Etäopetus Multimediaverkoissa (ETÄKAMU) -tavoitetutkimushanke
Tilastomatematiikkaa verkossa - Pythagoras-oppimisympäristö
Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto Seuraava TEKES

2.15.4 Pythagoras-oppimisympäristö

Pythagoras-ympäristön rakentamisessa ei käytetty pohjana mitään olemassa olevaa järjestelmää. Kehitystyössä kuitenkin hyödynnettiin kokemuksia, joita oli saatu muiden ympäristöjen kehittämisestä.

Pythagoras-oppimisympäristö koostuu neljästä tilasta: oppimateriaaliosasta, työpajasta, opettajainhuoneesta ja näyttelystä. Tämä tilamalli on kehitetty KUOMA-pilottiprojektissa ( Leinonen ym. 1998 ). Pythagoraksen etusivu on esitetty seuraavassa kuviossa (»KUVIO 39.).


KUVIO 39. Pythagoras-oppimisympäristön etusivu

Tilat

Oppimateriaali sisältää tilastomatematiikan teoriaa, esimerkin tilastollisesta tutkimuksesta, ohjeita oman tutkimuksen tekemiseen ja harjoitustehtäviä. Kukin harjoitustehtävä käsittelee aina tiettyä teorian osa-aluetta. Samasta aiheesta on yleensä tarjolla kolme eri vaikeusasteista tehtävää. Tehtäväsivu koostuu käyttäjälle näytettävistä lähtötiedoista ja vastauksen syöttökomponenteista. Joissakin tehtävissä on käyttäjälle annettu mahdollisuus päätyä ratkaisuun usealla eri tavalla. Useissa tehtävissä vastauksen voi syöttää graafisesti esitetyn jakauman avulla. »KUVIO 40.esittää yhtä harjoitustehtävää, jossa käsitellään korrelaatiota.


KUVIO 40. Korrelaatiota käsittelevä harjoitustehtävä

Työpajassa on välineet kommunikointiin, työkalu oman kyselytutkimuksen tekemistä varten (»KUVIO 41.) ja WWW-editori tutkimusraportin kirjoittamiseen. Lisäksi työpajassa on kaksi analysointityökalua, joilla voi tutkia kyselyiden vastausten tilastollisia tunnuslukuja ja korrelaatioita. Nämä työkalut toimivat laskimen tapaan. Niiden tarkoituksena on toimia apuna, kun oppilas arvioi kyselynsä tuloksia. Kommunikointivälineitä ovat news-tyyppinen keskustelutyökalu ja reaaliaikainen Pulinat-työkalu (chat). WWW-editori on kehitetty yhdessä KUOMA-pilotin kanssa ( KUOMA-pilotti. [online]).


KUVIO 41. Kyselytyökalu

Opettajainhuoneen välineillä opettajat voivat kommunikoida keskenään. He voivat myös tarkkailla, mitä harjoitustehtäviä oppilaat ovat tehneet. Työkalulla näkee sekä taulukon muodossa että graafisesti, mitä tehtäviä kukin oppilas on tehnyt. Opettaja näkee halutessaan myös yhteenvedon siitä, kuinka paljon mitäkin tehtävää on tehty.

Näyttelytila on tarkoitettu oppilaiden tekemien tutkimusraporttien julkistamiseen. Se on kaikille avoin tila, jonne raportit siirretään työpajan WWW-editorista löytyvällä toiminnolla.

Koko ympäristössä voi liikkua vapaasti. Voi vaikka ensiksi yrittää tehdä harjoitustehtäviä ja sitten tutkia teoriaa. Vaihtoehtoisesti opiskelun voi aloittaa tekemällä oman kyselyn verkkoon ja tutkimalla sen tuloksia.

Tekniikka

Pythagoraksen teoriaosa perustuu Edita OY:n julkaisemaan samannimiseen oppikirjaan ( Aunola ym. 1995 ). Aineisto on tuotettu WWW-muotoon TTKK:n Hypermedialaboratoriossa kehitetyllä FML-julkaisutyökalulla, joka on esitetty tässä julkaisussa ( Pohjolainen, Ruokamo, Nykänen, Ala-Rantala ). Myös harjoitustehtäväsivut on tuotettu samalla työkalulla. Itse harjoitustehtävät ja kyselytyökalu on tehty Java-ohjelmointikielellä. »KUVIO 42.esittää harjoitustehtäväsivun ja kyselysivun rakenteen. Sivulla on useita sovelmia eli appletteja. Yksi pääsovelma vastaa kommunikoinnista palvelimen kanssa ja sivun muiden sovelmien toiminnan ohjauksesta.


KUVIO 42. Harjoitustehtäväsivun ja kyselysivun rakenne

Varsinkin tehtäväsivujen toteutuksessa FML-makrokielestä oli suurta apua. Sen avulla toisistaan vain hiukan poikkeavat sivut oli mahdollista generoida käyttäen yhteistä mallisivua. Näin sivujen ylläpito helpottui ratkaisevasti.

Kyselytyökalun perustana on kyselypalvelinprosessi, joka pyörii WWW-palvelinkoneella. Se on yhteydessä WWW-sivuun, joka on palvelimen käyttöliittymä. Tämän WWW-sivun kautta käyttäjä voi luoda kyselyn, muokata sitä, julkaista sen, ja katsoa vastausjakaumia. Eri kyselyt on suojattu salasanalla, joten käyttäjä pääsee muuttamaan vain omaa kyselyään. Kysymyksiin vastaaminen tapahtuu erillisellä sivulla, joka luodaan tarvittaessa automaattisesti.

Palvelinprosessi ja WWW-sivulla oleva sovelma kommunikoivat käyttämällä Javan RMI-tekniikkaa (Remote Method Invocation). Se on hajautusmekanismi, jolla asiakasohjelma voi kutsua palvelimella olevia aliohjelmia verkon läpi. Palvelin osaa tietyn joukon toimintoja, jotka se tarjoaa määritellyn rajapinnan kautta asiakkaalle. Asiakas saa yhteyden palvelimeen erillisen rekisteriohjelman avulla. Palvelinkoneella on rekisteriprosessi, joka pitää kirjaa koneella olevista RMI-palveluista. Käynnistyessään kaikki RMI-palvelut ilmoittavat tietonsa rekisteriin. Asiakas taas saa rekisterin kautta yhteyden haluamaansa palveluun sille rekisteröidyn nimen perusteella. Käytetty ohjelmistoarkkitehtuuri on esitetty oheisessa kuviossa (»KUVIO 43.).


KUVIO 43. Ohjelmistoarkkitehtuuri

Myös arviointipalvelimen käyttö toimii RMI-tekniikan avulla. Arviointipalvelimen tehtävä on pitää kirjaa oppilaiden tekemistä tehtävistä. Jokaista opetusryhmää kohti on oma palvelimensa. Oppilas identifioidaan ympäristön etusivulta aukeavan nimi- ja opetusryhmädialogin avulla. Ryhmävalinnan perusteella avataan RMI-yhteys oikeaan arviointipalvelimeen.

Sekä harjoitustehtäväsivut että kyselysivu on rakennettu samalla arkkitehtuurilla. Sivulla on useita sovelmia, joista yksi hallinnoi muita. Se vastaa RMI-yhteydestä palvelimelle. Se myös linkittää sovelmat toisiinsa niin, että ne voivat vaihtaa tietoja keskenään.

Valitulla arkkitehtuurilla on monia hyviä puolia verrattuna siihen, että koko sivun toiminnallisuus olisi koottu yhteen suureen sovelmaan. Ensinnäkin näin yhdestä sovelmasta tulee väkisinkin itsenäinen kokonaisuus, jota voi käyttää muuallakin. Toiseksi, yksittäisen sovelman voi HTML-kielen sallimissa rajoissa sijoittaa sivulle haluttuun paikkaan. Näin myös sivun ulkoasua voi myöhemmin muokata päivittämättä sovelmia. Tämä on ylläpidon ja ulkoasun kehittämisen kannalta ensiarvoisen tärkeää. Huonona puolena arkkitehtuurissa on eräät ongelmatilanteet selaimen kanssa. Jos muistia on vähän, ainakin Netscape lataa sovelmat vasta sitten, kun ne ovat sivulla näkyvillä. Jos sivun yläreunassa oleva sovelma haluaisi kommunikoida alareunassa vielä piilossa olevan sovelman kanssa, tuloksena on virhe. Kyseessä on Netscape-selaimien ongelma, johon ei löydetty varsinaista ratkaisua. Käytössä kuitenkin huomattiin, että ongelman voi kiertää käymällä ensin kääntymässä sivun alareunassa. Vasta tämä toimenpide saa Netscapen lataamaan kaikki sovelmat muistiin. Tällaiset odottamattomat vaikeudet selaimen käytössä eivät tietysti käyttäjiä ilahduttaneet. Huomautettakoon, että esimerkiksi HotJava-selaimella näitä ongelmia ei ilmennyt.

Palvelinsovellusten toteutuksessa harkittiin tietokannan käyttöä. Tästä ajatuksesta kuitenkin luovuttiin, koska sopivaa kevyttä ja siirrettävää tietokantatuotetta ei projektin alussa ollut tarjolla. Lisäksi käsiteltävät tietomäärät arvioitiin suhteellisen pieniksi, joten niiden tehokas hallinta onnistuu muutenkin. Lopulta päädyttiin yksinkertaiseen toteutukseen, jossa palvelin pitää kaikki tarvittavat tiedot muistissaan ja tallettaa niitä muutaman minuutin välein tiedostoon. Talletus tapahtuu oliovirtana, joka lukemalla talletushetken tilanne voidaan helposti palauttaa. Koska kaikki data on koko ajan muistissa, asiakassovelmien palvelupyyntöihin vastaaminen käy nopeasti. Automaattinen tallennus taas varmistaa sen, ettei käyttäjien tietoja katoa, vaikka palvelinprosessi kaatuisikin.


Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto Seuraava