kevät 2005 Yleisiä tietoja kevään kurssista Opettaja: Jukka Huhtamäki Sähköposti: jukka.huhtamaki@tut.fi Huone: Td309, matematiikan laitos / hypermedialaboratorio Puhelin: (03) 3115 2418 (vastaanotto: to 13-14) Luennot: keskiviikko 14-16 (S3) Harjoitukset: ma 14-16, ke 8-10 ja ke 10-12 (Sb204) Harjoitusassistentti: Osmo Haapaniemi Luentorunko Jukka Huhtamäki Esitiedot: Hypermedian perusteet tai vastaavat tiedot (pakollinen) Ohjelmointitaito välttämätön (~ Ohjelmointi II tai Laaja ohjelmointi) Suositeltavia: Seittiohjelmointi, Johdatus tietokantajärjestelmiin ja Rakenteiset dokumentit Kotisivu: http://matriisi.ee.tut.fi/hmopetus/hm-ohj/2005/ Uutisryhmä: tut.mat.hypermedia Suorittaminen: harjoitustyö ja tentti 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 1 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 2 Kurssin sisältö ja suorittaminen Opiskelusta - mitä kurssilla oppii? Hypermedian ohjelmointi jatkaa siitä mihin Hypermedian perusteissa jäätiin. Kurssilla käsiteltävät asiat voidaan jakaa kolmitasoiseksi rakenteeksi: Menetelmät: Hypermediasovelluksen ominaisuudet, joiden toteuttaminen edellyttää ohjelmointia. Verkkopalveluiden yleiset periaatteet ja toiminnallisuus. Mahdollisuudet ja rajoitteet. Sovellukset: Hypermedian yleisten ideoiden toteuttaminen WWW-pohjaisissa verkkopalveluissa. Verkkopalvelun toteuttaminen template-kielen ja relaatiotietokannan avulla. Tekniikka: PHP: Hypertext Preprocessor (PHP) -kieli ja MySQL-tietokanta. Tarkempi tekninen rajaus: Linux/Apache/MySQL/PHP (LAMP). Hypermedian ohjelmointi vs. Seittiohjelmointi: Hypermedian ohjelmoinnissa verkkohypermediaa lähestytään käyttöliittymän ja sovelluksen toiminnallisuuden näkökulmasta. Seittiohjelmoinnissa pääpaino on verkkopalveluiden teknisessä toteuttamisessa (Java-teknologialla). Kurssien suorittaminen rinnakkain on mahdollista. Kurssin suoritus koostuu tentistä ja osana harjoituksia toteutettavasta harjoitustyöstä. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 3 Näkökulma on erityisesti asioiden sovelluksista riippumattomien perusteiden opiskelu - esim. ohjelmistojen yksityiskohtiin ei kurssilla yksityiskohtaisesti puututa. Motivaatio tälle on esitetyn asian pysyvyys: ohjelmistot ja toteutustekniikat tulevat ja menevät, ideat pysyvät. Kurssin tavoitteena on vastata mm. seuraaviin kysymyksiin: Mitkä ovat ohjelmoinnin tuomat lisäarvot hypermediasovelluksen toteuttamisessa? Mitä keinoja hypermediasovelluksen käyttäjän toiminnan tukemiseen on olemassa? Mitä yleisiä ominaisuuksia verkkopalveluissa on? Miten ominaisuudet voidaan toteuttaa? Miten ne toteutetaan käytännössä? Minkälainen on tietokantapohjaisen verkkopalvelun arkkitehtuuri? Kurssin aikana on tavoitteena käydä läpi joukko yleisiä hypermedian ideoita ja periaatteita, joiden toteuttaminen on mahdollista ainoastaan ohjelmointiin perustuvien ratkaisujen avulla. Esimerkiksi mukautuvan hypermedian toteuttaminen edellyttää käytännössä aina ohjelmointia. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 4
Mistä tällä kurssilla puhutaan? Mistä tällä kurssilla puhutaan? (jatkuu) Kurssin asiasisältö näyttää kutakuinkin seuraavalta (käsittelyjärjestys ja painotus tarkentuvat kurssin edetessä): Perusteet: asiakas/palvelin-malli, HTML-lomakkeet, Web-ohjelmointi, Xforms? Verkkopalveluarkkitehtuuri: sovellus + tietokanta, yleiset toiminnot (navigaatio, käyttäjän tunnistus, rekisteröityminen, käyttäjänhallinta, ostoskori, vahtipalvelu, uutiset, käyttäjien seuranta,...) Template-kielten perusteet, PHP Tiedon tallentaminen: toteutusvaihtoehdot, tietokannat (tallentaminen, lukeminen, päivittäminen & poistaminen), tiedon siirtäminen järjestelmien välillä Koodin uudelleenkäyttö, sivupohjan erottaminen, modulaarisuus,..., => työn automatisointi ohjelmointikielen avulla Käyttäjä: tunnistaminen, istunto (sovelluksen tila, ostoskori), oikeudet, roolit & profiilit, toiminnan tukeminen (opasteet, virheilmoitukset, sijainti),... Tiedonhaku (Information Retrieval): hakeminen, selaaminen ja suodattaminen, tiedon visualisointi 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 5 Verkkkopalvelun laadukas tekninen toteutus: MVC-mallin idea, suunnittelumalleja PHP:lle,... Sovelluksen räätälöinti: kansainvälistäminen (i18n) ja paikallistaminen (l10n), versiointi,... Tietoturva Monikanavaisuus, laiteriippumattomuus Mukauttaminen (adaptiivisuus) Valmiit ratkaisut: Mambo? Tuleeko muuta mieleen? Huomaa, että yo. lista luettelee kysymyksiä, joihin paneudutaan - ei suoraan luentojärjestystä. Huomattava osa kurssin sisällöstä avautuu harjoitusten, itseopiskelun ja harjoitustyön kautta. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 6 Harjoitukset ja harjoitustyö Kurssin kuluessa toteutetaan henkilökohtainen harjoitustyö. Harjoitustyön tekeminen ja ohjaus on olennainen osa kurssin harjoituksia. Harjoitustyön aihe on vapaavalintainen: työlle määritellään joukko ominaisuuksia, jotka sen on ainakin toteutettava. Kurssin alussa harjoituksissa käsitellään PHP-kieleen perustuvan verkkopalvelun teknisiä perusteita: HTML-lomakkeet ja lomakkeiden käsittely PHP:lla, PHP-kielen perusteet, relaatiotietokannan käsittely PHP:lla,... Taitojen karttuessa harjoitustehtävät suunnataan harjoitustyön toteuttamiseen: käyttäjän tunnistaminen, kieliversiointi ja paikallistaminen, opasteet ja virheilmoitukset,... Harjoitustyöhön liittyvistä perustoiminnoista jaetaan yhteensä kuusi (6) pistettä, jotka lasketaan mukaan kurssin suoritukseen. Pisteiden kerääminen edellyttää läsnäoloa harjoituksessa: ominaisuuden toteuttaneet opiskelijat laittavat listaan merkinnän ja muutama opiskelija pääsee esittelemään toteutuksensa muille. Perustoimintojen lisäksi opiskelijat voivat toteuttaa harjoitustyöhönsä haastavampia lisäominaisuuksia, joista saaduilla pisteillä voi korvata tentin huonoimman tehtävän. Kurssin suorittaminen numeroina Kurssin päätteeksi järjestetään neljä tehtävää sisältävä tentti, josta voi kerätä korkeintaan (4 x 6 =) 24 pistettä. Kurssin harjoitustyöhön liittyvistä perustoiminnoista ja -ominaisuuksista jaetaan yhteensä (6 x 1 =) 6 pistettä. Lisäominaisuuksista on jaossa yhteensä (3 x 2 =) 6 pistettä. Siis: Kurssista voi kerätä yhteensä 30 pistettä, joista 24 pistettä tulee tentistä ja 6 pistettä harjoitustyöstä. Kurssin suorittaminen edellyttää vähintään 15 pisteen keräämistä. Tentin huonoimman tehtävän pisteet korvataan lisäominaisuuksista kerätyillä pisteillä, mikäli korvaaminen on opiskelijan kannalta edullista. Pisterajat: 0 < 15 1 >= 15 ja < 18 2 >= 18 ja < 21 3 >= 21 ja < 24 4 >= 24 ja < 27 5 >= 27 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 7 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 8
Muistettavaa & käytännön vinkkejä opiskeluun (Kertausta Hypermedian perusteista) Hypermedia WWW. Hypermediaa on mahdollista toteuttaa eri tavoin ja eri menetelmin (Director, Flash, Hypercard, ToolBook, ) Hyvän hypermedian tekeminen edellyttää aina sen sovellusalueen sisällöllistä osaamista, jonka parissa työskennellään. Koska kukaan ei osaa kaikkea, on hypermedian tekeminen ryhmätyötä Käytännön vinkkejä itse opiskeluun: - muista että kaikki hypermedia ei tähtää sähköiseen WWW-sivujen tekemiseen julkaisutoimintaan tai kaupankäyntiin - hypermediaan liittyy myös oikeaa tutkimustyötä, jota tehdään osin itsensä vuoksi (jota ei tällä kurssilla tosin sen kummemmin esitellä) - suhtaudu sovelluksiin, menetelmiin ja teoriaan kriittisesti: kysy koko ajan: miksi näin? mitä tämä tarkoittaa? miten tätä voisi käyttää? mikä tässä on olennaista? - muista että hypermedia & tietokoneet ovat ihmisen ihmiselle tekemiä asioita & kapistuksia: suhtaudu niihin sen mukaisesti (hyvässä ja pahassa) 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 9 Hypermediaa miettiessä kannattaa pitää mielessä teorian suhde käytäntöön, tutkia erikoistapauksia ja miettiä yleistyksiä (esim. mitä tämä merkitsee minulle tai miten tämä ilmenee hypermedian sovelluksissa jotka jo tunnen tai tiedän) Osa kurssilla käsiteltävästä asiasta - ainakin HTML:n auttavat perusteet - lienevät useimmille tietokonetaitoisille tuttuja. Kannattaa kuitenkin muistaa, että kurssilla ollaan, jotta asioita opiskeltaisiin ja opittaisiin, eli: - paikkaa tiedon reiät: yhden hypermedian osa-alueen hallitseminen on hyvä asia, mutta kannattaa yrittää laajentaa näkökulmaansa ja pohtia josko hypermedia olisi muutakin kuin vain X:n tekemistä - ole oma-aloitteinen: jos jokin asia on jo tuttua, syvennä oma-aloitteisesti tietojasi siitä etsimällä itse lisämateriaalia! On virhe on lopettaa aiheen opiskelu vain sillä perusteella, että alku on tuttua. Parempi on käyttää aikansa rakentavasti ja opiskella tasonsa mukaisesti - älä ylenkatso noviiseja: jokainen opiskelee asioita joskus ensimmäistä kertaa. Vaikka vierustoveri kysyisikin mielestäsi turhan helppoja kysymyksiä, vastaa asiallisesti. Tarpeettoman jargonin käyttö ei ole merkki asiantuntevuudesta (pätee myös luennoitsijaan!) Hypermedia on 2000-luvun käsityöläisyyttä: tekemällä oppii 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 10 Kurssin opetusmuoto ja materiaali Kurssin rungon muodostaa tämä käsillä oleva luentorunko. Luentorungon idea & tavoitteet ovat seuraavat: - jäsentää hajanainen asia, erityisesti otsikot, hallittavaan muotoon - toimia muistilappuna siinä, mitä asioita kurssin luennoilla käsiteltiin HUOM! Luentorunko ei missään tapauksessa sisällä koko kurssimateriaalia, vaan ainoastaan jäsentää sitä! Luentorungon lisäksi kurssin sisältöön kuuluvat - luentojen yhteydessä vapaamuotoisesti (esim. taululla, kalvojen tai tietokoneesimerkkien avulla) käsitellyt asiat (otsikkojen sisältö) - luentojen yhteydessä läpikäydyt esimerkit - luentorungossa ja kotisivulla mainitut lähteet (soveltuvin osin, totta kai) - kurssin harjoitukset ja harjoitustyö Luentorunkoa julkaistaan kurssin edetessä kurssin kotisivuilla PDF-muodossa 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 11 Kirjallisuus, oheismateriaali & verkkoaineisto Kurssin rungon muodostavia kalvosarjaa julkaistaan verkossa kurssin edetessä, eikä kurssikirjan ostaminen ole välttämätöntä. Aiheeseen liittyvää kirjallisuutta ovat esim. Lowe, D. & Hall, W., Hypermedia and the Web: An Engineering Approach, John Wiley & Sons, 1999. (*) Wellingin, L. & Thomson, L., PHP And MySQL Web Development (Third Edition), Sams Publishing, 2004. (*) Lowen ja Hallin kirja on harkitsemisen arvoinen vaihtoehto etenkin hypermedian sivu- tai pääaineopiskelijalle. Wellingin ja Thompsonin opus on hyödyllinen, jos tarkoituksena on oppia PHP-ohjelmointia ja verkkopalveluiden toteuttamista PHP-kielellä laajemmin. PHP-ohjelmoinnista löytyy myös materiaalia myös suomeksi: Rantala, A. PHP - web-ohjelmoinnin peruskirja, Docendo, 2002. Heinisuo, R. PHP ja MySQL: Tietokantapohjaiset verkkopalvelut, Talentum, 2004. Rantalan kirja käsittelee aihetta laajemmin ja on myös edullisempi. Heinisuon kirja jää kurssin näkökulmasta turhan yleiselle tasolle myös PHP-ohjelmoinnin osalta. Huomaa, että yksikään kirjoista ei kata kaikkia kurssilla käsiteltäviä asioita. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 12
World Wide Web Consortium (W3C) on edelleen keskeisessä roolissa kurssilla: The World Wide Web Consortium (ks. http://www.w3.org/ ) PHP-sovellusten kehittäjille suunnattua materiaalia tarjoavat esim. PHP-kielen kotisivut: php.net (http://www.php.net/) Johdanto PHP-kieleen: PHP Tutorial (http://www.w3schools.com/php/) Suunnittelumalleja PHP-sovelluksiin: :: phppatterns() (http://www.phppatterns.com/) Kurssilla käytettävä tekniikkapatteri (LAMP) on vapaasti jaossa verkossa: Linux: maun mukaan esimerkiksi Fedora (http://fedora.redhat.com/) tai Debian (http://www.debian.org/) Apache: http://httpd.apache.org/download.cgi MySQL: http://dev.mysql.com/downloads/ PHP: http://www.php.net/downloads.php Asennusohje: http://www.php.net/manual/en/install.php Kurssin suorittaminen ei edellytä sovellusten asentamista tai konfiguroimista, koska käytössä on valittuja tekniikoita tukeva palvelinkone, johon opiskelijat saavat tunnukset. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 13 Ohjelmointiin perustuvien ratkaisujen käyttöön hypermediasovellusten toteuttamisessa on useita perusteita, esim. mekaanisen työn automatisointi, aito monikanavajulkaiseminen ja vuorovaikutuksen toteuttaminen Kurssi hypermedian ohjelmointia käsitellään lähinnä Web-pohjaisten verkkopalvelujen näkökulmasta. Syitä: WWW on olennaisilta osiltaan tekstimuotoista hypermediaa (erityisesti HTMLkieli), joten näkymien ohjelmallinen tuottaminen ja muokkaaminen on helppoa esimerkiksi perinteisiin graafisiin käyttöliittymiin verrattuna Valtaosa hypermediasta on tällä hetkellä WWW-pohjaista: kurssin opit voidaan siirtää suoraviivaisesti tuotantokäyttöön (vrt. C++ vs. Scheme ohjelmointikursseilla) WWW-soveltajien käytössä on joukko ilmaisuvoimaisia teknologioita, joiden avulla voidaan helpommin toteuttaa hypermedian edistyneitä ideoita Ohjelmoinnilla on keskeinen rooli myös multimediaan kallellaan olevassa hypermediassa (Toolbook, Flash, Visual basic, jne.). Näissä ohjelmointi keskittyy erityisesti vuorovaikutuksen toteuttamiseen. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 14 Mekaanisen työn automatisointi Monipuolisten navigoinnin apuvälineiden toteuttaminen voidaan tehdä ohjelmallisesti: Rakenteelliset linkit (murupolku, lineaarinen navigaatio, käyttäjän sijainnin esittävä valikko) voidaan kaikki tuottaa yhden rakennekuvauksen perusteella ohjelmallisesti Myös assosiatiivisten linkkien tuottaminen voidaan automatisoida määrittelemällä säännöt näkymien yhdistämiseen ohjelmointikielen avulla (vrt. RMM-malli) Tietosisällön uudelleenkäyttö onnistuu esimerkiksi siten, että tiedot tallennetaan tietokantaan tai määrämuotoiseen tekstitiedostoon ja julkaistaan halutuissa muodoissa ohjelmointikielen avulla Hypermediasovelluksen tietosisällön päivittämiseen voidaan rakentaa lomakkeisiin perustuvat toiminnot Tarkoitukseen soveltuvan ohjelmointikielen hallinta antaa mahdollisuuden prototypoinnin tai Rapid Application Development (RAD) -menetelmän hyödyntämiseen hypermediasovelluksen kehitystyössä 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 15 Monikanavajulkaiseminen Nykyaikainen WWW-arkkitehtuuri erottaa toisistaan resurssin ja sen representaation. Ajatuksena on se, että resurssin yksilöivä URI-tunniste säilyy samana päätelaitteesta, käyttäjästä tai käyttötilanteesta (=julkaisukonteksti) riippumatta. Resurssin erilaiset representaatiot voidaan toteuttaa kustannustehokkaasti monikanavajulkaisemisen periaatteiden mukaisesti Monikanajulkaisujärjestelmä voidaan toteuttaa kahdella tavalla: Räätälöity julkaiseminen (Tailored Publishing): resurssista julkaistaan kiinteä joukko representaatiota, joista valitaan tiettyyn julkaisukontekstiin parhaiten sopiva vaihtoehto. Joustava julkaiseminen (Flexible Publishing): resurssin representaatio räätälöidään pyynnön mukana välitettävän julkaisukontekstin kuvauksen perusteella Sekä räätälöity että joustava julkaiseminen voidaan toteuttaa ohjelmointikieleen perustuvan ratkaisun avulla. Joustavan julkaisemisen toteuttaminen edellyttää aina ohjelmointia. Räätälöity julkaiseminen voidaan toteuttaa esimerkiksi XML-kielen ja XSL-muunnosten avulla (=> Rakenteiset dokumentit) 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 16
Vuorovaikutuksen toteuttaminen Käyttäjän syötteeseen reagointi edellyttää linkkien avulla tapahtuvaa navigointia lukuun ottamatta aina ohjelmointia. Esimerkiksi WWW-lomakkeen käsittely tapahtuu aina jonkin ohjelmointikieleen perustuvan ratkaisun avulla. Esimerkkejä toiminnoista: Hypermediasovelluksen keskeisiä ominaisuuksia ovat esimerkiksi hakutoiminto ja mahdollisuus sisällön kommentointiin (annotointiin) Verkkopalvelun yleisiä toimintoja ovat esimerkiksi rekisteröityminen, käyttäjän tunnistaminen sekä istunnon luominen ja hallinta. Tieto sovelluksessa tapahtuvista muutoksista voidaan välittää käyttäjälle uutisvirtojen avulla. Käyttäjä voi asettaa verkkopalveluun vahdin, joka raportoi muutoksista käyttäjän määrittelemien ehtojen perusteella. Mukautuvassa (adaptiivisessa) hypermediassa käyttäjästä luodaan malli, jonka perusteella sovelluksen sisältö ja navigaatio mukautetaan käyttäjälle sopivaksi. Käyttäjän mieltymykset voidaan selvittää joko esittämällä suoria kysymyksiä tai seuraamalla käyttäjän toimintaa. Käyttäjän toimintaa voidaan myös verrata muihin käyttäjiin ja ohjata käyttäjää vertailun perusteella. Käyttäjän tukeminen opasteiden ja virheilmoitusten avulla. Ohjelmointi: asiakas vai palvelin? Asiakas-palvelin mallin mukaan toimivassa sovelluksessa ohjelmointiin perustuvia ratkaisuja voidaan yleensä toteuttaa sekä asiakas- että palvelinpäässä: Tukeva asiakas (Fat/Thick/Smart client): suuri osa sovelluksen toiminnoista on toteutettu osana asiakassovelluksen toiminnallisuutta Laiha asiakas (Thin client): sovelluksen toiminnallisuus on toteutettu osana palvelinsovellusta, asiakkaalle ainoastaan välitetään näkymiä sovelluksesta WWW mahdollistaa teoriassa sekä tukevan että laihan asiakkaan toteuttamisen. Asiakaspään ratkaisuiden toimintavarmuus on WWW:ssä kuitenkin erittäin huono ja erilaiset toteutustekniikat (JavaScript, ECMAScript, Java-sovelmat, Flash, ActiveX,...) poikkeavat toisistaan merkittävästi. Ongelmien takia kurssilla keskitytään palvelimella toteutettaviin ratkaisuihin. Asioita pyritään mahdollisuuksien mukaan käsittelemään niin yleisellä tasolla, että ratkaisut ovat siirrettävissä teknologiasta toiseen. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 17 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 18 Lopuksi Viime vuosituhannen loppupuolella hypermedia kehitettiin tieteenä erittäin pitkälle. Mukautuvan hypermedian tutkimuksessa tuotettiin joukko tekoälyn ideoihin perustuvia malleja ja ratkaisuja, joiden vieminen tuotantokäyttöön ei sen aikaisilla välineillä ollut mahdollista eikä edes tarpeellista: vasta WWW:n räjähdysmäinen kehitys on tuonut hypermediasovellukset suuren yleisön ulottuville. Lieneekö syynä NIH-ilmiö vai mikä, mutta WWW-maailmassa on nähtävissä valitettava suuntaus keksiä pyörä uudestaan: olemassa olevien ideoiden soveltamisen sijaan sovelluksien toimintoja ja ominaisuuksia suunnitellaan alusta asti uudestaa. WWW-soveltajien käytössä olevat ilmaisuvoimaiset ohjelmointikielet, erilaiset sovellusten toteuttamista helpottavat sovelluskehykset ja W3C:n Semanttinen Web antavat todellisen mahdollisuuden hypermedian unohdettujen ideoiden toteuttamiseen. Kurssin keskeisenä tavoitteena on tutustua joukkoon hypermedian tutkimuksessa kehitettyjä ideoita ja kertoa myös se, miten ideat voidaan toteuttaa käytössä olevien tekniikoiden avulla. 7307010 Hypermedian ohjelmointi (kevät 2005) 19