1 Alustus Vuosina 2011-2012 kerättiin matematiikan tietokoneopetukseen liittyvää materiaalia kahteen portaaliin. Työtä pohjusti peruskursseilla pidettävien tietokoneharjoitusten jääminen usein todella vähälle huomiolle sekä opettajien että opiskelijoiden osalta, ja näin tarpeellisten laskennallisten taitojen opetus peruskursseilla kärsii. Portaalin idea on tuoda tietokonematematiikkaan liittyvä opetusmateriaali - sekä ohjeet, että tehtävät, helposti luennoitsijoiden saataville ja nopeasti käyttöönotettaviksi. Koska tietokonematematiikka on luonteeltaan nopeiden muutosten alainen, pyrittiin portaalit luomaan helposti muokattaviksi tämä dokumentti yrittää valottaa portaalien toimintaa. 2 Tehtävät Formaatti MMM-portaali pitää sisällään lähes 300 erilaista tietokoneharjoitustehtävää. Niistä jokainen on kääritty Simo Kivelän ideoimaan erilliseen Tehtavaympäristöön, johon sisältyvät aliympäristöt tehtava ja vihje. Näistä tehtava pitää sisällään itse tehtävätekstin, ja vihje taas mahdolliset vihjeet. Portaali on luotu modulaariseksi siten, että jokainen tällainen Tehtava on eritetty omaksi tiedostokseen, jotka portaalin ylläpitotyökalut osaavat muokata yhtenäiseksi dokumentiksi. Esimerkiksi tiedosto mmav141.tex: \begin{tehtava} \begin{tehtava} Mikä suoran $(x,y) = (1,2) + t(3,4)$ piste on lähinnä pistettä $(8,1)$? Mikä on tämä lyhin etäisyys? \end{tehtava} \begin{vihje} Käytä vektorialgebraa. \end{vihje} \end{tehtava} Jos haluat lisätä portaaliin tehtäviä, niiden on ehdottomasti noudatettava tätä formaattia: yksi tehtävä yhteen.tex tiedostoon, jokaisessa tiedostossa yksi Tehtava-ympäristö. 1
Kategorisointi Kirjoitushetkellä MMM-portaalin tehtävät on luokiteltu kolmen käytettävissä olevan ohjelman, MATLAB, Maple ja Mathematica, mukaisesti kolmeen pääkategoriaan, sekä näissä pääluokissa aihealueittain alaluokkiin. Tehtävien kuulumista kuhunkin kategoriaan ilmaistaan hakemistopolun lisäksi nimellä: tehtävän nimen alkuosa ilmaisee ohjelmistoa, sen jälkeinen lyhyt tunniste aihealuetta, ja viimein numero järjestystä aihealueen sisällä. Lista tiedostojen nimeämiskäytännöistä ja vastaavista luokista (21.5.2012). MATLAB, perusteet mlp Maple, aritmetiikka mpla MATLAB, aritmetiikka mla Maple, käyrän sovitus mplcf MATLAB, käyrän sovitus mlcf Maple, diff.yhtälöt mpld MATLAB, diff. yhtälöt mld Maple, diff. integraali mpldi MATLAB, diff. integraali mldi Maple, funktiot mplf MATLAB, grafiikka mlg Maple, grafiikka mplg MATLAB, matriisit mlm Maple, lausekkeet mpll MATLAB, funktiot mlf Maple, lineaarialgebra mplli MATLAB, lineaarialgebra mlli Maple, sarjat mpls MATLAB, todennäköisyys mlt Maple, todennäköisyys mplt MATLAB, vektorianalyysi mlv Maple, vektorianalyysi mplv Maple, yhtälöt mply Mathematica, aritmetiikka mmaa Mathematica, diff.yhtälöt mmad Mathematica, diff. integraali mmadi Mathematica, funktiot mmaf Mathematica, grafiikka mmag Mathematica, lausekkeet mmal Mathematica, lineaarialgebra mmali Mathematica, sarja mmas Mathematica, todennäköisyys mmat Mathematica, vektorianalyysi mmav Mathematica, yhtälöt mmay Tiedostojen nimeäminen on merkityksellistä portaalin ylläpidon kanssa, joten huolehdi, että hakemistorakenteessa on vain oikein nimettyjä tiedostoja oikeissa hakemistoissa. Myös kategoria-kansoiden nimet ovat merkityksellisiä: työkaluista suurin osa toimii oletuksella, että sekä ala- että yläkategoriahakemistot alkavat kirjaimella m. 2
3 Työkalut Työkalut jakaantuvat kahteen kagegoriaan: toisilla luodaan latex-tiedostoja joko koko portaalista, tai vain sen osista, toisilla päivitetään portaalin verkkosivuja. Ennenkuin alat käyttämään kumpaakaan, pidä huolta, että käytettävissäsi on htmltex2-skripti, joka on sijoitettuna johonkin käyttöjärjestelmän etsintäpolulle. Jollei näin ole, toimi näin: kopioi MMMPortaali/ajoFiles/MMMTools.zip, ja pura se kotihakemistoosi, ja anna /käyttäjä/bin/htmltex2:lle suoritusoikeudet (chmod u+x htmltex2). Latex-työkalut Portaalin puumaisesta luonteesta johtuen ensimmäiset työkalut on nimetty teeman mukaisesti: rootajo, joka sijaitsee portaalin alimmalla hakemistotasolla, luo ison latex-tiedoston kokoajo.tex, johon kootaan portaalin jokainen tehtävä. Jokaisessa kolmesta kansiosta matlabteht,mmateht,mplteht on skripti branchajo joka luo.tex - tiedoston matlabajo.tex, maplebajo.tex tai mathematicabajo.tex, jossa on koottuna kaikki yhteen ohjelmistoon liittyvät tehtäväät. Lisäksi jokaisessa alakategoriahakemistossa on leafajo niminen skripti, joka luo.tex-tiedoston jossa on jokainen hakemiston tehtävä. Uusimassa html-versiossa tarjotaan linkkejä myös pdf-muotoisiin tiedostoihin. Koska skripti tekee vain.tex-tiedoston, tulee tarvittavat käännökset tehdä itse. (Kääntämisen poistaminen skriptistä oli aika- ja mukavuuskysymys. Sen lisääminen skriptiin ei ole mahdotonta, tai vaikeata). Skriptit toimivat osittain rekursiivisesti, joten yhden poistaminen estää alempaa tasoa näkemästä poistettua kategoriaa aiheuttaen virheen. Lisäksi saatavilla on vielä keskeneräinen Python-skripti hartexcreator.py, jolla voidaan valita, mistä tehtävistä luodaan tex-tiedosto: esimerkiksi python hartexcreator.py mlg01 mmaa01 mpla01 loisi tiedoston excercise.tex, jossa olisivat tehtävät mlg01, mmaa01 ja mpla01. Portaalityökalut Käytettävissäsi on kaksi yleis-skriptiä: updatehtex ja updatehtml. Näistä updatehtex luo kaikki tarvittavat htex-tiedostot hakemistoon src2. Näitä voi kokeilu- ja debug tarkoituksissa kääntää itse htmltex2 komennolla, mutta varsinainen päivitys kannattaa tehdä komennolla updatehtml, joka kopioi kaikki tärkeät tiedostot hakemistoon html, ja suorittaa käännöksen. Käänöksen tekeminen voi viedä useita minuutteja. 3
Use case: Tehtävän lisääminen Tarkastellaan esimerkkinä tehtävän lisäämistä portaaliin: käyttäjä kopioi tarpeelliset osat portaalista palvelimelta omalle koneelleen (palvelimia ei ole syytä rasittaa raskailla käännösoperaatioilla) ja kirjoittaa tehtävän muodossa \begin{tehtava} \begin{tehtava} Ratkaise toisen kertaluvun alkuarvotehtävä \[ y (t)-0.05y (t)+0.15y(t) = 2t; y (0)=0,y(0)=0. \] \end{tehtava} \begin{vihje} Voi olla avuksi määritellä $y_1 = y, y_2= y $, jolloin toisen kertaluvun tehtävä muuttuu ensimmäisen kertaluvun systeemiksi \[ \begin{cases} y_1 = y_2 \\ y_2 = -ay_2 -by_1 + 2t \end{cases}. \] \end{vihje} \end{tehtava} Tallennettuaan tehtävän oikeaan kansioon oikealla nimella(esimerkkitapauksessa esim. mld11.tex kansioon mldifferentiaali) käyttäjä ajaa skriptin updatehtex päivittääkseen htex-tiedostot ja sen jälkeen skriptin updatehtml, joka päivittää html-sisällön. Tämän jälkeen kopioidaan kaikkai sisältö takaisin palvelimelle. Koska päivityskäännös vie aikaa, kannattaa tehtäviä lisätä useampi kerralla. Lisäksi tehtävien toimivuutta kannattaa kokeilla ensin kokoajo skriptillä, joka tekee tehtävistä tavanomaista LaTexia. Use case: Lisää tai poista tehtäväkategoria Lisää tehtäväkategoria Oletetaan että halutaan lisätä tehtäväkategoria jonkin ohjelman alle. Skripteille kategoriat ovat alihakemistoja kolmen ohjelmahakemiston (mmateht,mplteht ja matlabteht) alla. Kategoriahakemiston tulee EHDOTTOMASTI alkaa 4
kirjaimella m. Kategoriahakemistosta tulee ehdottomasti löytyä seuraavat tiedostot: leafajo-skripti htexcreatorv2-skripti (tästä on kolmea eri versiota; valitse ohjelmalle sopiva). otsikko.tex-tiedosto, jossa kirjoitettuna tasan yksi rivi: \subsection*{otsikko}.htex-alustustiedosto, jonka nimi on muotoa <ohjelma><kategoria>.htex. Hakemistossa EHDOTTOMASTI ei saa olla kuin yksi htex-tiedosto, joka on juuri tämä. Vähintään yksi kappale tex-tiedostoja, joissa on aikaisemmin lueteltujen sääntöjen mukainen tehtävä. Näiden tehtävätiedostojen on VÄLT- TÄMÄTTÄ alettava kirjaimella m. Kun olet mielestäsi tehnyt hakemiston oikein, aja updatehtex skripti. Jos listauksessa näkyi uuden kategorian nimi, kaikki on tähän asti oikein. Tämän jälkeen aja skripti kokoajo (muista myös texittää kokoajo.tex), jolla voit tarkastaa tehtävien toimivuuden. Tämän jälkeen etsi hakemistosta src2 ohjelmaa vastaava html-etusivu, ja lisää etusivulle linkki uuteen kategoriaan. Tämän jälkeen aja updatehtml skripti, joka siirtää kaikki asia paikalleen html-kansioon. Poista tehtäväkategoria Poistaaksesi tehtäväkategoria 1. Poista tehtävähakemisto. 2. Poista hakemistosta src2 kategoriaa vastaava htex-tiedosto. 3. Editoi kyseisen ohjelmiston etusivua hakemistossa src2, ja poista linkki poistettavaan kategoriaan. 4. Aja updatehtex ja updatehtml. 5