Improving teaching methods for operating systems and systems programming course

Abstract

This bachelor’s thesis examines the Operating Systems and Systems Programming-course at LUT-university, and it explores ways to improve it. Based on the course feedback the main issues identified on the course were a lack of feedback on student submissions, a weak connection between lectures and assignments and the experienced difficulty of the course assignments. Additionally, almost all course submissions were manually graded, making it a tedious and time-consuming task for the course personnel.

The thesis also researched the best practices of teaching and learning operating systems and systems programming. The literature review revealed that the most effective teaching methods for this topic include visualization tools as well as hands-on work, such as exploring real operating systems and programming. Automated assessment tool, CodeGrade, was also integrated into the course as a part of the thesis. With this tool students are able to receive almost instant feedback on their assignments and it also reduces the manual workload for teachers. Nearly 40 % of the weekly assignments were added into CodeGrade for automatic grading. The assignment instructions were also updated, and a new assignment set was created for the operating systems-part of the course. This thesis used the design science research method, and the artifact was evaluated based on the success of its integration into the course.

Future work for the course includes expanding the use of CodeGrade by adding more assignments and possibly programming projects into it as well as implementing new teaching technologies on the course to enhance learning. The course should also work on gathering more feedback from students because currently only a small part of enrolled students answers the questionnaire. Additionally, LUT could consider incorporating a course about compilers and interpreters into its curriculum.

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan LUT-yliopiston Käyttöjärjestelmät ja Systeemiohjelmointi-kurssin ongelmakohtia ja etsitään ratkaisuja niihin. Kurssipalautteen perusteella suurimpia haasteita olivat vähäinen palaute opiskelijoiden palauttamiin viikkotehtäviin, heikko yhteys luentojen ja viikkotehtävien välillä sekä hankalaksi koetut tehtävät ja projektit. Lisäksi miltei kaikki kurssipalautukset tarkistettiin manuaalisesti kurssihenkilökunnan toimesta, mikä oli raskasta ja aikaa vievää.

Työssä selvitettiin myös parhaita opetusmenetelmiä käyttöjärjestelmien ja systeemiohjelmoinnin opettamiseen ja oppimiseen. Kirjallisuuskatsauksessa havaittiin, että tehokkaimpiin opetusmenetelmiin tässä aiheessa kuuluvat visualisointityökalut sekä käytännön työ, kuten oikeiden käyttöjärjestelmien tutkiminen ja ohjelmointi. Osana työtä kurssin sivuille lisättiin automaattinen tarkistustyökalu, CodeGrade, jonka avulla opiskelijat voivat saada palautetta tehtävistään lähes välittömästi. CodeGrade myös vähentää opettajien manuaalista työtaakkaa, sillä sen avulla pystyttiin automatisoimaan miltei 40 % kurssin viikkotehtävistä. Myös kurssin tehtävänantoja korjattiin ja kurssin käyttöjärjestelmäosioon luotiin uusi tehtäväsetti. Tutkimuksessa käytettiin kehittämistutkimusmenetelmää, ja sen tulosta arvioidaan sen perusteella, kuinka hyvin tarkistusautomaatiota onnistuttiin lisäämään kurssille.

Kurssia voidaan kehittää edelleen tulevaisuudessa laajentamalla CodeGrade-tarkistusautomatisaatiota useampiin tehtäviin ja mahdollisesti kurssiprojekteihin sekä lisätä kurssille uusia opetusteknologioita tehostamaan oppimista. Kurssilla tulisi myös panostaa enemmän opiskelijoiden kurssiarvosteluiden keräämiseen, sillä tällä hetkellä vain pieni osa opiskelijoista vastaa kyselyihin. Lisäksi LUT voisi harkita kurssitarjontansa laajentamista lisäämällä opetusta kääntäjistä ja tulkeista