Tampere University of Technology Institute of Software Systems

Transkriptio

1 Tampere University of Technology Institute of Software Systems (toim.) Tietotekniikka opetuksen tukena ohjelmistotekniikan laitoksella Report 27 November 2001

2

3 Tampere University of Technology Software Systems Laboratory Report 27 Tietotekniikka opetuksen tukena ohjelmistotekniikan laitoksella (toim.)

4

5 Alkusanat Monella ohjelmistotekniikan opettajalla on tapana helpottaa työtehtäviään erilaisten tietotekniikan sovellusten avulla. Pienimuotoiset kokeilut eivät välttämättä jalostu pitkäaikaiseen tai yleiseen käyttöön, mutta niiden avulla voidaan löytää apukeinoja, jotka ratkaisevat myös suurempia ongelmia. Silti hyvätkin ratkaisut jäävät usein vain tekijän omaan tietoon. Opettaja ei itse pidä menetelmäänsä erikoisena tai ajattele sen soveltuvan muuhun käyttöön. Niinpä eri paikoissa pyörää keksitään yhä uudelleen ja samoja virheitä toistetaan moneen kertaan. Tämä laitosraportti kokoaa yhteen käytäntöjä ja kokemuksia kurssien hallinnoinnin, opetuksen, oppimisen ja toimintatapojen kehittämisestä tietotekniikan avulla. Raporttiin on kerätty tietoja sellaisista vuosien työkaluista ja kokeilluista käytännöistä, jotka Tampereen teknillisen korkeakoulun ohjelmistotekniikan laitoksen henkilökunta on arvioinut hyödyllisiksi. Toiset kokeiluista ovat olleet enemmän, toiset vähemmän onnistuneita. Jokainen niistä on silti tallennettu tähän raporttiin, jotta saatua tietoa voitaisiin hyödyntää jälkeenpäin. Useimmat esitellyt ratkaisut tai toteutusten takana olevat ajatukset ja ongelmanratkaisukeinot ovat hyödynnettävissä myös muualla kuin esitellyissä yhteyksissä. Todennäköisesti muutkin kuin ohjelmistotekniikan opetukseen keskittyneet lukijat löytävät näistä kokeiluista ideoita, joita he voivat kehittää ja soveltaa omien opetustehtäviensä tueksi. Tampereella Tampereen teknillinen korkeakoulu Ohjelmistotekniikan laitos

6 4 Alkusanat

7 Sisältö 1 Tietotekniikan yleinen käyttö kursseilla Historiaa sähköpostista uutisiin...2 Hannu-Matti Järvinen 1.2 Seitin käyttöönotto...3 Hannu-Matti Järvinen 1.3 Verkon käyttö ohjelmistotekniikan laitoksen opetuksessa Seittiohjelmoinnin kurssin välpät...7 Vespe Savikko 2 WWW tiedonvälityksessä Ennakkoilmoittautuminen kurssin harjoitustyöhön...12 Jyke Jokinen 2.2 Yleisötilaisuuksien ilmoittautumisjärjestelmä...13 Manu Setälä, 2.3 Kurssipalautteen kerääminen Opinto-oppaan päivitysjärjestelmä...17 Juhana Helovuo 2.5 KuHa-kurssinhallintajärjestelmä...18 Jarmo Palviainen 3 Suoritusten seuranta ja käsittely Viikkoharjoitusten kirjaus ja seurantajärjestelmä...24 Jyke Jokinen 3.2 Osasuoritusten tallennus ja seuranta...25 Manu Setälä 3.3 Kokonaissuoritusten koonti ja arkistointi...26 Hannu-Matti Järvinen 4 Harjoitustöiden laadun kehittäminen C++-kielen tyylianalysaattori Style , Toni Uimonen 4.2 Muistinhallintaa avustava kirjasto Tutnew...48 Matti Rintala 4.3 Automaattinen tarkastustyökalu Ceilidh...56

8 4.4 Ohjelmointiharjoitustöiden kopiopaljastin Plakki...61 Toni Uimonen, 5 Harjoitustehtävien palautus ja hallinta Viikkoesseiden numerointi...66 Jyke Jokinen, Manu Setälä 5.2 Sähköpostipalautusten ja tarkastustilanteen hallinta Kaksivaiheinen harjoitustöiden automaattitarkastus sekä tarkastusprosessin hallinta Semi-automatic Exercise Checking via the Internet...82 Masahiko Ide 5.5 Tietorakenteiden kurssin jatkoautomatisointi WWW-opetusmateriaalit Titepk:n etäopetusmateriaali ( 6.2 Geneerinen toimintatapamalli HYTT ( Jari Peltonen 7 Yhteistyöopetushankkeet Videoluentojen avulla TKK:lta TTKK:lle välitetty tietoturvakurssi...116, Jari Ikonen 7.2 TaY:n ja TTKK:n yhteinen poikkitieteellinen opintokokonaisuus Yksilö, yhteiskunta ja tekniikka...119

9 Yhteistyöopetushankkeet 119 hoitamiseen, valmisteluun ja organisointiin TTKK:lla ei tarvittu professoria käytännössä lainkaan. Assistentti pystyi hoitamaan kaikki kurssiin liittyvät tehtävät muutaman tunnin viikkotuntimäärällä. Hyvällä luennoijalla luennot toimivat myös videon välityksellä, jolloin käytössä on järkevä ja helppokäyttöinen tapa jakaa asiantuntemusta yliopistojen välillä. Tekniikkaongelmiin ja viiveisiin on kuitenkin varauduttava. Hajautetun kurssin järjestelyjen onnistumisen kannalta on välttämätöntä nimittää kurssille paikallinen käytännön järjestelyistä huolehtiva ja opiskelijoiden kysymyksiin vastaava kurssimestari. Kun etäopiskelupisteissä huolehditaan paikallisesti opiskelijoiden kysymyksistä, ohjauksesta ja tarkastustyöstä, hajautetusti kurssia suorittavat opiskelijat eivät lisää kurssia alunperin järjestävän yliopiston työmäärää. Kurssin suunnitteluun ja ohjeistukseen (mm. harjoitustöiden tarkastusohjeet) on kuitenkin kiinnitettävä tällöin erityistä huomiota. Syksyllä 2001 TTKK:lla on valmisteltu yhteishanketta, jossa samantyyppistä toimintatapaa kokeillaan kolmen yliopiston kesken. Opetusministeriö tukee vuoden 2002 alussa käynnistyvää hanketta ja yhteistyökumppaneina ovat Oulun yliopisto sekä Tampereen yliopisto. 7.2 TaY:n ja TTKK:n yhteinen poikkitieteellinen opintokokonaisuus Yksilö, yhteiskunta ja tekniikka Tausta Tampereen teknillisen korkeakoulun sekä Tampereen yliopiston rehtorien aloitteesta perustettiin syksyllä 1999 yliopistojen yhteinen suunnitteluryhmä suunnittelemaan uutta poikkitieteellistä tekniikan yhteiskunnallisia näkökohtia tarkastelevaa opintokokonaisuutta. Palvelujen ja tuotteiden suunnitteluun ja tuottamiseen tarvitaan tulevaisuudessa yhä enemmän useiden alojen asiantuntijoiden yhteistyötä. Yhtenä opintokokonaisuuden tavoitteista olikin erityisesti parantaa opiskelijoiden kykyä poikkitieteelliseen keskusteluun ja omasta alasta poikkeavien näkökulmien ymmärtämiseen. Haluttiin antaa opiskelijoille valmiuksia käsittää eri alojen liittyminen toimiinsa ja kykyä ymmärtää, ottaa huomioon ja kommunikoida muiden alojen edustajien kanssa. Kokonaisuus pidettiin ensimmäistä kertaa lukuvuonna , ja siihen valittiin noin 20 opiskelijaa molemmista yliopistoista. Koska tavoitteena oli mahdollisimman runsas poikkitieteellinen vuorovaikutus opiskelijoiden välillä, haettiin ratkaisua, jolla yhteistyössä oppimista ja asioiden

10 120 Yhteistyöopetushankkeet pohtimista tapahtuisi mahdollisimman runsaasti myös lähiopetustuntien ulkopuolella. Samalla kuitenkin haluttiin minimoida fyysisestä etäisyydestä aiheutuvia käytännön ongelmia sekä helpottaa opetuksen organisointia sekä tiedon välitystä opsikelijoiden ja opettajien välillä. Luontevana ratkaisuna tähän nähtiin tietoverkkojen käytön hyödyntäminen normaalien lähiopetustilanteiden lisänä. Niinpä kokonaisuuden koko opetusmalli suunniteltiin alusta lähtien verkon käyttö huomioiden ja sitä kiinteänä osana muuhun opetukseen ja oppimiseen yhdistäen Toteutettu ratkaisu Opintokokonaisuuden kursseille suunniteltiin yhteinen toteutusmalli, jossa jokaiseen kurssiin liittyi lähiopetustilanteiden ja itsenäisen työskentelyn lisäksi pienissä poikkitieteellisissä ryhmissä tapahtuvia kurssin aiheisiin liittyviä verkkokeskusteluja. Jokainen kurssi alkaa verkkokeskustelulla, jossa opiskelijat pohtivat jotain opettajan antamaa kurssiin liittyvää kysymystä tai käsitettä. Tavoitteena on herättää opiskelijoiden ajatukset ja näkökulmat valmiiksi siten, että lähiopetuksen alkaessa he ovat jo pohtineet omia tietojaan ja ennakkokäsityksiään kurssin aiheista ja mieli on vastaanottavaisempi kurssin annille. Kurssin lähiopetusjakson jälkeen järjestettiin toinen verkkokeskustelujakso. Tällä jaksolla opiskelijat joko palasivat alkuperäiseen aiheeseen tarkastelemaan näkemystensä muutosta kurssin kuluessa tai miettivät opetetun tiedon soveltamista käytännön tilanteessa, kurssista riippuen. Yhteistyössä pohtiminen syventää opittuja asioita ja eri näkökulmat monipuolistavat opittua. Koordinaattori huolehti ryhmien poikkitieteellisestä koostumuksesta ja vaihtoi ryhmäkoostumuksia kursseittain. Koordinaattori sekä kurssien opettajat ohjasivat ja seurasivat verkkokeskusteluja. Opiskelijoilta vaadittiin osallistumista verkkokeskusteluihin kurssin hyväksytyn suorituksen saamiseksi. Koordinaattorit huolehtivat myös kurssien sitomisesta yhdeksi kokonaisuudeksi koko lukuvuoden läpi kestävän seminaarityön avulla. Seminaarityössä poikkitieteelliset pienryhmät valitsivat itse aiheen, jota työstävät ja kehittävät koko kokonaisuuden ajan integroimalla eri kursseilla opittuja asioita omaan aiheeseen. Tavoitteena oli tarkastella usean eri alan näkemyksiä työstettävään aiheeseen liittyen ja rakentaa niiden pohjalta yhteinen käsitys ja esitys aiheesta. Verkon opintokokonaisuutta tukevia käyttötapoja suunniteltaessa havaittiin tarpeelliseksi useita eri toimintoja, esim. tiedon välitys opettajan ja opiskelijoiden välillä, työryhmän jäsenten yhteinen tiedostojen hallinta sekä erityisesti ryhmittäin jaetut verkkokeskustelut. Osa näistä oli toimintoja, jotka olivat suurelle osalle opiskelijoista uusia ja vaativat uusien työkalujen käytön opettamista. Päädyttiin valitsemaan useiden eri työkalujen sijasta verkko-oppimisympäristöohjelmisto WebCT 3.0, jonka avulla pystyttiin suorittamaan halutut toiminnot yhdellä käyttöliittymällä. Selaimella käytettävän verkko-oppimisympäristön etuna on myös se,

11 Yhteistyöopetushankkeet 121 ettei se rajoita käytettävää käyttöjärjestelmää, vaan on helposti saatavilla kaikille opiskelijoille. Verkko-oppimisympäristön pääasiallinen rooli oli toimia verkkokeskustelujen alustana. Opiskelijat jaettiin 6-8 henkilön keskusteluryhmiin, joiden näkyvyys oli rajattu vain keskusteluun osallistujille sekä kurssin opettajille ja koordinaattoreille. Rajoitetulla näkyvyydellä saatiin se etu, että opiskelijat uskalsivat rohkeammin kirjoittaa mielipiteitään, kun viestit näkyivät vain muille saman keskusteluryhmän jäsenille. Lisäksi ympäristöä käytettiin kaiken kursseihin ja kokonaisuuteen liittyvän tiedon tiedostuskanavana. Ympäristöstä löytyi muun muassa tiedot kurssien opetusajoista ja paikoista sekä opettajan mahdollisesti saataville asettamaa kurssin opetusmateriaalia. Ympäristö tarjosi myös seminaarityöryhmille ryhmätyöskentelytilan dokumenttien säilytykseen ja vaihtamiseen sekä muiden työryhmien jäsenten kanssa keskusteluun. Koordinaattorit käyttivät ympäristössä käytettävissä olevia automaattisia kyselyjä muun muassa kurssipalautteiden keräämiseen. Myös opiskelijoiden harjoitusryhmät jaettiin pyytämällä opiskelijoita asettamaan tarjolla olevat ajat suosituimmuusjärjestykseen ja jakamalla ryhmät sitten näiden vastausten mukaan. Näin ryhmien koko ja haluttaessa myös poikkitieteellinen koostumus saatiin pidettyä kunnossa, samalla kun opiskelijat kuitenkin saivat itselleen hyvin sopivan ryhmän, johon he pystyivät osallistumaan aktiivisesti Kokemukset Verkkokeskustelujen sujuminen vaihteli kursseittain. Varsinkin kokonaisuuden alussa koko käsite pakollisesta ajatusten vaihdosta kirjallisessa muodossa tuntui joistain opiskelijoista oudolta. TTKK:n opiskelijoista osalla oli jo pitkä kokemus nyysseihin kirjoittelusta eikä kurssiin liittyvien ajatusten vaihtaminen verkkokeskustelun muodossa tuntunut kovinkaan oudolta. Joukossa oli kuitenkin paljon opiskelijoita, jotka eivät ikinä olleet seuranneet saati sitten osallistuneet verkossa tapahtuvaan mielipiteiden vaihtoon. Alussa ongelmana oli muutamilla opiskelijoilla hyvin pitkälle mietityt ja pohditut viestit, jotka pohdiskelivat asioita usealta kannalta ja olivat enemmänkin esseitä kuin keskustelupuheenvuoroja. Tällaisen viestin työstäminen ja hiominen vei tekijältään hyvin paljon aikaa ja oli toisaalta työläs lukea saati kommentoida. Tavoitteena oli saada verkkokeskustelusta vuorovaikutteisempaa ja siten mielekkäämpää. Tähän pyrittiin muun muassa ohjeistamalla opiskelijoita valitsemaan ja ilmoittamaan aina viestinsä alussa asenteen, jolla viesti on kirjoitettu. Tällä tavoin oli sallittua tarkastella asiaa vain yhdestä näkökulmasta sekä kirjoittaa asiasta ehkä kärkevämmin kuin muuten uskaltaisi. Tuloksena oli lyhyempiä viestejä ja enemmän vuorovaikutusta. Verkon kautta keskusteleminen vaatii kuitenkin jonkun verran kokemusta ennen kuin siihen aiemmin tottumaton opiskelija oppii

12 122 Yhteistyöopetushankkeet kirjoittamaan hyviä puheenvuoroja, joissa huomioidaan myös aiemmin aiheesta kirjoitettujen viestien sisältö. Parhaiten verkkokeskustelut toimivat, kun niiden aihe on yhdistettävissä opiskelijan omaan arkielämään. Verkkokeskustelujen aktiivisuus parani aina huomattavasti, kun opettaja tai koordinaattori otti osaa keskusteluun. Opettajan täytyy kuitenkin olla varovainen, ettei ota liian vahvoja tai korkealentoisia kannanottoja. Sillä voi saada opiskelijat liian varovaisiksi uskaltamaan enää ilmaista omia eriäviä mielipiteitään. Suurissa ryhmissä verkkokeskustelu toimii huonommin kuin pienissä. Hyväksi ryhmäkooksi havaittiin 5-6 henkilön ryhmät. Olennainen asia verkon käytön kytkemisessä järkeväksi osaksi kurssin kokonaisopetusta on hyvä suunnittelu sekä kurssin opettajan sitoutuminen asiaan. Verkkokeskustelut toimivat parhaiten, kun kurssin opettaja aktiivisesti seurasi ja osallistui keskusteluihin. Opiskelijat arvostivat erityisesti kursseja, joilla opettaja selvästi palasi lähiopetuksessa verkkokeskustelussa esiin tulleisiin aiheisiin. Verkkokeskusteluthan antoivat myös opettajalle mahdollisuuden tarkastella opiskelijoiden näkemyksiä ja tietotasoa ennen kurssin aloitusta siten, että hän pystyi suuntaamaan opetusta paremmin yleisön tarpeiden mukaan. Verkko-oppimisympäristö tuntui tähän kokonaisuuteen oikealta tekniseltä ratkaisulta. Eri ympäristöistä tuleville opiskelijoille oli hyvä pystyä opettamaan vain yksi työkalu, jonka avulla kurssiin liittyvän verkkotyöskentely suoritettiin. Opiskelijoilla ei erilaisista teknisistä taustoistaan huolimatta ollut erityisen runsaasti ongelmia työkalun käytön oppimisessa ja käytössä. Kokonaisuuden alussa järjestettiin ohjattuja verkko-oppimisympäristön käytön opettelutilaisuuksia molemmissa yliopistoissa. WebCT ei välttämättä kuitenkaan ole paras mahdollinen verkkoympäristö tähän kokonaisuuteen. Se on käyttöliittymältään melko monimutkainen, välillä epäintuitiivinen ja sisältää joitain ohjelmallisiakin virheitä. Lisätietoja WebCT:n käyttökomeuksista löytyy Suvi Melakosken TTKK:n virtuaaliyliopistohankkeen tukemana toteuttamasta raportista, johon hän keräsi käyttökokemuksia ja arviointia WebCT:stä sekä YYT-kokonaisuuden että ohjelmistotekniikan laitoksen sulautettujen järjestelmien kursseilla Johtopäätökset Olennaista uusien tekniikoiden ja opiskelumenetelmien käyttöönotossa on riittävän tarkkaan etukäteen mietityt ja suunnitellut toimintatavat sekä perusteet niille. Hyvä suunnittelu ei kuitenkaan yksinään riitä, vaan kokonaisuuden toteutumista on myös seurattava aktiivisesti. Tässä kokonaisuudessa opiskelijoilta kerättiin jatkuvasti palautetta sekä yksittäisistä kursseista että koko kokonaisuudesta. Näin huomattiin mahdolliset ongelmakohdat mahdollisimman pian ja pystyttiin puuttu-

13 Yhteistyöopetushankkeet 123 maan niihin. Kun kyseessä on opiskelijoille uudet työkalut ja opiskelumenetelmät, on tärkeää kerätä palautetta ja seurata opiskelun sujumista aktiivisesti, etteivät vastaantulevat ongelmat ja epäselvyydet vie opiskelijoiden mielenkiintoa opintokokonaisuuden sisältöön. Selväksi puutteeksi ensimmäisenä vuonna havaittiin opettajien sitoutumisen puuttuminen. Tulevaisuudessa on tavoitteena järjestää enemmän koordinaattorien ja opettajien yhteisiä tapaamisia, joissa käydään läpi kokonaisuuden tavoitteita ja yhteisiä toimintatapoja. Koordinaattori auttaa myös opettajia miettimään ja suunnittelemaan kurssin toteutusta ja verkkoympäristön hyödyntämistapoja opetuksen ja oppimisen tukemisessa. Opettajat eivät välttämättä tunne verkkoympäristön mahdollisuuksia ja pelkäävät siitä aiheutuvaa ylimääräistä työmäärää, jonka vuoksi koordinaattorit pyrkivät avustamaan opettajia mahdollisimman paljon verkon käyttöönotossa. Opiskelijoiden toimintaa helpottavat hyvät ohjeet ja määrittelyt siitä, mitä uudet toimintatavat ja suoritusvaatimukset heille tarkoittavat. Ensimmäisen vuoden aikana huomattiin opiskelijoiden itse toivovan muun muassa täsmällisiä ohjeita käsitteelle aktiivinen osallistuminen verkkokeskusteluun. Opiskelu- ja suoritusohjeita jouduttiin täsmentämään useaan otteeseen vuoden aikana. Seuraavaa vuotta suunniteltaessa menettelytapoja on pohdittu ja ohjeistettu vielä enemmän. Verkkokeskustelujen laatua pyritään parantamaan muun muassa palkitsemalla opiskelijoita aktiivisesta keskustelusta ja hyvistä puheenvuoroista, aiempien pelkkien minimiosallistumisvaatimusten lisäksi. Kokonaisuudesta saadut kokemukset olivat kaikkiaan niin positiivisia, että edellisen vuoden palautteiden perusteella muokattu kokonaisuus päätettiin järjestää myös lukuvuonna Verkko-oppimisympäristöksi päädyttiin myös toisena vuonna valitsemaan WebCT, osittain tarkoituksena tutkia, onko sen käyttö nyt opettajille helpompaa, kun osa heistä on tutustunut ympäristöön jo edellisenä vuonna. Todennäköisesti tulevaisuudessa kokonaisuuteen päädytään valitsemaan kuitenkin joku yksinkertaisempi oppimisympäristöohjelmisto, joka tarjoaa riittävät ominaisuudet kokonaisuuden tarpeisiin, mutta ei ole silti tarpeettoman monimutkainen käyttäjilleen.

14 124 Yhteistyöopetushankkeet

15 Tampere University of Technology Software Systems Laboratory Reports 1. R. Kurki-Suonio, and T. Kankaanpää, On the design of reactive systems, R. Kurki-Suonio, Specification of serializable databases by joint actions, P. Puusaari, L. Sintonen, and T. Virvalo, In-machine communication - a general solution for interconnecting independent intelligent actuators, A. Valmari, Some polynomial space complete concurrency problems, R. Kurki-Suonio, and H.-M. Järvinen, Action system approach to the specification and design of distributed systems, H.-M. Järvinen, R. Kurki-Suonio, M. Sakkinen, and K. Systä, Object-oriented specification of reactive systems, R. Kurki-Suonio, Operational specification with joint actions: serializable databases, H.-M. Järvinen, and R. Kurki-Suonio, The DisCo language, P. Jokela (ed.), TCP/IP protocol environment, 1990 (in Finnish). 10. H.-M. Järvinen, and R. Kurki-Suonio, DisCo specification language: marriage of actions and objects, H.-M. Järvinen, and R. Kurki-Suonio, The DisCo language and temporal logic of actions, N. Glibovets, The class of neighboring heuristic algorithms for graph coloring, N.N. Glibovets, R. Kurki-Suonio, K.G. Zadneprovsky, An algorithm for the isomorphism problem of connected graphs without loops and folded edges, K.Systä, Pertti Kellomäki, and Rauno Mäkinen (eds.), Proceedings of the Nordic Workshop on Programming Environment Research, V. Kaufman, Pattern Calculus, A. Valmari, and M. Tienari, Compositional Failure-Based Semantic Models for BASIC Lotos, A. Valmari, and M. Setälä, Visual Verification of Safety and Liveness, T. Mikkonen, A Layer-Based Formalization of an On-Board Instrument, T. Aaltonen, and R. Pitkänen, Verifying Safety by Combining Joint Actions with a Process-Algebraic Approach, T. Systä, Proceedings of OOPSLA 2000 Workshop: Scenario-based round-trip engineering, K. Koskimies, Proceedings of OOPSLA 2000 Workshop: Methods and Tools for Object-Oriented Framework Development and Specialization, M. Hakala, J. Hautamäki, K. Koskimies, J. Paakki, A. Viljamaa, A. Viljamaa, Task-Driven Specialization Support for Object-Oriented Frameworks, M. Harsu, A Survey of Product-Line Architectures, A. Puhakka, and A. Valmari, Liveness and Fairness in Process-Algebraic Verification, M. Harsu, Ohjelmien analysoinnin ja uudelleenmuokkauksen tekniikat, D. Landau, The study of old texts with the aid of digital technology: the Gothic manuscripts, K. Ala-Mutka (toim.), Tietotekniikka opetuksen tukena ohjelmistotekniikan laitoksella, Tampere University of Technology Institute of Software Systems P. O. Box 553 FIN Tampere, Finland ssl@cs.tut.fi ISBN ISSN