well as relationships between landscape changes, changes in the local and regime-level practices and rule systems, are a very complex and multi-level dynamic socio-technical phenomenon. At the landscape level of ageing, which creates the pressures and triggers to the regime change, there are three remarkable megatrends: demographic change, changes in the global economy and the development of technologies. These exert pressures to the socio-technical regime, which as a rule system is experiencing changes in the form of new markets and consumer habits, new ways of perceiving ageing, new models of organising the health care and other services and as new ways of considering innovation and innovativeness. There are also inner dynamics in the relationships between these aspects within the regime. These are interrelated and coconstructed: the prevailing perceptions of ageing and innovation, for instance, reflect the ageing policies, innovation policies, societal structures, organising models, technology and scientific discussion, and vice versa. Technology is part of the inner dynamics of the sociotechnological regime. Physical properties of the artefacts set limitations and opportunities with regard to their functions and uses. The use of and discussion about technology, contributes producing and reproducing the perceptions of old age. For societal transition, micro-level changes are also needed, in form of niche-innovations, for instance new services, organisational models or new technologies, Regimes, as stabilitystriven systems, tend to generate incremental innovations, but radically new innovations are generated in experimental niches protected from ‘normal’ market selection. The windows of opportunity for radical novelties may be opened if the circumstances are favourable for instance by tensions in the socio-technical regime affected by landscape level changes. This dissertation indicates that a change is taking place, firstly, in the dynamic interactionbetween levels, as a result of purposive action and governance to some extent. Breaking the inertia and using the window of opportunity for change and innovation offered by dynamics between levels, presupposes the actors’ special capabilities and actions such as dynamic capabilities and distance management. Secondly, the change is taking place the socio-technological negotiations inside the regime: interaction between technological and social, which is embodied in the use of technology. The use of technology includes small-level contextual scripts that also participate in forming broader societal scripts (for instance defining old age at the society level), which in their turn affect the formation of policies for innovation and ageing. Thirdly, the change is taking place by the means of active formation of the multi-actor innovation networks, where the role of distance management is crucial to facilitate the communication between actors coming from different backgrounds as well as to help the niches born outside the regime to utilise the window of opportunity offered by regime destabilisation. This dissertation has both theoretical and practical contributions. This study participates in the discussion of action-oriented view on transition by opening up of the socio-technological, coevolutionary processes of the multi-faceted phenomenon of ageing, which has lacked systematic analyses. The focus of this study, however, is not on the large-scale coordination and governance, but rather on opening up the incremental elements and structuration processes, which contribute to the transition little by little, and which can be affected to. This increases the practical importance of this dissertation, by highlighting the importance of very tiny, everyday elements in the change processes in the long run.

Esimiehen ydinkompetenssit tuloksen ja työtyytyväisyyden selittäjänä – Case S-market

Työn tarkoituksena on kehittää suorittavalle esimiestasolle työkalu, millä voidaan mitata esimiehen kompetensseja. S-market esimiehen ydinosaamiset työssä jakautuvat kahteen kokonaisuuteen vuorovaikutus- ja ketjuyksikön johtamiseen. Työn tavoitteena on myös tarkastella millä esimiehen ydinosaamisella on merkitystä työtyytyväisyyteen ja yrityksen tulokseen. Tutkimus on kvantitatiivinen ja sen aineisto on verkkokyselylomakkeen avulla kerätystä 129 vastauksesta. Verkkokyselylomakkeen väittämät ovat rakennettu esimiestyön kompetensseista, jotka pohjautuvat tutkielman teoriaan. Verkkokyselyn, työtyytyväisyyden ja tuloksen lukuarvot on analysoitu tilastollisella tulostenkäsittelyohjelmalla, SPSS:llä. Työtyytyväisyystulokset ovat koottu tutkimukseen osallistuneen viidentoista S-marketin työtyytyväisyystutkimuksen tuloksista vuodelta 2008. Tuloksen mittareina tutkielmassa on käytetty samojen S-markettien työtehokkuutta ja toimintakateprosenttia vuodelta 2008. Työn tulokset vahvistivat sen, että esimiestyöllä on suora syy-seuraussuhde työtyytyväisyyteen ja tuloksellisuuteen. Tutkimustuloksien perusteella esimieskäyttämisen vaikutus työtyytyväisyyden kokemiseen on vahva. Hyvällä vuorovaikutusjohtamisella tuloksien perusteella oli vaikutusta työtyytyväisyyteen. Tuloksista kävi ilmi, että työtyytyväisyyteen esimiehen kompetensseista eniten vaikuttivat yksilöllinen huomiointi, tavoitteisiin kannustaminen ja motivointi sekä asiakaslähtöisyys. Tuloksen mittareihin eniten vaikutti tulos- ja tavoitejohtaminen. Tuloksellisuuteen vaikuttavat tutkimuksen mukaan esimiehen jämäkkä ja vaativa tavoitteisiin ohjaava toiminta sekä päätöksenteko ja organisointikyky. Tarkempien ja täsmällisimpien S-market esimiehen kompetenssien löytämiseksi kehitysehdotuksena tutkielmassa on laajemman tutkimusaineiston käsittely neljän faktorin avulla.

Työntömastotrukkien tuotannon optimointi

Tutkimuksessa luodaan Tuko Logistics Oy:n työntömastotrukkien toimintaa opti-moivia toimintaehdotuksia varastonohjausjärjestelmästä saatavan työntömastotruk-kidatan pohjalta. Tutkimus on toteutettu haastattelututkimuksena ja käyttäen apuna tieteellisiä julkaisuja. Tehtävien lomittamistutkimuksen ja loogiseen päättelyn tulok-sena on luotu kaksi toimintaehdotusta: A ja B. Toimintaehdotusten vaikutuksia van-haan järjestelmään verrataan mittareilla, joista osa on tehty jonoteorian jonomallien laskukaavojen pohjalta. Mittareita ovat: tehdyt tehtävät tunnissa, tuottamattoman ajon suhde tuottavaan, normaalitehtäväjonon pituus ja normaalitehtäväjonon koko-naisodotusaika. Toimintaehdotus B osoittautuu tehokkaammaksi ehdotukseksi, mutta Toimintaehdotus A:lla voi varmistaa tehtävien riittämisen työntömastotrukeille. Tut-kimuksessa ehdotetaan myös muita työntömastotrukkien toimintaa optimoivia muu-toksia, jotka voidaan ottaa käyttöön jokaisessa toimintamallissa.

Etätyön käyttöönoton haasteet - esimiesnäkökulma

Työ käsittelee etätyön käyttöönoton haasteita esimiestason näkökulmasta. Työssä käsitellään myös etätyön käyttöönottovaiheessa ilmeneviä paradoksimaisia tilanteita ja niiden ilmenemistä. Tutkimus on suoritettu kvalitatiivisena haastattelututkimuksena.

Biopolttoaineiden saatavuus ja hankintalogistiikka Kaakkois-Suomessa

"Biopolttoaineiden saatavuus ja hankintalogistiikka Kaakkois-Suomessa" -hankkeen tavoitteena oli tuottaa ajantasaista ja paikkaan sidottua tietoa energiatuotantoon soveltuvan biomassan saatavuudesta ja biomassapotentiaalin tehokkaan käytön mahdollistavasta logistiikkajärjestelmästä Kaakkois-Suomen alueella. Tarkastelussa mukana olleet polttoaineet eli metsä- ja peltobiomassat sekä turve ovat ns. paikallisia polttoaineita, joiden hankinta tapahtuu maaseudulta, ensisijaisesti mahdollisimman läheltä kutakin käyttöpaikkaa. Hankkeessa tutkittiin mahdollisuuksia lisätä paikallista polttoaineenhankintaa, kuljetusmääriä ja -kalustoa järkevästi 2010-luvulla toteutettavan energiapolitiikan myötä kasvavan polttoainetarpeen puitteissa. Rautatie- ja vesitiekuljetusten hyödyntämistä logistiikassa tutkittiin kahden tapaustutkimuksen avulla. Tutkittavia asioita olivat myös tuotantoketjujen lisääntyvä työvoimatarve sekä maantieteellisesti laajenevan raaka-ainehankinnan kasvihuonekaasupäästöistä aiheutuvat ympäristövaikutukset. Tärkeimpinä tuloksina saatiin tietoa siitä, kuinka laajalle alueelle biopolttoaineiden hankinta eri asiantilojen vallitessa Kaakkois-Suomen alueella ulottuu, ja millaisia hankintalogistiikkaan liittyviä ratkaisuja voidaan ottaa käyttöön alueellisen polttoainepulan muodostuessa. Logistiikan kannalta Kaakkois-Suomen etuja ovat monipuoliset kuljetusverkostot, mutta toisaalta varsinkin hyvät yhteydet ulkomaille rajoittavat paikallisesti investointiaktiivisuutta bioenergian tuotanto- ja käsittelykaluston osalta. Lisäksi maaseudun yrittäjien keskuudessa epävarmuutta aiheuttavat heilahtelevat raakapuumarkkinat ja muuttuva energiatukipolitiikka.

[Ungdomsdrömmar] : [Dreams of long ago]

Soitinnus: lauluääni (tenori), orkesteri.

Viva la mamma : eli Oopperan ihanuus ja kurjuus : kaksinäytöksinen ooppera = eller Operans härlighet och elände : opera i två akter

Sibelius-Akatemian konserttisarja 12.2.1981.

[Luonnotar]

Soitinnus: lauluääni (sopraano), orkesteri.

[Tuonelan joutsen]

Soitinnus: orkesteri.

[Myrsky]

Soitinnus: orkesteri.