1. Johdanto *

2. Tämänhetkinen tilanne *

3. Tekniikoita *

4. Teknologiat *

5. Signaalit ja järjestelmät kurssin opetuksen kehittäminen. *

6 Parannusten perustelut *

7 Pohdintaa *

8 Viitteet *

Etäopetuksen käyttö on lisääntynyt hitaasti mutta varmasti. Tällä hetkellä aiheesta on paljon kokemuksia mutta oikean teknologioiden ja tekniikoiden löytäminen ei varmasti ole helppoa. Tämän raportin aiheena on löytää mahdollisimman hyvä järjestely kurssin S-72.116 "Signaalit ja järjestelmät" toteuttamiseen etäopetuksena. Opettamista videoneuvottelutilanteessa käsitellään melko paljon, koska se on aiheena ajankohtainen.

Tällä hetkellä kurssiin "Signaalit ja järjestelmät" kuuluu luennot, vapaaehtoiset harjoitukset, laboratoriotyöt ja tentti. Opiskelun avuksi on saatavilla "Signals and Systems"- niminen multimediaesitys, joka kattaa kurssin tärkeimmät asiat pääpiirteissään. Kyseisestä ohjelmasta on verkkoversio tai sen saa CD-rom levyllä. Sekä kurssia että "Signals and Systems" opetusohjelmaa koskevia kysymyksiä varten on perustettu postituslistat. Kyseinen kurssi onkin tällä hetkellä yksi edistyksellisimmistä sähköosastolla.

Etäopetus on aihepiirinä sangen laaja. Tietoverkkoihin perustuva etäopetus voidaan jakaa kahteen isompaan kategoriaan: tiedon levittämiseen ja interaktiiviseen etäopetukseen.

Tiedon levittämiseen on useita metodeja. Tietoa voidaan jakaa esimerkiksi television, radion, www-sivujen, sähköpostin, sanomalehtien ym. medioiden kautta. Yleisessä kielenkäytössä edellämainittuja medioita ei yleensä mielletä "nykyaikaisen" etäopetuksen apuvälineiksi. Kuitenkin esimerkiksi televisiossa on esitetty jo pitkään "YLE:n avoin yliopisto"- lähetyksiä, jotka ovat puhtaasti etäopetusta.Toki edellämainittuja teknologioita voidaan käyttää myös interaktiivisesti joko sellaisenaan (esim. WWW-sivut) tai täydentämällä niitä muilla tekniikoilla (esim. televisio ja puhelin). Tietoverkkoihin perustuvaa tiedon levittämistä käytetään jonkin verran kaikilla TKK:n kursseilla. Tiedon levittämiseen perustuvat teknologiat voivat olla ajasta ja paikasta riippumattomia.

Interaktiivisessa etäopetuksessa oppilaat pystyvät vaikuttamaan opetustilanteeseen. Interaktiiviset menetelmät ovat useimmiten riippuvaisia ajasta eli kaikkien oppilaiden pitää olla opetustilanteessa samaan aikaan. Etäopetuksen avulla saadaan toki suuri vapaus paikan suhteen. Myös tietokoneavusteisia opetusohjemia voisi kutusua interaktiivisiksi, mutta tässä kontekstissä käytetään sanaa interaktiivinen kuvaamaan ihmisten välistä vuorovaikutusta.

Kummassakin tavassa on siis omat etunsa sekä haittansa. Interaktiivisuuden avulla oppilaat pääsevät vaikuttamaan opetustilateeseen, mutta ajasta riippumattomuus menetetään. Olisikin hyvä jos näitä pystyttäisiin yhdistämään siten, että opetus miellyttäisi mahdollisimman montaa oppilasta. Myöhemmin käsiteltävässä "Signaalit ja järjestelmät"- kurssin kehitysehdotuksissa pyritään löytämään mahdollisinmmän hyvä tasapaino interaktiivisuuden ja ajasta riippumattomuuden välille.

Videoneuvottelu on ollut tekniikkana melko pitkään käytössä. Videoneuvottelulaitteistoja on nykyisin useita erilaisia. Kalleimpia ovat varta vasten videoneuvotteluun suunnitellut laitteet, jotka usein hyödyntävät ISDN-yhteyksiä. Näiden laitteistojen hinta saattaa nousta jopa satoihin tuhansiin markkoihin. Käyttämällä edellämainittuja laitteita sekä kahta ISDN- liittymää saadaan melko hyvälaatuinen neuvotteluyhteys, joka toimii aina samalla tavalla. Halvempi ratkaisu videoneuvottelun toteuttamiseen on käyttää kotimikroa. Tarvittavat komponentit ovat:

• tietokone (videokortti ja ohjelmisto)

• kamera

• monitori

• mikrofoni

• kaiuttimet

• tiedonsiirtoyhteydet

Tietoliikenneyhteys voi olla edellämainitun ISDN:n lisäksi esimerkiksi xDSL, kaapelimodeemi tai kiinteä Internetyhteys. PC-laitteistoon perustuvat videoneuvottelujärjestelmä on huomattavasti muita videoneuvottelulaitteistoja edullisempia (esim. 10 000mk).

Opettamisen onnistumiseen videoneuvottelussa vaikuttaa useita eri tekijöitä. Ilmapiirin on oltava aktiivinen ja myönteinen. Aikataulussa pysyminen on tärkeää mutta silti kannattaa edetä riittävän rauhallisesti ja pitää riittävästi taukoja. Teknistä ja usein melko jäykkää tilannetta helpottaa inhimillistäminen, ystävällisyys ja toisen osapuolen huomioiminen. Koska tekniikka kuuluu olennaisena osana videoneuvottelun onnistumiseen, ei sitä ole syytä unohtaa. Tekniikan hallinta on tärkeää ja myös vikatilanteisiin on syytä varautua. On esimerkiksi järkevää kertoa toiselle osapuolelle jos laitetta joudutaan vaihtamaan. Vuorovaikutuksen sujuvuus ja selkeys ovat tärkeitä, niin että eri osapuolet pääsevät osallistumaan ja ymmärtävät toisiaan.
Videoneuvottelu vaatii usein välittäjää tai puheenjohtajaa, joka on useimmiten opettaja mutta voi olla myös oppilas.

Videoneuvotteluun liittyy myös useita visuaalisia seikkoja, jotka kannattaa ottaa huomioon. Nopeaa elehtimistä tai liikkumista kannattaa välttää. Katsekontaktiin pyrkiminen on tärkeaa vaikka sen saavuttaminen videoneuvottelussa voi tuntua vaikealta. Myös pukeutumiseen kannattaa kiinnittää huomiota, sillä jotkin värit tai kuviot voivat häiritä (kuten syvänmusta, valkoinen, pienet kuviot). Lisäksi oikea äänenkäyttö korostuu viedoneuvottelussa. Kannattaa puhua kuuluvasti ja välttää häiriöääniä, esimerkiksi mikrofonin liikuttelua. On tärkeää, että puheenvuorojen vaihdot ovat selkeitä ja että päällekkäin puhumista ei tapahdu.

"Signaalit ja järjestelmät"- kurssilla on niin paljon opiskelijoita, ettei ole mahdollista muodostaa varsinaista videoneuvottelutilannetta osallistujien välille. Tämä vaatisi kaikilta etäopiskelijoilta muunmuassa videokameran. Lisäksi luentotyyppisessä opetuksessa ei ole kovinkaan paljon hyötyä siitä, että opiskelijoilla olisi videokamerat - varsinkaan suurilla "massakursseilla". On selvää, että tälläinen järjestelmä on monimutkainen, vaatii paljon organisointia sekä tietoliikennekapasiteettia. Lisäksi yksittäisen opiskelijan visuaalinen esilletulo on turhaa luennoilla.

Monet edellämainitut asiat pätevät silti myös etäopetuksessa, jossa vain opettajan pitämästä luennosta lähetetään videokuvaa. Interaktiivisuus täytyy tässä tapauksessa toteuttaa jollain muulla keinolla.

Oppimateriaalin levittäminen WWW-sivuilla on jo yleistä. Varsinaisia opetusmonisteita ei kuitenkaan yleensä julkaista WWW-sivuilla, koska opiskelijoilla on tapana tulostaa sivuilla oleva materiaali. Tämä ongelma voidaan poistaa tekemällä materiaalista multimediaesitys, joka tulostaminen ei ole mielekästä. Hyvä esimerkki on "Signals and Systems" ohjelma http://learning.comlab.hut.fi/WES/default.htm. Hyvin laaditut hypermedia dokumentit ovat informatiivisia ja niiden käyttö sopii mainiosti useisiin opetustilanteisiin.

WWW-sivuja voidaan kuitenkin käyttää myös paljon muuhunkin kuin tiedon levittämiseen. WWW- sivujen kautta voidaaan esimerkiksi rakentaa chat-keskustelukanavia. Näitä voidaan käyttää hyväksi interaktiivisuuden muodostamisessa, kuten tullaan myöhemmin esittämään. WWW-pohjaisten järjestelmien käyttö on perusteltua, koska lähes jokaisella oppillaalla on tarvittava WWW-selain. Mitään ylimääräisiä ohjelmia ei siis tarvitse asentaa.

Sähköpostin ja news-ryhmien käyttö on melko yleistä korkeakoulumaailmassa. Ilmoitukset onkin kätevää ilmoittaa sähköpostilla tai news-ryhmässä. "Signaalit ja järjestelmät"- kurssilla kyseisten medioden käyttö on ollut melko runsasta. Nämä tiedotuskanavat ovat toimineet lähinnä opiskelijoiden ja opettajan väliseen informaation vaihtoon. Tämä on hyvä asia varsinkin jos on sähköpostilistoja käytettäessä. Olisi kuitenkin hyvä olla myös lista, jonka välityksellä opiskelijat voisivat vapaasti keskustella kurssiiin liittyvistä asioista. Opiskelijoita olisi myös hyvä kannustaa tällaisten listojen käyttöön. Sähköpostia voidaan käyttää myös tehtävien jakamiseen ja palauttamiseen. Tällä tavalla tehtävien jakaminen ja palauttaminen tehostuu huomattavasti.

Ei tuo paljoakaan lisäarvoa, että opiskelija tulostaa tekemänsä kotitehtävät ja palauttaa ne sitten paperilla. On paljon helpompaa ja taloudellisempaa palauttaa vastaukset suoraan sähköisessä muodossa.

Kussissa järjestettäisiin normaalit luennot, jotka myös videoitaisiin ja lähetettäisiin reaaliaikaisena verkossa. Videoitu luento talletetaan myös kurssin www-sivulle esimerkiksi avi- tai ram- muodossa, mistä se voidaan katsoa milloin tahansa. Jotta myös etäopiskelijat voivat interaktiivisesti vaikuttaa luentoon on kurssin WWW-sivun kautta järjestetty Chat-tyyppinen käyttöliittymä. Tämän kautta opiskelijat voivat lähettää luennoitsijalle kommentteja tai kysymyksiä. Järjestelmän toteuttaminen onnistuu parhaiten siten, että assistentti tai yksi opiskelijoita seuraa chat-kanavaa ja esittää luennoitsijalle kanavan kautta tulleet kysymykset. Tällä järjestelyllä saataisiin yhdellä helpolla ratkaisulla normaali luento, paikasta riippumaton interaktiivinen etäopetusluento sekä ajasta ja paikasta riipumaton mahdollisuus katsoa luennot jälkikäteen. Chat-kanavan käyttö voi aiheuttaa ongelmia siten, että kysymykset pitää muotoilla kokonaan valmiiksi ennen lähettämistä. Tämä voi aiheuttaa ongelmia silloin kun kysymykset ovat pitkiä tai vaikeasti muotoiltavissa. Tästä ei kuitenkaan todennäköisesti muodostu suurta ongelmaa, koska useimmat opiskelijat ovat tottuneet ilmaisemaan itseään tehokkaasti ja nopeasti tekstipohjaisessa keskustelussa. Itseasiassa monelle opiskelijalle kynnys kysymyksen esittämiseen voi olla pienempi jos kysymyksen voi esittää chat- kanavan kautta. Jotta kukaan ei pääse pilailemaan tai muuten häiritsemän opetusta voidaan kanavalle laittaa salasana, joka ilmoitetaan vain kurssille osallistuville opiskelijoille. Tämän lisäksi chat-kanavasta vastaava assistentti tai opiskelija voi karsia asiattomat kysymykset tai kommentit.

Kuva 2. Esimerkki WWW-pohjaisesta chat käyttöliittymästä (http://chat.machine.net)

Kuvassa 2. on esimerkki WWW-pohjaisesta Chat- käyttöliittymästä. Verkosta löytyy runsaasti valmiita ohjelmia tällaisten sovellusten tekemiseen.

Tällä hetkellä kurssilla on viisi vapaaehtoista laskuharjoitusta. Laskuharjoitukset voitaisiin julkaista kurssin www sivuilla. Koska laskuharjoitukset ovat vapaaehtoisia, niiden palauttamista ei tarvitse järjestää. Laskuharjoitustunnit voitaisiin järjestää kuten luennotkin, eli ne lähetettäisiin reaaliaikaisena ja kysymyksiä voisi lähettää chat-kanavan kautta. Videoidut laskuharjoitukset talletettaisiin myös verkkoon. Tämän lisäksi oikeat ratkaisut esitettäisiin kurssin WWW-sivulla.

Kurssiin kuuluu kolme kappaletta laboratoriotöitä. Nämä työt ovat hyvin onnistuneet ja ne kannattaa säilyttää pääpiirteissään sellaisena kuin ne ovat. Laboratoriotöihin ilmoittautuminen pitäisi kuitenkin muuttaa www- pohjaiseksi. Tällä hetkellä laboratoriovuorot varataan merkitsemällä ne ilmoitustaululla olevaan listaan. Tämä lista voisi aivan hyvin olla elektroninen. Myöskin esiselostusten ja jälkiselostusten palauttaminen voitaisiin järjestää paremmin. Esiselostusten tehtävät tulisi laittaa kurssin www-sivulle ja niihin vastaaminen tapahtuisi sähköpostin avulla. Käytettävä muoto olisi word-dokumentti tai plaintext. Myös osa laboratoriotöistä olisi mahdollista toteuttaa siten, että ne pystyisi suorittamaan etäopiskeluna. Laboratoriotyöt perustuvat pääosin Matlab-nimisen ohjelman käyttöön. Kyseisestä ohjelmasta on saatavana opiskelijaversio ja lisäksi se on asennettu kaikkiin sähköosaston mikroihin. Ainakin kaksi laboratoriotyötä voitaisiin toteuttaa etäopiskeluna. WWW-sivuilla tulisi tässä tapauksessa olla hyvät ohjeet töiden tekemiseen. Nämä ohjeet tukisivat myös samalla töiden tekemistä laboratoriossa. Laboratoriotöiden suorittaminen etätyönä sopisi kuitenkin parhaiten niille, jotka osaavat asiat todella hyvin eivätkä ehdi osallistua järjestetyille laboratoriovuoroille. Suositeltavampi tapa olisi siis tehdä työt laboratioriossa.

Tietokoneavusteinen opetusohjelma "Signals and Systems" on hyvin onnistunut ja sen käyttö ja jatkokehitys on suotavaa. Ohjelmasta on tällä hetkellä myös verkkoversio osoitteessa http://learning.comlab.hut.fi/WES/default.htm. Lisäksi CD-rom versio on saatavana, joten myös sellaiset opiskelijat, joilla ei ole riittävän nopeaa internet yhteyttä, voivat käyttää kyseistä ohjelmaa.

Tekemällä edellämainitut muutokset kurssista saadaan todella monipuolinen. Opiskelija voi suorittaa kurssin perinteiseti käymällä luennoilla, laskuharjoituksissa sekä laboratoriotöissä. Kurssin luennoille ja laskuharjoituksiin voi osallistua paikasta riippumatta, koska luennot ja laskuharjoitukset esitetään verkossa. Jos opiskelija ei ehdi osallistumaan luennolle voi hän katosa sen jälkeenpäin. Nauhoitetuista luennoista olisi varmasti myös suuri apu tenttiin valmistautumisessa, koska vaikeat asiat voisi katsoa uudestaan. Myös laskuhrjoitukset olisi mahdolista suorittaa etäopiskeluna samaan tapaan kuin luennotkin. Laskuharjoitusten tukena olisi WWW-sivuilla julkaistavat ratkaisut.

Uusien teknologioiden avulla voidaan rakentaa pedagogisesti tarkoituksenmukaisia oppimisympäristöjä ja oppimista tukevia työkaluja. Laajakaistaisten yhteyksien yleistyessä myös kotikäyttöön voidaan jakaa suuriakin määriä informaatiota helposti WWW:n kautta. Yhteyksien paranemisen myötä päästään myös hyvälaatuiseen videoneuvottelu kuvaan.

Toisaalta tekniikka kehittyy nopeasti eivätkä mitkään toimintaympäristöt ole stabiloituneet. Tämä tilanne tulee todennäköisesti kestämään vielä pitkään, joten sen takia ei kannata jättää etäopetus ratkaisuja käyttämättä. Myöskään helppokäyttöisten WWW-multimediasisältöjen tuottamiseen ei ole hyviä työkaluja. Teknillisessä Korkeakoulussa on menossa useita etäopetukseen liittyviä projekteja. Tämä on tärkeää, jos aiomme olla Euroopan huippukorkeakoulujen joukossa tulevaisuudessa.

1) Etäopetus multimediaverkossa ETÄKAMU projekti [WWW-dokumentti] http://matwww.ee.tut.fi/kamu/loppuseminaari/

2) Etäopetus- ja videoneuvottelujärjestelmän toteutusprojektin tilannekatsaus [WWW-dokumentti] http://www.funet.fi/index/MBONE/finnish/ohjeita/vvf-status.html

3) Antti Auer, ei päiväystä, etäopetus [WWW-dokumentti]http://www.jyu.fi/~auer/22.htm

esteet koulutusjärjestelmän eri tasoilla, ja niiden ratkaisuehdotuksia [WWW-dokumentti] http://www.uta.fi/~tyjosaa/etaopetus.htm

5) Aarno Rönkä, 1997, Teleopetus, [WWW-dokumentti] http://www.helsinki.fi/kasv/nokol/info/ronka/artivo.html

Etäopetuksen tekniikat ja teknologiat