Browsing by Subject "ohjelmointi"

Traktorien nostolaitteen sivurajoittimia on yritetty hydraulisoida 1970-luvulta lähtien. Kiuruvetinen yritys Piippo Hydraulic on kehittänyt Farmiventtiili -nimisen erikoisventtiilin, joka kykenee ohjaamaan sivurajoittimia yhdessä ja erikseen. Lisäksi traktorin ohjausjärjestelmiä varten on kehitetty ISO 11783-standardi, jossa määritellään traktorin, työkoneiden ja niiden ohjainlaitteiden välinen väyläliikenne. Tämä mahdollistaa eri valmistajien laitteiden kytkemisen yhteen ja samaan ohjaus- sekä tietoväylään. Tässä maisterintutkielmassa tehtiin prototyyppi Farmiventtiilin ISOBUS-pohjaisesta ohjauksesta. Farmiventtiilin ohjaus toteutettiin Epec Oy:n toimittamalla ohjauslaitteella, Multitool-konfigurointiohjelmalla, CodeSys PLC-ohjelmointiympäristöllä sekä IsoDesigner-käyttöliittymän suunnitteluohjelmalla. Näillä työkaluilla suunniteltiin virtuaaliterminaalille käyttönäkymä, laitteen ECU:lle toimintalogiikka sekä 3D-tulostamisen avulla prototyyppiasteen monitoimiohjain. Laitteelle tehtiin myös valmius väyläpohjaiselle ohjaukselle traktorin oman tai muun valmistajan hallintalaitteiden kautta AUX-N -standardiosan mukaisesti. Prototyypissä testattiin myös nostolaitteen työntövarren, kallistajan ja sivurajoittimien anturointia ja siihen pohjautuvaa automatiikkaa. Lopputuloksena saatiin prototyyppiasteen ohjausjärjestelmä, jossa on toteutettu nämä toiminnallisuudet. Työn edetessä havaittiin, että sinällään yksinkertaiseen venttiiliin voidaan mahduttaa ohjelmoitavuuden ansiosta runsaasti sellaisia toiminnallisuuksia, joita yksinkertaisella analogiohjauksella ei voida saavuttaa. ISOBUS:ssa toimiva ohjausyksikkö kykenee toimimaan myös muiden venttiilijärjestelmien siltalaitteena, jos järjestelmää on laajennettava. ISOBUS:n avulla toteutettu ohjaus alentaa kustannuksia, kun omia ohjainlaitteita ja kaikkia antureita ei tarvita väylällä valmiiksi olevien laitteiden ansiosta.

The importance of programming and robotics in society is growing continuously, so it is useful for us as technology users to understand its impact on our lives. For this reason, it is important that already in primary school a good foundation for the 21st century skills is created, which include critical thinking skills, problem-solving skills, collaboration skills, accessing and analyzing information, self-learning, curiosity and the use of imagination. Programming and robotics became part of the national core curriculum for basic education in 2016. Ac-cording to previous studies, robotics in education increase e.g. self-directivity, initiative, thinking skills, innovativeness, and technology engagement. When working with a robot, a student is in the role of a participant in accordance with the constructivist learning theory. For a novice programmer, a visual programming language is particularly well suited because the student's attention is focused on programming logic and problem solving instead of syntax. In this study the performance of elementary school fifth and sixth graders is examined in Lego robot programming tasks that become gradually more difficult. In addition, we want to know how the students found a solution to the tasks. A total of 23 fifth and sixth graders participated in the study. The students were given six programming tasks, which they performed in pairs. The students used visual programming language and Lego Mindstorms robots. The tasks involved moving the robot, and in the most demanding tasks also sensors, loop, and conditional expression were needed. The data collection was done by saving students’ programs, with a questionnaire, and with video recordings. The analytical method used was qualitative content analysis. The study showed that the students learned well the skills needed to move the robot. Instead, the use of loop and conditional expression produced difficulties. The sixth graders outperformed the fifth graders, although they also had more experience in robotics. Students solved tasks most often in co-operation with their partner, which supports previous observations of the usefulness of pair programming. Instead, internet was not used to find a solution, and the students were not provided with ready-made internet sources. This inspired the idea of the necessity of the sources sought beforehand.

Tutkielman tavoitteina on tarkastella lukuteoriaa ja sen soveltuvuutta lukio-opetukseen sekä kirjallisuuteen perustuen selvittää, mitä hyötyä lukuteorian ja ohjelmoinnin yhdistämisessä opetuksessa voisi olla. Motivaationa taustalla toimii lukion uusi opetussuunnitelma 2019 ja erityisesti pitkän matematiikan valtakunnallinen syventävä kurssi MAA11 – Algoritmit ja lukuteoria, jonka keskeisiin sisältöihin sekä lukuteoria että ohjelmointi kuuluvat. Pääasiallisena osana tutkielmaa esitellään konkreettisia ohjelmointiharjoituksia ja -kokonaisuuksia, joiden avulla lukuteorian eri aihealueita voitaisiin lukio-opetuksessa käsitellä ohjelmoinnin kautta. Matematiikan ja ohjelmoinnin yhdistämistä opetuksessa on tutkittu jo entuudestaankin paljon. Tähän liittyen usein puhutaan laskennallisen ajattelun käsitteestä. Laskennalliseen ajatteluun sisältyy valikoima erilaisia ajatuksellisia työkaluja, joiden avulla ongelmia voidaan ratkaista ja jäsentää. Laskennallisen ajattelun taidoista on todettu olevan hyötyä monella osa-alueella, esimerkiksi matematiikassa. Yksi luontainen tapa laskennallisen ajattelun kehittämiseen on ohjelmointi. Toisaalta puolestaan tietojenkäsittelytieteen juuret ovat matematiikassa, joten näillä kahdella tieteenalalla on paljon yhteistä. Myös kontekstilähtöisen opettamisen on huomattu parantavan opiskelijoiden motivaatiota, oppimistuloksia sekä ymmärrystä tieteen yhteydestä arkeen ja ympäröivään maailmaan. Yksi lukuteorian tärkeitä sovelluskohteita on erilaiset kryptografian salausmenetelmät, joten ohjelmointi tarjoaa myös mahdollisuuksia tuoda kontekstuaalisuutta ja relevanssia osaksi lukuteorian opetusta. Sekä laskennallisen ajattelun että kontekstilähtöisen opettamisen haasteiksi on koettu konkreettisten välineiden ja menetelmien puute. Tämän tutkielman tarkoitus on vastata näihin haasteisiin esittelemällä joitakin mahdollisia tapoja lukuteorian ja ohjelmoinnin yhdistämiseen ikään kuin pedagogisena tuotteena. Laaditut ohjelmalliset tehtävät tarjoavat toisaalta matalan kynnyksen lähteä tutkimaan lukuteorian aiheita, mutta myös haastavat kartuttamaan syvempää ymmärrystä pohdinnan ja lisätehtävien kautta. Tutkielmassa esitellään myös lukuteorian keskeistä matemaattista perustaa niin lukion opetussuunnitelmaan sisältyviltä osin, kuin sen ulkopuoleltakin. Pelkästään lukion opetussuunnitelman lukuteoriaan liittyvien sisältöjen puitteissa mahdollisia ohjelmallisia tehtäviä tai käsiteltäviä aihealueita on paljon, ja tämä tutkielma laajuudessaan pystyy vasta raapaisemaan pintaa kaikkien mahdollisuuksien suhteen. Ohjelmallisten harjoitteiden ja ohjelmointia ja lukuteoriaa yhdistelevien tehtävien osalta tutkielma antaa kuitenkin jo ideoita ja luo pohjaa näitä menetelmiä arvioivalle tai kehittävälle jatkotutkimukselle, sillä tämän tutkielman osalta niitä käsiteltiin vasta teoreettisella tasolla.

Programming became part of basic education in Autumn 2016. The goal of this study was to examine the experiences from programming at elementary school, and to determine motivation towards programming and the factors that affect it. The study attempted to answer if programming was found exciting, which is a goal stated in the national core curriculum for basic education. The study examined experiences from various technologies, including Scratch programming environment and Lego Mindstorms robot. The study was conducted by interviewing the pupils and teacher from a single sixth grade class. The class in question had programmed using various technologies and participated in the First Lego League programming challenge. A total of 19 pupils participated in the study. The interview was based on themes related to experiences from and inclination towards programming. Pupils were interviewed in groups ranging between 2 and 4 pupils. The analysis was performed using content analysis. The data was coded using codes based on existing theories. The content of the codes and the quantity of responses in them were then examined. The results show that pupils had alternative experiences from programming. The study reveals that pupils had gained at least a basic level of programming ability while having a mixed response to the quantity and quality of the teaching. The results reveal that pupils had different responses to technologies, with every technology having various perceived weaknesses and strengths. The study suggests that majority of the pupils had extrinsic motivation towards programming. The interest in and the perceived usefulness of programming varied. Five different attitudes were determined: excited and demanding, dependent on task, indifferent, reserved, and reluctant. It was concluded that programming was found interesting and exciting by a portion of the pupils. The study implies that arousing interest in programming for the naturally uninterested is a challenge and that some pupils may never have interest in programming.

The study examines various uses of computer technology in acquisition of information for visually impaired people. For this study 29 visually impaired persons took part in a survey about their experiences concerning acquisition of infomation and use of computers, especially with a screen magnification program, a speech synthesizer and a braille display. According to the responses, the evolution of computer technology offers an important possibility for visually impaired people to cope with everyday activities and interacting with the environment. Nevertheless, the functionality of assistive technology needs further development to become more usable and versatile. Since the challenges of independent observation of environment were emphasized in the survey, the study led into developing a portable text vision system called Tekstinäkö. Contrary to typical stand-alone applications, Tekstinäkö system was constructed by combining devices and programs that are readily available on consumer market. As the system operates, pictures are taken by a digital camera and instantly transmitted to a text recognition program in a laptop computer that talks out loud the text using a speech synthesizer. Visually impaired test users described that even unsure interpretations of the texts in the environment given by Tekstinäkö system are at least a welcome addition to complete perception of the environment. It became clear that even with a modest development work it is possible to bring new, useful and valuable methods to everyday life of disabled people. Unconventional production process of the system appeared to be efficient as well. Achieved results and the proposed working model offer one suggestion for giving enough attention to easily overlooked needs of the people with special abilities. ACM Computing Classification System (1998): K.4.2 Social Issues: Assistive technologies for persons with disabilities I.4.9 Image processing and computer vision: Applications

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lasten ohjelmointi- ja robotiikkakilpailuihin osallistumisen yhteyttä 2000-luvun taitojen kehittymiseen. Ohjelmointi- ja robotiikkakilpailut ovat Suomessakin suosiota kasvattava kilpailukonsepti, jossa lapset harjoittelevat ohjelmoin-tia opetusrobottien (educational robotics) avulla suorittaen tehtäviä ja esitellen aikaansaan-noksiaan. Suomalaisista kilpailuista ei ole vielä lainkaan tutkimusta, eikä ulkomaisessakaan tutkimuksessa ole juuri koottu kilpailujen vaikutuksia näiden taitojen näkökulmasta. 2000-luvun taidot, joita kutsutaan myös esimerkiksi tulevaisuuden taidoiksi tai tulevaisuuden osaamiseksi, ovat laaja-alaisia, koululaisten tulevaisuudessaan tarvitsemia avaintaitoja. 2000-luvun taidoille ei ole vakiintunutta määritelmää, mutta usein sen osataidoiksi nimetään esimerkiksi ongelmanratkaisutaidot, kommunikaatiotaidot ja luovuus. Tutkielma toteutettiin kuvailevana kirjallisuuskatsauksena. Aineistona käytettiin internetin tietokannoista ja hakukoneista löytyneitä, pääosin luotettavilta julkaisijoilta peräisin olevia lähteitä. Ongelmanratkaisutaitoja sekä sosiaalisia ja kulttuurisia taitoja, ku-ten kommunikaatiota ja yhteistyötä oli tutkittu kilpailukontekstissa kaikkein eniten. Joitain määritelmään kuuluneita taitoja, kuten oppimaan oppimista oli tutkittu vain vähän tai ei ollen-kaan. Aineistoni tutkimusten tutkimusmenetelmät ohjaavat tarkastelemaan koettua oppimista objektiivisen oppimisen arvioinnin kustannuksella. Vaikuttaa siltä, että erityisesti ongelman-ratkaisutaitojen ja sosiaalisten taitojen koetaan kehittyvän osallistumisen myötä. Myös esi-merkiksi tieto- ja viestintätekniikan taitojen ja luovuuden koetaan kehittyvän jossain määrin. Jatkotutkimuksissa olisi tarkoituksenmukaista käyttää tiedonkeruussa menetelmiä, joiden avulla voidaan painottaa todellisen oppimisen mittaamista koetun oppimisen sijaan.

The aim of this master's thesis was to study pupils' interaction and problem solving during a programming project. The study of interaction was limited to talk between two pupils, in which three types of talk were sought: disputational, cumulative, and exploratory talk. Of these three, exploratory talk is the most conducive to learning. Problem solving is seen as a process consisting of several stages. These stages may proceed linearly from the previous stage, but according to the current understanding, dynamic, more flexible movement between the problem-solving stages is more common. In this thesis, talk and problem solving are first examined separately. Finally, it is studied how much the three types of talk occur at different stages of problem solving. The subjects of the study were two sixth-grader pupils in an elementary school in Helsinki. The pupils first practiced programming and then, as the final output of the project, developed their own emotion meter using GoGo Board, a programmable device. Video cameras were used for data collection and qualitative content analysis was used as the method of analysis. The number of problem-solving stages was much higher than the number of types of talk. The amount of the three types of talk were surprisingly equal. Exploratory talk increased and disputational talk decreased as the programming project progressed. This can mark a development in pupils’ interaction skills during the project. The most represented problem-solving stages were “constructing” and “testing”, i.e., the pupils’ activities focused on hands-on doing. Problem solving followed a dynamic transition between stages. At different stages of problem solving, slightly different types of talk were emphasized. The share of exploratory talk in the last stage of problem solving, i.e. the evaluation stage, was higher than in the other stages.

Tutkin tässä työssä thrash metal -genren alkuajan tyylin kitarariffien erityispiirteitä. Työssä hyödynnetään kieli- ja musiikkitieteellistä metodologiaa sekä musiikkiohjelmointia. Tutkimusaineisto koostuu Metallican, Slayerin, Anthraxin ja Megadethin ensimmäisistä levytyksistä 1980-luvun alkupuolelta. Musiikkianalyysissä tutkin modaalisuutta, urkupisteen käyttöä, reduktiota, variaatiota ja blues-vaikutteita. Tutkimuskysymyksiä ovat: Minkälaiset musiikilliset rakenteet tekevät thrash metalista tunnistettavan? Mitä asteikkoja kitarariffeissä käytetään? Minkälaisia historiallisia jatkuvuuksia tai kytköksiä muihin musiikkigenreihin löytyy? Voidaanko thrash metalin alkuajan tyylin riffejä kuvata kieliopin käsitteellä? Tämän kaltaista poikkitieteellistä tutkimusta ei ole aiemmin tehty tästä aihepiiristä. Tutkimuksessa esitellään riffejä tuottava tietokoneohjelmisto Thrashgen, joka havainnollistaa ja testaa musiikkianalyysia. Kielioppi on rakennettu analysoimalla aineistossa yleisimmin esiintyviä musiikillisia rakenteita. Ohjelmisto käyttää generointiin vain lähtöaineiston riffejä eikä se tuota uutta sävelmateriaalia. Kielioppeja muodostetaan kaksi: autenttinen ja luova. Autenttinen kielioppi pyrkii tuottamaan lähtöaineiston kaltaisia riffejä. Luova kielioppi tuottaa riffeihin yllätyksellisimpiä rakenteita. Luvussa 2. luodaan katsaus thrash metal -genren historiaan ja estetiikkaan. Luvussa 3. esitellään generatiivisen kieliopin teoreettinen viitekehys, joka pohjautuu Noam Chomskyn määritelmään kontekstivapaasta kieliopista. David Copen kehittämää SPEAC-mallia hyödynnetään generoitavien riffien musiikillisen johdonmukaisuuden käsittelemiseen. Luvussa 4. selostetaan Thrashgen-ohjelmiston toimintaperiaatteet ja rakenne. Luvussa 5. analysoidaan tutkimusaineistoa ohjelman kehittämisen kannalta valikoidusti. Luvussa 6. esitetään kielioppia määrittelevä musiikin funktioanalyysi sekä tässä työssä kehitetyn autenttisen kieliopin toimintaperiaatteet. Riffejä analysoidaan Esa Liljan modaaliseen analyysimalliin perustuvalla metodilla. Tutkimusaineiston pedaaliriffit voidaan tulkita rakentuvan valtaosin ¼-nuotin mittaisista rytmialkioista. Thrash-moodiksi voidaan muotoilla asteikko, jossa on päällekkäin aiolinen-, fryyginen-, lokrinen- ja blues-moodi. Luonnollinen molli on yleisin aineistossa esiintyvä asteikko ja duurimoodeja esiintyy vähän. Myös mollipentatonisia ja b5-asteen sisältäviä asteikkoja on paljon, mikä viittaa genren rock-perintöön. Riffit on pääasiassa koostettu modulaarisista osista, mutta ne sisältävät myös länsimaisen musiikin rakennetottumuksien mukaista johdonmukaisuutta. Ne rakentuvat alukkeista, välikkeistä ja lopukkeista. Riffien perusteella vuosien 1983–1985 lite- ja thrash metal -genreissä on paljon yhtäläisyyksiä, mutta ulkomusiikillisten seikkojen perusteella eroja on paljon. Kontekstivapaan kieliopin soveltaminen thrash metal -riffien tutkimukseen toimii hyvin. Jatkotutkimuksessa ohjelmistoa voi laajentaa koskemaan kokonaisia kappalerakenteita tai kielioppiin voi sovittaa toisen metallimusiikkigenren materiaalia.