Case-study: SCRUM as a software development method for an e-learning game

Tässä diplomityössä tutkittiin SCRUM-menetelmän soveltumista opetuspelin ohjelmistokehitysmenetelmäksi. Työssä käsiteltiin vuonna 2016 toteutettua Puolustusvoimien pilottihanketta, jossa kehitettiin varusmiehille suunnattua mobiiliopetuspeliä. Kehitystyössä sovellettiin SCRUM-menetelmää, ja diplomityön aineisto kerättiin haastattelemalla työryhmän kehittäjäjäseniä. Tutkimuksessa painotettiin erityisesti lopputuotteen pelillisiä ja pedagogisia seikkoja sekä sitä, miten SCRUM-menetelmän prosessit ja periaatteet tukivat näiden toteuttamista. Diplomityössä käsiteltyä ADL-työryhmän kehittämää opetuspeliä kehitettiin ohjelmistotuotteena. Sen vuoksi työssä avattiin ohjelmistotuotannon teoriaa ja menetelmiä sekä pelin ja pelillistämisen määritelmiä. SCRUM-menetelmän valinnan perusteluja projektin ohjelmistokehitysmenetelmäksi kartoitettiin esittelemällä projektin ympäristömuuttujia. Työssä tarkasteltiin myös sitä, miten mobiiliopetuspeli soveltuu Puolustusvoimien koulutusympäristöön. Opetuspelin soveltuvuutta sen nykyiseen koulutusviitekehykseen selvitettiin sotilaspedagogiikan julkaisuihin, tieto- ja viestintätekniikan väestötilastoihin sekä pelitutkimuksiin nojautuen. Diplomityön osatavoite on tuottaa Puolustusvoimille tukitietoa mobiilioppimiseen liittyviin jatkoprojekteihin. Työ toteutettiin tapaustutkimuksena, jonka laadullinen aineisto kerättiin haastattelututkimuksella. Aineistoa analysoimalla tunnistettiin SCRUM-menetelmää koskevia vahvuuksia ja heikkouksia, jotka vaikuttivat merkityksellisiltä opetuspelin kehittämisen kannalta. Tuloksena muodostettiin laajempia makrohavaintoja, joissa nousi esiin laajempia painotuksia, jotka tulisi ottaa opetuspelien kehittämisessä huomioon. Tapaustutkimuksen tuloksista johdettiin parannusehdotuksia SCRUM-menetelmän soveltamiseen pedagogisten ja pelillisten sovellusten kehittämisessä. Tuloksista voidaan tuottaa myös hypoteeseja aihetta koskeviin jatkotutkimuksiin. Työssä havaittiin, että opetuspelin kehittäminen SCRUM-menetelmällä edellyttää poikkitieteellistä vaatimusmäärittelyä, jossa lopputuotteen tekniset, pelilliset ja pedagogiset ulottuvuudet saavat riittävän painoarvon. Vaikka pelituotantoa on tutkittu SCRUM-menetelmän suhteen jo aikaisemmin, opetuksellisuutta integroivia sovelluksia ei juuri ole tutkittu. Pedagogisten tavoitteiden saavuttaminen edellyttää tutkimuksen mukaan opetuksellisuuden jatkuvaa arviointia läpi SCRUM-projektin kehityskaaren.This thesis studied the feasibility of SCRUM as a software development method for a mobile e-learning game. The research was based on a pilot project that was conducted over the year 2016 in the Finnish Defence Forces where a mobile e-learning game was developed using the SCRUM-method. Data was collected by interviewing developers of the game. The study emphasized the game and pedagogical characteristics of the project in order to clarify how the SCRUM-method supports these dimensions. The e-learning game was developed as a software product. Therefore, software engineering, major development methods as well as relevant definitions were introduced in the thesis. The rationale for choosing SCRUM as a method for developing the e-learning game was also presented on the basis of the environmental factors of the project. The suitability of mobile e-learning games to the educational environment of the Finnish Defence Forces was examined. Suitability was assessed by investigating past research on military pedagogy, statistics of information and communications technology and game research. A partial goal of the thesis was to review the potential of gamified e-learning applications for future projects of the Finnish Defence Forces. Data for the research was collected through interviews. Data was analysed to observe strengths and weaknesses of SCRUM as a development method of an e-learning game. Results of the initial research were analysed further to compose macro observations that constituted higher-level observations of the application of SCRUM to educational and gamified software products. These observations were assembled as suggested improvements to application of SCRUM. Results of the study may perhaps function as hypotheses for future research. The results of the study suggest that development of e-learning games with SCRUM requires cross-disciplinary requirement specification to ensure the sufficient emphasis on game- and pedagogy dimensions for the development. SCRUM application for games has been studied in the past but the field still lacks substantial research on the topic of how to incorporate an educational dimension to game design and to the software products in general. To reach learning objectives, they should be evaluated throughout the life-cycle of the development

The Europeanization of Law : Jurisprudential Problems

The Europeanization of Law – Jurisprudential Problems The study’s point of departure is to use the evolution of EU Law as a huge societal experience providing us with insight that enables us to test the tenability of the basic theoretical constructions of analytical legal positivism. The thesis consists of a collection of articles and a summary. The summary forms, at an abstract legal-theoretical level, a rational reconstruction of the themes discussed in the articles. The summary updates the articles and provides a rational “legal-theoretical” reconstruction of the themes addressed in the articles. This reconstruction is based on an orthodox understanding of EU law as an autonomous legal order that is valid as applicable binding law in the Member States but retains its independent character as EU law and is not merged into national law. This entails that Europeanization leads to an asymmetric view of valid law: for national judges valid law is a combination of national and European law; for EU judges, valid law is only EU law. In the summary, the different interpretations that can be given to the concept of Europeanization of law are analysed on the basis of a conceptual framework that makes a distinction between propositional/behavioural and concrete/abstract aspects of law. The framework is inspired by J.W.Harris’s distinction between momentary and non-momentary legal systems and Kaarlo Tuori’s three-level model of law. This leads to a conceptual stipulation that distinguishes between the legal order (concrete/propositional), juridical practices (concrete/ behavioural), the legal system (abstract/propositional) and legal culture (abstract/behavioural.In the context of the legal order the issues discussed include the ultimate rules (Grundnorm,Rule of Recognition) that form the foundations of legal order and the representation of Europeanized law as contextual fields of consistent normative meaning based on both national and European sources. The discussion of the Europeanization of juridical practices addresses such questions as the penetration of European law into national legislation and adjudication. Concerning Europeanization of the legal system the discussion takes up such themes as conceptual divergence between EU law and national law, fragmentation of national law, the metaconstitutional paradox in the EU and the relation between European democracy and EU law.Finally, the chapter on legal culture proposes a hermeneutic understanding of the concept of legal of culture as unarticulated Vorverständniss, and links the discussion of the approximation of legal cultures in the EU to Aulis Aarnio’s theory of legal audiences.Eurooppalaistuvan oikeuden oikeusteoreettisia ongelmia on väitöskirjatutkimus, jonka muodostavat yhdeksän artikkelia ja yhteenveto-osa. Artikkelit käsittelevät EU-oikeuden omaksumista Suomessa, EU:n perustuslaillistumisprosessia, demokratian ja perusoikeuksien suhdetta sekä EU-oikeuden käsitteenmuodostuksen ongelmia. Yhteenveto-osassa päivitetään artikkelien teemoja ja esitetään niiden rationaalinen rekonstruktio abstraktimmalla oikeusteoreettisella tasolla. Tässä nojaudutaan oikeuden nelikenttämalliin, jossa eurooppalaistumista tarkastellaan oikeusnormeista muodostuvan oikeusjärjestyksen, oikeuskäsitteistä ja periaatteista muodostuvan oikeusjärjestelmän, oikeudellisista käytännöistä muodostuvan juridiikan ja oikeudellisen toiminnan esitiedollisista lähtökohdista muodostuvan oikeuskulttuurin muutoksena

Yliopistojen taloudellisen ja hallinnollisen aseman uudistaminen : Väliraportti

Opetusministeriö kutsui 1.12.2005 hallintoneuvos Niilo Jääskisen ja professori Jorma Rantasen selvitysmiehiksi selvittämään yliopistojen taloudellisen ja hallinnollisen aseman uudistamista. Toimeksianto kattaa kokonaisuudessaan viisi erillistä tehtävää. Toimeksiannon ensimmäisenä tehtävänä, jota tämä väliraportti käsittelee, on tarkastella sellaisia toimenpiteitä, joilla yliopistojen taloudellista toimivaltaa voidaan lyhyellä aikavälillä vahvistaa. Selvitysmiehet tulkitsivat lyhyen aikavälin tarkoittavan toimenpiteitä, joita voidaan toteuttaa tai joiden erillinen valmistelu voidaan aloittaa kuluvan vaalikauden aikana. Selvitystyön ensimmäistä toimeksiantotehtävää varten selvitysmiehet tapasivat mm. yliopistojohtoa ja Suomen yliopistojen rehtorien neuvoston työvaliokunnan. Yliopistojohdolle lähetettiin myös kysely, jonka tavoitteena oli tiedustella yliopistojohdon näkemyksiä ja ehdotuksia toimeksiannon ensimmäisen tehtävän lyhyen aikavälin toimista. Kyselyvastauksissa nousi esiin erityyppisiä mm. oikeustoimikelpoisuuteen, taloushallintoon, omaan tulotalouteen, julkiseen tutkimusrahoitukseen ja yliopistoyhtiöihin liittyviä ongelmia ja ratkaisuehdotuksia. Selvitysmiehet katsovat, että lyhyellä aikavälillä eli kuluvilla vaalikaudella toteutettavissa tai aloitettavissa olevilla uudistuksilla ei voida merkittävästi lisätä yliopistojen autonomiaa. Yliopistot ovat tilivirastoina vahvasti sidoksissa valtiontalousarviolainsäädännön ja -ohjauksen yleisiin rakenteisiin. Tehdyn selvityksen perusteella lyhyellä aikavälillä yliopistojen taloudellista autonomiaa olisi kuitenkin mahdollista lisätä - sallimalla kaikille yliopistoille mahdollisuus rahastotalouteen; - luomalla edellytykset yliopistojen rahastotalouden ansaintalogiikalle; - selkeyttämällä ja yksinkertaistamalla yliopistojen taloudellista ja hallinnollista ohjausta; sekä - lisäämällä yliopistojen valtaa virkasuhteisen henkilöstönsä palvelussuhteen ehtojen määräämisessä. Edellisiin liittyen selvitystyössä ehdotetaan kaikkiaan seitsemää toimenpidettä (1–6 ja 7a–c) opetusministeriölle, valtioneuvostolle ja eduskunnalle

Bayesian Stochastic Partition Models For Markovian Dependence Structures

In various fields of knowledge we can observe that the availability of potentially useful data is increasing fast. A prime example is the DNA sequence data. This increase is both an opportunity and a challenge as new methods are needed to benefit from the big data sets. This has sparked a fruitful line of research in statistics and computer science that can be called machine learning. In this thesis, we develop machine learning methods based on the Bayesian approach to statistics. We address a fairly general problem called clustering, i.e. dividing a set of objects to non-overlapping group based on their similarity, and apply it to models with Markovian dependence structures. We consider sequence data in a finite alphabet and present a model class called the Sparse Markov chain (SMC). It is a special case of a Markov chain (MC) model and offers a parsimonious description of the data generating mechanism. A Variable length Markov chain (VLMC) is a popular sparse model presented earlier in the literature and it has a representation as an SMC model. We develop Bayesian clustering methodology for learning the SMC and other Markovian models. Another problem that we study in this thesis is causal inference. We present a model and an algorithm for learning causal mechanisms from data. The model can be considered as a stochastic extension of the sufficient-component cause model that is popular in epidemiology. In our model there are several causal mechanisms each with its own parameters. A mixture distribution gives a probability that an outcome variable is associated with a mechanism. Applications that are considered in this thesis come mainly from computational biology. We cluster states of Markovian models estimated from DNA sequences. This gives an efficient description of the sequence data when comparing to methods reported in the literature. We also cluster DNA sequences with Markov chains, which results in a method that can be used for example in the estimation of bacterial community composition in a sample from which DNA is extracted. The causal model and the related learning algorithm are able to estimate mechanisms from fairly challenging data. We have developed the learning algorithms with big data sets in mind. Still, there is a need to develop them further to handle ever larger data sets.Tieteeseen ja teknologiaan liittyen voidaan huomata, että potentiaalisesti hyödyllisen datan määrä on vuosi vuodelta suurempi. Hyvä esimerkki on DNA-sekvenssidata, jonka määrä kasvaa varsinkin mittalaitteiden kehityksen myötä. Tämä kasvu on sekä mahdollisuus että haaste, sillä entistä suurempien aineistojen hyödyntämiseen tarvitaan uusia menetelmiä. On syntynyt uusi koneoppimisen tieteenala, joka yhdistää menetelmiä sekä teoriaa tilastotieteestä ja tietojenkäsittelytieteestä. Tässä tilastotieteen alaan kuuluvassa väitöskirjatyössä on kehitetty koneoppimisen menetelmiä lähtien tilastotieteen Bayes-paradigmasta, joka perustuu epävarmuuden mallintamiseen todennäköisyyksien avulla. Keskeinen ongelma on klusterointi: miten jakaa joukko objekteja ryhmiin samankaltaisuuden perusteella siten, että samanlaiset objektit kuuluvat samaan ryhmään korkealla todennäköisyydellä. Klusterointia sovelletaan tilastollisiin malleihin, jotka toteuttavat Markov-ominaisuuden jossain muodossa. Heuristisesti ja kuvainnollisesti Markov-ominaisuuden voidaan ajatella tarkoittavan sitä, että se mikä on lähellä vaikuttaa enemmän kuin se mikä on kaukana. Työssä käsitelty sekvenssidata koostuu merkkijonoista, joilla on äärellinen aakkosto. DNA-sekvenssidatan kohdalla aakkosto koostuu neljästä typpiemäksestä: A, G, C ja T. Sekvenssidatan lisäksi väitöskirjassa tutkitaan kausaalipäättelyä ja esitetään malli kausaalisten mekanismien oppimiseen datasta. Lähtökohtana on epidemiologissa suosittu riittävien osasyiden malli, jota voidaan havainnollistaa piirakkadiagrammilla. Siinä sairaudella on joukko osasyitä, joiden erilaiset yhdistelmät aiheuttavat sairauden. Väitöskirjan sovellukset liittyvät pääasiassa laskennalliseen biologiaan. Keskeisellä sijalla on Markov-mallien estimoiminen DNA-sekvenssidatasta. Käytännön sovelluksena tästä on eri bakteerilajien osuuksien määrittäminen DNA-näytteestä. Väitöskirjassa esitetyt menetelmät on kehitetty suuriin aineistoihin liittyvät haasteet huomioiden. Silti on tarvetta kehittää niitä edelleen, jotta soveltaminen yhä suurempiin aineistoihin on mahdollista

Ihmisen univaiheiden välisten siirtymien mallintaminen

Human sleep is often studied by measuring the electrical activity of the brain. This gives continuous signals that are scored to sleep stage data. Modelling of the process that generates sleep stage data is useful as it helps to understand characteristics of both normal and abnormal sleep. The aim of this thesis was to explore the use of a stochastic process with the Markov property as a model for sleep that has been measured within a sleep deprivation study design. Probabilities for transitions between sleep stages were studied with Markov chain models. Effects of time-heterogeneity of the process were tested by dividing the night into segments. Models based on segment length of one, two, four, and eight hours were estimated separately for each subject. Assumptions of the Markov model were tested with comparison to models of zeroth and second-order dependence. Also, distributions of sojourn times were studied. Comparison of estimated Markov chains showed differences in transition probabilities between normal and recovery sleep. For validation, simulation was used for generating sleep stage data. Comparison was made with averages of original data. Also, experts were shown simulated and authentic sleep stage data visualized as hypnograms. They recognized simulated hypnograms from authentic ones. But with models of shorter segment length, this was slightly more difficult. The findings suggest that Markov chain models show differences between experimental conditions like sleep deprivation. Thus they can be used for guiding experimental research. Because of the heterogeneity of the process, some other models could be preferable in many cases. For studying sleep deprivation, time-dependence of transition probabilities should be modelled together with effects of the experimental condition.Unta tutkitaan usein mittaamalla aivojen sähköistä toimintaa. Tästä saatavat jatkuvat signaalit voidaan luokitella diskreetteihin univaiheisiin. Tätä univaihedataa tuottavan prosessin mallintaminen on hyödyllistä, koska se auttaa ymmärtämään sekä tavallisen että patologisen unen piirteitä. Diplomityön tarkoituksena oli tutkia Markov-ominaisuuden omaavan stokastisen prosessin käyttöä mallina univajeen jälkeen mitatulle palautumisunelle sekä normaalille unelle. Siirtymätodennäköisyyksiä univaiheiden välillä tutkittiin Markovin ketjuilla. Prosessin heterogeenisuuden takia mittausyö jaettiin osiin. Jokaiselle koehenkilölle estimoitiin mallit perustuen osiin, joiden pituudet olivat yksi, kaksi, neljä ja kahdeksan tuntia. Markov-mallin oletusten testaamiseksi näitä malleja verrattiin nollannen ja toisen asteen riippuvuuden malleihin. Myös viipymisaikojen jakaumia tutkittiin. Estimoitujen Markovin ketjujen vertailu osoitti eroja siirtymätodennäköisyyksissä normaalin ja palautumisunen välillä. Mallin validoimiseksi simuloitiin univaihedataa. Sitä verrattiin alkuperäisestä datasta laskettuihin keskiarvoihin. Lisäksi asiantuntijoille näytettiin simuloituja sekä alkuperäisiä hypnogrammeja. Asiantuntijat erottivat simuloidut ja aidot hypnogrammit. Kun mallissa käytettiin lyhyempää yön osan pituutta, erottaminen oli hiukan vaikeampaa. Tuloksien perusteella voidaan päätellä, että Markovin ketjut näyttävät eroja koeasetelmien välillä esimerkiksi univajeessa. Niitä voidaan käyttää antamaan suuntaa kokeelliselle tutkimukselle. Kuitenkin univaiheet tuottavan prosessin heterogeenisuuden vuoksi eräät muut mallit voivat olla suotavampia useissa tapauksissa. Univajeen tutkimuksessa siirtymien todennäköisyyksien riippuvuus ajasta ja koeasetelman vaikutuksesta olisi suotavaa mallintaa yhdessä