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Development of interactive web-based tutorials for chemical engineering undergraduates

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Material Information

Title:
Development of interactive web-based tutorials for chemical engineering undergraduates
Physical Description:
Book
Language:
English
Creator:
Cular, Stefan
Publisher:
University of South Florida
Place of Publication:
Tampa, Fla.
Publication Date:

Subjects

Subjects / Keywords:
Problem solving
Instructional tool
Perl
Matlab
Javascript
Dissertations, Academic -- Chemical Engineering -- Masters -- USF   ( lcsh )
Genre:
government publication (state, provincial, terriorial, dependent)   ( marcgt )
bibliography   ( marcgt )
theses   ( marcgt )
non-fiction   ( marcgt )

Notes

Abstract:
ABSTRACT: This thesis presents the design, creation, and testing of a web-based tool for generating interactive web-based problem set assignments. In prior research (Stetka, 2001) it was shown that students enjoyed interactive problems. In this research, multiple programming languages were used to provide a web-based, fully interactive, problem solving environment for the students.Sample problem sets were written by the author and a few chemical engineering students. These web pages were then used as a basis to test the effectiveness of the web-based interactive problem sets for two engineering courses. Initial findings are presented illustrating the students results along with results of student feedback surveys. Additionally, an analysis of the feedback from the two levels of users, students and instructors are reported and some suggestions for further development are given.
Thesis:
Thesis (M.S.Ch.)--University of South Florida, 2005.
Bibliography:
Includes bibliographical references.
System Details:
System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.
System Details:
Mode of access: World Wide Web.
Statement of Responsibility:
by Stefan Cular.
General Note:
Title from PDF of title page.
General Note:
Document formatted into pages; contains 51 pages.

Record Information

Source Institution:
University of South Florida Library
Holding Location:
University of South Florida
Rights Management:
All applicable rights reserved by the source institution and holding location.
Resource Identifier:
aleph - 001681081
oclc - 62750599
usfldc doi - E14-SFE0001035
usfldc handle - e14.1035
System ID:
SFS0025356:00001


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Full Text

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D e v e l o p m e n t o f I n t e r a c t i v e W e b B a s e d T u t o r i a l s f o r C h e m i c a l E n g i n e e r i n g U n d e r g r a d u a t e s b y S t e f a n C u l a r A t h e s i s s u b m i t t e d i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f M a s t e r o f S c i e n c e i n C h e m i c a l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y o f S o u t h F l o r i d a C o M a j o r P r o f e s s o r : V e n k a t R B h e t h a n a b o t l a P h D C o M a j o r P r o f e s s o r : B a b u J o s e p h P h D S c o t t W C a m p b e l l P h D D a t e o f A p p r o v a l : A p r i l 5 2 0 0 5 K e y w o r d s : p r o b l e m s o l v i n g i n s t r u c t i o n a l t o o l p e r l m a t l a b j a v a s c r i p t C o p y r i g h t 2 0 0 5 S t e f a n C u l a r

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i T a b l e o f C o n t e n t s L i s t o f T a b l e s i i L i s t o f F i g u r e s i i i A b s t r a c t i v C h a p t e r 1 : I n t r o d u c t i o n a n d O b j e c t i v e s 1 C h a p t e r 2 : I n s t r u c t i o n a n d L e a r n i n g 6 C h a p t e r 3 : P r o g r a m m i n g L a n g u a g e s 1 2 3 1 H T M L 1 2 3 2 J a v a S c r i p t 1 5 3 3 P e r l 1 6 3 4 M a t L a b 1 8 C h a p t e r 4 : W e b s i t e D e s i g n 2 0 4 1 F o u n d a t i o n o f W e b B a s e d I n s t r u c t i o n 2 0 4 2 H e a t T r a n s f e r E x a m p l e 2 5 C h a p t e r 5 : I n s t r u c t i o n s f o r U s e 2 9 5 1 S t u d e n t 2 9 5 2 S c o r i n g 3 1 5 3 Q u e s t i o n s 3 2 5 4 H e l p F u n c t i o n 3 3 5 5 R a n d o m i z e d V a r i a b l e s 3 5 5 6 O t h e r F e a t u r e s 3 5 5 7 I n s t r u c t o r 3 5 C h a p t e r 6 : T e s t i n g t h e T o o l 3 8 C h a p t e r 7 : C o n c l u s i o n 4 3 R e f e r e n c e s 4 5

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i i L i s t o f T a b l e s T a b l e 1 C o m p l e t e S c o r i n g S c h e m e 3 2 T a b l e 2 S t u d e n t R e s p o n s e s a t E n d o f E v a l u a t i o n 4 2

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i i i L i s t o f F i g u r e s F i g u r e 1 P r o b l e m S t a t e m e n t o f H e a t T r a n s f e r S c e n a r i o 2 5 F i g u r e 2 C o m p l e t e E x a m p l e o f I n t e r a c t i v e W e b P a g e 3 0 F i g u r e 3 F i r s t Q u e s t i o n i n t h e H e a t T r a n s f e r P r o b l e m S e t 3 2 F i g u r e 4 N u m e r i c a l S o l u t i o n Q u e s t i o n 3 3 F i g u r e 5 C o m p l e t e H e l p F i l e f o r H e a t T r a n s f e r E x a m p l e 3 4 F i g u r e 6 F i l l i n t h e B l a n k T e m p l a t e f o r C r e a t i n g I n t e r a c t i v e W e b P a g e s 3 7 F i g u r e 7 G r a p h i c a l R e p r e s e n t a t i o n o f E x a m i n a t i o n S c o r e s A f t e r P a p e r a n d W e b E x e r c i s e s 4 0

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i v D e v e l o p m e n t o f I n t e r a c t i v e W e b B a s e d T u t o r i a l s f o r C h e m i c a l E n g i n e e r i n g U n d e r g r a d u a t e s S t e f a n C u l a r A B S T R A C T T h i s t h e s i s p r e s e n t s t h e d e s i g n c r e a t i o n a n d t e s t i n g o f a w e b b a s e d t o o l f o r g e n e r a t i n g i n t e r a c t i v e w e b b a s e d p r o b l e m s e t a s s i g n m e n t s I n p r i o r r e s e a r c h ( S t e t k a 2 0 0 1 ) i t w a s s h o w n t h a t s t u d e n t s e n j o y e d i n t e r a c t i v e p r o b l e m s I n t h i s r e s e a r c h m u l t i p l e p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s w e r e u s e d t o p r o v i d e a w e b b a s e d f u l l y i n t e r a c t i v e p r o b l e m s o l v i n g e n v i r o n m e n t f o r t h e s t u d e n t s S a m p l e p r o b l e m s e t s w e r e w r i t t e n b y t h e a u t h o r a n d a f e w c h e m i c a l e n g i n e e r i n g s t u d e n t s T h e s e w e b p a g e s w e r e t h e n u s e d a s a b a s i s t o t e s t t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e w e b b a s e d i n t e r a c t i v e p r o b l e m s e t s f o r t w o e n g i n e e r i n g c o u r s e s I n i t i a l f i n d i n g s a r e p r e s e n t e d i l l u s t r a t i n g t h e s t u d e n t ’ s r e s u l t s a l o n g w i t h r e s u l t s o f s t u d e n t f e e d b a c k s u r v e y s A d d i t i o n a l l y a n a n a l y s i s o f t h e f e e d b a c k f r o m t h e t w o l e v e l s o f u s e r s s t u d e n t s a n d i n s t r u c t o r s a r e r e p o r t e d a n d s o m e s u g g e s t i o n s f o r f u r t h e r d e v e l o p m e n t a r e g i v e n

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1 C h a p t e r 1 : I n t r o d u c t i o n a n d O b j e c t i v e s T h e p r i m a r y w a y t o l e a r n e n g i n e e r i n g i s t h r o u g h e x p e r i e n c e F o r s t u d e n t s g e n e r a l l y t h i s m e a n s s o l v i n g a s m a n y p r o b l e m s a s p o s s i b l e I n m o s t i n s t a n c e s r e g u l a r l y a s s i g n e d p r o b l e m s e t s a c h i e v e t h i s o b j e c t i v e b y i n c o r p o r a t i n g n e w l y l e a r n e d c o n c e p t s w i t h f u n d a m e n t a l p r i n c i p l e s T h e s e p r o b l e m s e t s r e q u i r e t h e s t u d e n t t o e x t e n d t h e k n o w l e d g e l e a r n e d i n t h e c l a s s r o o m a n d t h e a s s i g n e d r e a d i n g s U n f o r t u n a t e l y m a n y s t u d e n t s g e t s t u c k a n d r e q u i r e h e l p t o p r o c e e d f u r t h e r i n s o l v i n g s o m e o f t h e s e p r o b l e m s H e l p h o w e v e r m a y n o t a l w a y s b e o n h a n d a s t h e i n s t r u c t o r o r t e a c h i n g a s s i s t a n t m a y n o t b e a v a i l a b l e a n d e l e c t r o n i c m a i l m a y n o t g e t a n s w e r e d i n t i m e f o r t h e s t u d e n t t o r e c e i v e t h e b e n e f i t o f g u i d a n c e S o m e t i m e s t h e s t u d e n t s s o l v e s t h e p r o b l e m i n c o r r e c t l y b u t d o e s n o t r e a l i z e t h i s u n l e s s t h e p r o b l e m s s e t s a r e g r a d e d a n d i n a l a r g e c l a s s t h e i n s t r u c t o r m a y n o t h a v e t h e r e s o u r c e s t o g r a d e a l l t h e p r o b l e m s e t s T o a d d r e s s t h e s e p r o b l e m s w e h a v e c r e a t e d a s t r u c t u r e f o r c r e a t i n g a n d d i s s e m i n a t i n g w e b b a s e d e n g i n e e r i n g p r o b l e m s w i t h b u i l t i n h e l p o n d e m a n d I t h a s b e e n s h o w n t h a t a s t h e a m o u n t o f p r a c t i c e i n c r e a s e s t h e a b i l i t y o f m o s t s t u d e n t s t o p e r f o r m a n d c o m p r e h e n d m o r e c o m p l e x p r o b l e m s a l s o i n c r e a s e s T h i s i s a f o r m o f r e h e a r s a l t h a t b e n e f i t s t h e s t u d e n t e v e n m o r e w h e n t h e r e p e t i t i o n i s n o t v e r b a t i m a n d b u i l d s o n p r e v i o u s c o n c e p t s t o p r o g r e s s f u r t h e r ( W e s t e t a l 1 9 9 1 ) S u c h a c o n c e p t o f

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2 d e v e l o p i n g s e t s o f p r o b l e m s c o n t a i n i n g m a n y d i f f e r e n t q u e s t i o n s t h a t g u i d e a s t u d e n t t h r o u g h t o a f i n a l s o l u t i o n i s n o t n e w a n d i s k n o w n a s a t u t o r i a l T h e p r i n c i p l e s b e h i n d t h e p r o b l e m s o l v i n g t u t o r i a l s a r e : I l l u s t r a t e t o t h e s t u d e n t h o w t o b r e a k u p p r o b l e m s i n t o s m a l l e r p i e c e s T e a c h s y s t e m a t i c a p p r o a c h t o e n g i n e e r i n g p r o b l e m s o l v i n g E m p h a s i s o n l e a r n i n g a s o p p o s e d t o a s s e s s m e n t P r o v i d e i m m e d i a t e f e e d b a c k o n t h e s t u d e n t s l e a r n i n g P r o v i d e h e l p a s n e e d e d T h e p r i m a r y o b j e c t i v e o f t h i s t h e s i s i s t o i m p l e m e n t t e s t a n d e v a l u a t e t h e f e a s i b i l i t y a n d e f f i c i e n c y o f w e b b a s e d p r o b l e m s o l v i n g t u t o r i a l s A n o t h e r g o a l w a s t o d e v e l o p t o o l s t h a t e n a b l e a n i n s t r u c t o r t o g e n e r a t e s u c h w e b b a s e d p r o b l e m s o l v i n g t u t o r i a l s T h e c o n c e p t s t h a t a r e e m p l o y e d a r e s i m p l e M o s t p r o b l e m s a n d q u e s t i o n s h a v e a c o m m o n s t r u c t u r e a n d f l o w W e p r o v i d e t h i s b a s i c s t r u c t u r e i n t h e t o o l s T h r o u g h t h e r e c o g n i t i o n o f t h e p o t e n t i a l o f t h e i n t e r n e t t o d e l i v e r a n e x t r a o r d i n a r y a m o u n t o f c o n t e n t i n v a r i e t i e s o f d i f f e r e n t f o r m s w e h a v e a l s o n o t i c e d t h a t t h e r e i s n o t a p a r t i c u l a r l y e a s y a l l i n o n e t o o l t o g e n e r a t e t h e r e q u i r e d c o d e t o u t i l i z e m a n y o f t h e l a t e s t a d v a n t a g e s l e t a l o n e t h e b a s i c s o f t h e w e b T h e c r e a t i o n p r e l i m i n a r y i n c e p t i o n a n d d o c u m e n t a t i o n o f t h i s t o o l w e r e a d d i t i o n a l o b j e c t i v e s o f t h i s t h e s i s T h e i n t e r n e t h a s b e c o m e a k e y s t o n e i n o u r c u l t u r e f o r l i v i n g a n d l e a r n i n g A s t h i s r e s o u r c e c o n t i n u e s t o g r o w m a n y n e w a n d w o n d e r f u l t e c h n o l o g i e s a r e i n c o r p o r a t e d t h a t c a n u l t i m a t e l y p r o v i d e a t r u l y u n i q u e e x p e r i e n c e f o r t h e u s e r T h i s c a n b e e a s i l y s e e n i n m a n y f i e l d s i n c l u d i n g b u t n o t l i m i t e d t o s a l e s e d u c a t i o n a n d e n t e r t a i n m e n t W i t h i n a l l o f t h e s e c a t e g o r i e s v a r i o u s f o r m s o f n e w t e c h n o l o g y t h a t e n a b l e t h e u s e r t o i n t e r a c t i v e l y

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3 a n d g r a p h i c a l l y w o r k t h r o u g h s i t u a t i o n s ; u n f o r t u n a t e l y w i t h t h e t e c h n o l o g y c o m e s t h e d i s a d v a n t a g e o f p r o p r i e t a r y c o d e s a n d m e t h o d s t h a t c a n t a k e d a y s t o m o n t h s t o l e a r n p r o f i c i e n t l y e n o u g h t o b e a b l e t o i m p l e m e n t T h e r e a r e a f e w c o u r s e m a n a g e m e n t t o o l s s u c h a s B l a c k b o a r d a n d W e b C T t h a t p r o v i d e a n e a s y i n t e r f a c e t o c r e a t e a n d d i s p l a y i n f o r m a t i o n a n d a f e w s t a n d a l o n e s o f t w a r e t i t l e s l i k e R e s p o n d u s a n d W e b A s s i g n t h a t p r o v i d e t h e a b i l i t y t o a s s e s s s t u d e n t s ’ p r o g r e s s T h e s e c o m m e r c i a l p r o d u c t s c a n b e i n v a l u a b l e f o r d i s s e m i n a t i n g i n f o r m a t i o n a n d p r o v i d i n g a s s e s s m e n t s f o r s t u d e n t s i n a v a r i e t y o f f a s h i o n s s u c h a s s t a t i c w e b p a g e s a n d q u e s t i o n s a n d a n s w e r s W i t h i n e n g i n e e r i n g s o l u t i o n s t o p r o b l e m s r e q u i r e m a n y s t e p s T h e s o l u t i o n p r o c e d u r e c a n n o t b e e a s i l y b r o k e n d o w n i n t o t h e c o m m o n m u l t i p l e c h o i c e o r f i l l i n t h e b l a n k f o r m a t s p r o v i d e d f r o m t h e s e c o m m e r c i a l p r o d u c t s T h i s d e f i c i e n c y h a s l e d t o t h e d e v e l o p m e n t o f p r o p r i e t a r y c o d e s t h a t a c c o m p l i s h t h e t a s k f o r o n l y o n e p a r t i c u l a r s u b j e c t t h a t i s n o t e a s i l y a d a p t e d t o o t h e r s F o r e x a m p l e S t e t k a ( 2 0 0 1 ) h a s s h o w n t h e a d v a n t a g e o f h a v i n g s t u d e n t s a c c e s s i n t e r a c t i v e w e b s i t e s w i t h n e w t e c h n o l o g i e s t o u n d e r s t a n d s t a g e d s e p a r a t i o n p r i n c i p l e s T h e r e a r e a f e w g o o d t o o l s l i k e C o u r s e B u i l d e r o f f e r e d t h r o u g h M a c r o m e d i a ’ s D r e a m w e a v e r h a v e m a n y o f t h e b a s i c a s s e s s m e n t f u n c t i o n s a v a i l a b l e B y u t i l i z i n g s u c h t o o l s i t i s p o s s i b l e t o w o r k i n t h e m e d i a n o f c o n f o r m i n g t o a s t y l e a n d m a k i n g y o u r o w n f r o m s c r a t c h B a s e d o n t h e w o r k o f S t e t k a ( 2 0 0 1 ) a n d t h e f a c t t h a t m o s t i n s t r u c t o r s e i t h e r d o n o t c u r r e n t l y k n o w h o w t o p r o g r a m w e b p a g e s w i t h p r o f i c i e n c y o r h a v e t h e e x t r a t i m e t o l e a r n e v e n w i t h t h e a s s i s t a n c e f r o m g e n e r a l w e b c r e a t i o n t o o l s w e h a v e c r e a t e d a g e n e r a l s e t o f f o r m s a n d t e m p l a t e s t h a t c a n b e e a s i l y f i l l e d i n u s i n g o n l y g e n e r a l

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4 c o m p u t i n g k n o w l e d g e t o c r e a t e p o w e r f u l i n t e r a c t i v e p a g e s t h a t c a n b e u s e d b y s t u d e n t s t o l e a r n i n a n e w w a y B y u s i n g t h e w e b t h e r e a r e a n u m b e r o f g e n e r a l i m p l i c a t i o n s t h a t n e e d t o b e a d d r e s s e d f r o m t h e p o i n t o f v i e w o f b o t h t h e c r e a t o r ( i n s t r u c t o r ) a n d t h e u s e r ( s t u d e n t ) T h e i n s t r u c t o r m u s t p r e s e n t i n f o r m a t i o n a t a l e v e l t h a t c a n b e u n d e r s t o o d b y t h e s t u d e n t T h e m a t e r i a l s h o u l d c o v e r t h e t o p i c i n e n o u g h d e p t h a n d s o t h e s t u d e n t w i l l h a v e a c o m p l e t e d e e p l e v e l u n d e r s t a n d i n g o r t h e d e s i r e t o g o o u t a n d l e a r n m o r e A d d i t i o n a l l y i f a n y q u e s t i o n s s h o u l d a r i s e t h e i n s t r u c t o r n e e d s t o b e a v a i l a b l e t o a s s i s t o r c l a r i f y t h e p r o b l e m T h e t i m e r e q u i r e d t o b e a b l e t o s u f f i c i e n t l y c l a r i f y a t o p i c w i t h a s t u d e n t c a n b e v e r y l o n g T h i s i n c o n j u n c t i o n w i t h e v e r g r o w i n g c l a s s s i z e s p r e s e n t s a g r e a t o p p o r t u n i t y a d d r e s s i n g t h i s p r o b l e m u s i n g i n t e r a c t i v e w e b p a g e s I d e a l l y i f w e b p a g e s w e r e c r e a t e d t h a t c o u l d i n t e r a c t i v e l y g u i d e a s t u d e n t t h r o u g h a s e r i e s o f s m a l l r e l a t i v e l y e a s y s t e p s t o s o l v e a l a r g e r p r o b l e m t h e n i t c a n f a c i l i t a t e t h e p r o b l e m s o l v i n g e x p e r i e n c e T h e r o l e o f t h e s t u d e n t m u s t c o m p l i m e n t t h e w o r k o f t h e i n s t r u c t o r f o r a n e f f i c i e n t t r a n s f e r o f k n o w l e d g e T h i s r o l e b e g i n s w i t h t h e u n d e r s t a n d i n g t h a t a n e f f o r t m u s t b e a p p l i e d t o l e a r n i n g t h e s u b j e c t a n d t o p i c s p r e s e n t e d F o r s t u d e n t s a t t e n d i n g a l e c t u r e o r r e a d i n g o f t e x t b o o k m a t e r i a l i s n o t e n o u g h H a v i n g p r o b l e m s b r o k e n u p i n t o a n u m b e r o f s m a l l e r k e y c o n c e p t s a l l o w s t h e s t u d e n t t o b e t t e r c o m p r e h e n d c o m p l e x c o n c e p t s B y h a v i n g t h e s u b j e c t m a t t e r b r o k e n d o w n s t u d e n t s c a n m o r e e a s i l y i d e n t i f y t h e i r o w n s t r e n g t h s a n d w e a k n e s s e s a n d a p p r o p r i a t e l y s e e k f u r t h e r a s s i s t a n c e w h e n n e c e s s a r y A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y h a v i n g t h e c o n t e n t b r o k e n d o w n i n t o s m a l l e r k e y c o n c e p t s a l l o w s f o r b e t t e r r e c o g n i t i o n o f t h e l e a r n i n g p r o c e s s T a k i n g t h e n e x t s t e p t o a s s i s t s t u d e n t s t h e i n s t r u c t o r c a n a d d l i n k s t o w e b p a g e s t h a t c a n f u r t h e r a s s i s t s t u d e n t s

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5 T y p i c a l l y s t u d e n t s f r o m y e a r t o y e a r w i l l n e e d t h e s a m e g e n e r a l a s s i s t a n c e F o r t h e i n s t r u c t o r t h i s m e a n s b y c r e a t i n g a w e b p a g e t h a t a l r e a d y h a s t h e a n s w e r s t o t h e f r e q u e n t l y a s k e d q u e s t i o n s m o r e t i m e c a n b e s p e n t o n i s s u e s t h a t a r e s p e c i f i c t o e a c h s t u d e n t L i k e w i s e f o r t h e s t u d e n t t h e p o t e n t i a l t o m i s s s o m e o f t h e i m p o r t a n t d e t a i l s f r o m a l e c t u r e i s m i n i m i z e d T h i s t h e s i s i s o r g a n i z e d a s f o l l o w s : C h a p t e r 2 g i v e s a n o v e r v i e w o f t h e c u r r e n t t h e o r y o f l e a r n i n g a n d i n s t r u c t i o n f r o m a n e n g i n e e r i n g p o i n t o f v i e w C h a p t e r 3 i n t r o d u c e s t h e p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s t h a t a r e u s e d C h a p t e r 4 d i s c u s s e s t h e d e s i g n o f t h e W e b P a g e s C h a p t e r 5 g i v e s s o m e e x a m p l e o f t h e w e b b a s e d p r o b l e m s o l v i n g t u t o r i a l s C h a p t e r 6 d i s c u s s e s t h e r e s u l t s o f a p r e l i m i n a r y c l a s s r o o m t e s t i n g o f t h e t o o l s F i n a l l y t h e c o n c l u s i o n s a n d r e c o m m e n d a t i o n s a r e g i v e n i n C h a p t e r 7

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6 C h a p t e r 2 : I n s t r u c t i o n a n d L e a r n i n g “ I n s t r u c t i o n ” i s d e f i n e d b y M e r r i a m W e b s t e r a s “ t h e a c t i v i t i e s o f e d u c a t i n g o r i n s t r u c t i n g o r t e a c h i n g ; a c t i v i t i e s t h a t i m p a r t k n o w l e d g e o r s k i l l ” a n d “ l e a r n i n g ” i s “ t h e c o g n i t i v e p r o c e s s o f a c q u i r i n g s k i l l o r k n o w l e d g e ” A t t h e m o s t f u n d a m e n t a l l e v e l t h e t w o a r e l i n k e d b u t l e a r n i n g d o e s n o t r e q u i r e i n s t r u c t i o n e v e n t h o u g h t h e b e n e f i t s a r e u s u a l l y e a s y t o i d e n t i f y ( G a g n e 1 9 9 2 ) T h e r e a r e a f e w a s s u m p t i o n s t h a t a r e c o m m o n l y m a d e t o f u n d a m e n t a l l y d e s c r i b e i n s t r u c t i o n a n d l e a r n i n g F i r s t i t i s m o s t i m p o r t a n t t o f o c u s o n a i d i n g t h e i n d i v i d u a l w h o l e a r n i n g ; a l t h o u g h i t i s i m p o r t a n t t o w o r k i n g r o u p s t h e s k i l l s n e c e s s a r y t o d e v e l o p m u s t b e d e v e l o p e d w i t h i n e a c h p e r s o n T h e i n t e n d e d f o c u s o b v i o u s l y c a n n o t b e o n a o n e o n o n e b a s i s a l l t h e t i m e s o i n s t r u c t i o n s h o u l d b e d i r e c t e d a t g r o u p s o f l e a r n e r s w i t h s i m i l a r a b i l i t i e s a n d p r o g r e s s i o n l e v e l s I n t e r w o v e n w i t h i n i t i s i m p o r t a n t t o h a v e g o a l s s e t a n d h a v e s t u d e n t s w o r k b o t h i m m e d i a t e a n d l o n g t e r m g o a l s T h e s h o r t a n d l o n g t e r m s h o u l d n o t b e f o r c e d u p o n t h e s t u d e n t a t o n e p o i n t b u t s h o u l d b e s u b t l y h i n t e d t o w a r d s A t t h e e n d o f a t a s k t h e o v e r a l l l a r g e r p i c t u r e s h o u l d b e r e v e a l e d i n d e t a i l w i t h t h e e x p l a n a t i o n t h a t a l l o f t h e s m a l l e r s t e p s h a v e r e s u l t e d i n t h e m u c h l a r g e r o b j e c t i v e F o l l o w i n g t h i s a p p r o a c h a l l o w s t h e s t u d e n t s t o l e a r n a s t r u c t u r e d m e t h o d t o s o l v i n g g e n e r a l p r o b l e m s w i t h s p e c i f i c s h o r t e r t e r m o b j e c t i v e s i n t h e m i d d l e ( G a g n e 1 9 9 2 )

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7 F o r i n s t r u c t i o n t o b e t h e m o s t e f f e c t i v e i t m u s t b e d i r e c t e d a n d f o l l o w a t r a c k t h a t w a s o u t l i n e d a t t h e b e g i n n i n g a s t h e r e i s n o b e t t e r m e t h o d t o i n s t r u c t t h a n f r o m e x a m p l e ( G a g n e 1 9 9 2 ) T h i s i s o f t e n c o n s i d e r e d a s y s t e m a t i c a p p r o a c h a n d r e s u l t s w i t h s t u d e n t s t h a t w i l l i m i t a t e t h e m e t h o d o l o g y a n d b e a b l e t o e n j o y t h e s a t i s f a c t i o n o f c o m p l e t i n g s t r u c t u r e d t a s k s S y s t e m a t i c i n s t r u c t i o n c a n b e a f o r m i d a b l e t a s k T h e r e q u i r e d s k i l l s t o e f f e c t i v e l y i n s t r u c t a s t u d e n t n e e d t o b e t a k e n f r o m t h e f u n d a m e n t a l k n o w l e d g e o f h o w p e o p l e t h i n k a n d i n t e r a c t ( W e s t 1 9 9 1 ) A t t h e r o o t u n d e r s t a n d i n g a n d k n o w i n g h o w a s t u d e n t w i l l l e a r n t h e r e i s t h e c o n c e p t o f i n t e r n a l a n d e x t e r n a l c o m p o n e n t s t o l e a r n i n g E x t e r n a l l y t h e n e w c o n c e p t s c o m e t o t h e s t u d e n t a n d m u s t t h e n b e p r o c e s s e d w i t h f a m i l i a r c o n c e p t s i n t e r n a l l y T r a d i t i o n a l t i m e t e s t e d c o m p o n e n t s o f l e a r n i n g s u c h a s c o n t i g u i t y r e p e t i t i o n a n d r e i n f o r c e m e n t h a v e b e e n s h o w n t o p r o v i d e a s t u d e n t w i t h t h e b e s t r e t e n t i o n a n d c o m p r e h e n s i o n o f t h e p r e s e n t e d i n f o r m a t i o n F i r s t c o n t i g u i t y i s t h e s i m u l t a n e o u s s t i m u l a t i o n o f a q u e s t i o n w i t h t h e d e s i r e d r e s u l t T h i s c a n b e d i f f i c u l t t o a c h i e v e i n m a n y s i t u a t i o n s b u t i s e s s e n t i a l l y h a v i n g t h e i n s t r u c t o r g u i d e t h e s t u d e n t t h r o u g h a p r o b l e m p o s i n g q u e s t i o n s a n d p r o v i d i n g t h e a n s w e r s h o r t l y t h e r e a f t e r t o a s s i s t i n t h e l e a r n i n g p r o c e s s T h i s i s t y p i c a l l y d o n e i n a l e c t u r e c l a s s w i t h t h e i n s t r u c t o r w o r k i n g o u t a p r o b l e m o n t h e b o a r d A s e c o n d c o m p o n e n t o f l e a r n i n g i s t h e u s e o f r e p e t i t i o n T h i s t o p i c i s t h e c e n t e r o f m u c h d e b a t e a s i n r e c e n t s t u d i e s i t h a s b e e n s h o w n t h a t i n a l l s i t u a t i o n s t h e r e p e t i t i o n o f a p a r t i c u l a r e v e n t i s n o t h e l p f u l t o s t u d e n t s ( e x c e p t n o t e m e m o r i z a t i o n ) T h e r e a r e s i t u a t i o n s t h a t d o r e q u i r e r e p e t i t i o n i n o r d e r t o p e r f e c t a s k i l l s u c h a s l e a r n i n g t o s p e a k a n e w l a n g u a g e T h e a l t e r n a t i v e t h a t i s p r o p o s e d t o r e p e t i t i o n i s f o r m u l a t i n g a n a l o g i e s a n d

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8 d i f f e r e n t s i m i l a r i t i e s t h a t w i l l a l l o w t h e s t u d e n t t o b e t t e r a s s i m u l a t e t h e k n o w l e d g e T h i s l e a d s i n t o t h e f i n a l c o m p o n e n t o f l e a r n i n g w h i c h i s r e i n f o r c e m e n t R e i n f o r c e m e n t i s m o s t n o t a b l y t h e l a r g e s t o f t h e t h r e e c o m p o n e n t s a s i t c a n t a k e o n m a n y f o r m s s u c h a s r e a d i n g a n e w c o n c e p t t h a t r e l i e s o n a p r e v i o u s l y l e a r n e d p r i n c i p l e a n d t h u s r e i n f o r c i n g t h a t p r i n c i p l e A n o t h e r m e t h o d c a n b e t h r o u g h e x p e r i m e n t a t i o n w h e r e t h e s t u d e n t i s a l l o w e d t o t e s t d i f f e r e n t s i t u a t i o n s a n d p a r a m e t e r s i n o r d e r t o d e d u c e c o n c e p t s a n d p r i n c i p l e s t h r o u g h u n d e r s t a n d i n g a n d g e n e r a l i z a t i o n T h e l a s t m e t h o d o f r e i n f o r c e m e n t t h a t w i l l b e m e n t i o n e d i s t h e u s e o f h o m e w o r k w h e r e a s t u d e n t i s a s k e d t o t a k e t h e f u n d a m e n t a l s d e s c r i b e d i n a c l a s s r o o m a n d t e x t b o o k a n d a p p l y t h e m t o c o n t e x t s a n d s i t u a t i o n s t h a t t h e s t u d e n t i s f a m i l i a r w i t h t h u s p r o m o t i n g r e t e n t i o n t h r o u g h a s s o c i a t i o n w i t h p r i o r k n o w l e d g e ( W e s t 1 9 9 1 ) A s n e w d e l i v e r y m e t h o d s b e c o m e a v a i l a b l e a f a i r e x p e n s e w i l l n e e d t o b e i n v e s t e d t o h a v e t h e c o n t e n t c o r r e s p o n d t o t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e e d u c a t i o n a l g o a l s ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) F o r s o m e i n s t a n c e s t h e r e a r e c o m m e r c i a l l y d e v e l o p e d p r o d u c t s t h a t c a n m a k e t h e d e l i v e r y o f t h e g e n e r a l c o n t e n t e a s y b u t a n y n o n g e n e r a l c o n t e n t w i l l h a v e t o b e s u p p l e m e n t e d i n s o m e f a s h i o n I n a t r a d i t i o n a l s i t u a t i o n i f a n i n s t r u c t o r i s u s i n g o n e p a r t i c u l a r b o o k a n d a p e r t i n e n t t o p i c t o t h e g e n e r a l s u b j e c t i s m i s s i n g i t i s t h e i n s t r u c t o r ’ s d u t y t o p r e s e n t t h e d e t a i l s i n a c o m p a r a b l e l e v e l a s t h e t e x t i n u s e T h i s c a n b e a s e v e r e i m p o s i t i o n s o i t m i g h t b e b e s t t o d e l i v e r a l l o f t h e c o n t e n t u s i n g o n e u n i f o r m m e t h o d O n e o f t h e m o r e h i g h l y t h o u g h t o f c o n c e p t s i n i n s t r u c t i o n i s t h e d e s i g n o f p r o b l e m s t o b e s t i n t e r a c t w i t h t h e s t u d e n t w h e n p r o b l e m s o l v i n g s k i l l s a r e n e e d e d S o m e o f t h e m o r e p o p u l a r s t r a t e g i e s t h a t h a v e b e e n a d o p t e d i n c l u d e : i n f e r r i n g t r a n s f o r m e d

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9 c o n c e p t i o n s c l a s s i f y i n g a n a c t i o n s e q u e n c e c h o o s i n g t h e a c t i o n t h a t s t e p s f o r w a r d t o w a r d t h e a n s w e r i d e n t i f y i n g c o n t r a d i c t i o n s b r e a k i n g t h e p r o b l e m i n t o p a r t s a n d w o r k i n g b a c k w a r d s f r o m t h e f i n a l s o l u t i o n ( G a g n e 1 9 9 2 ) T h e e a s i e s t m e t h o d f o r p r o b l e m s o l v i n g i s b r e a k i n g t h e l a r g e r p r o b l e m i n t o s m a l l e r s u b s e t s t h a t c a n t h e n b e m o r e e a s i l y a d d r e s s e d b y t h e s t u d e n t F r o m t h e s t u d i e s p r e s e n t e d i n l i t e r a t u r e t h i s m e t h o d i s n o t b e t t e r o r w o r s e t h a n t h e o t h e r s a s t h e o n l y r e a l i m p r o v e m e n t t o t h e s t u d e n t s ’ a b i l i t y c o m e s f r o m i n c r e a s i n g t h e i r k n o w l e d g e b a s e I n f a c t s t u d i e s h a v e s h o w n t h e a p p r o a c h e s t a k e n b y e x p e r t s i n a g i v e n f i e l d a r e v e r y s i m i l a r t o t h a t o f s t u d e n t s w i t h t h e p r i m a r y d i f f e r e n c e o f h a v i n g m o r e e x p e r i e n c e i n s o l v i n g s u c h p r o b l e m s ( W e s t 1 9 9 1 ) E x p e r i e n c e f r o m s o l v i n g s p e c i f i c p r o b l e m s d o e s n o t j u s t a p p l y t o t h e o n e t y p e A s a n e w p r o b l e m i s a p p r o a c h e d m e t h o d o l o g y l e a r n e d f r o m p r e v i o u s e x p e r i e n c e s i s f i r s t a t t e m p t e d b y t h e s t u d e n t a n d a n a l o g i e s a r e f o r m e d t h r o u g h o u t K n o w i n g t h a t s u c h a t h o u g h t p r o c e s s o c c u r s s u p p o r t s t h e i d e a t h a t i m p r o v e m e n t s t o t h e m o r e f u n d a m e n t a l a p p r o a c h e s a r e c r i t i c a l t o a s t u d e n t ’ s s u c c e s s T h e s e a r e t a u g h t i n l o w e r l e v e l c o u r s e w o r k b u t c a n b e a p p l i e d t o m o r e c o m p l i c a t e d s i t u a t i o n s i n v o l v i n g d e s i g n s W i t h i n t h e u n d e r g r a d u a t e c h e m i c a l c u r r i c u l u m s o m e o f t h e f u n d a m e n t a l s t h a t a r e c r i t i c a l a r e t h e r m o d y n a m i c s ; m a s s e n e r g y a n d m o m e n t u m b a l a n c e s ; a n d t r a n s p o r t p h e n o m e n a T h e s e c o n d i m p l i c a t i o n o f a s t u d e n t ’ s l e a r n i n g c a p a b i l i t i e s i s t h e i n f o r m a t i o n s h o u l d b e c o n t i n u a l l y t a u g h t i n a s i m i l a r f o r m a t t o e l i m i n a t e t h e a d d e d c o m p l e x i t y o f l e a r n i n g a n e w m e t h o d a n d m o r e e m p h a s i s c a n b e f o c u s e d o n t h e c o n t e n t F o r t h e f u n d a m e n t a l p r i n c i p l e s a l e v e l o f m a s t e r y m u s t b e h a d t o a l l o w q u i c k r e c o l l e c t i o n a n d a p p l i c a t i o n t o n e w c h a l l e n g e s ( G a g n e 1 9 9 2 ) C o n s i d e r a s o m e w h a t c o m p l e x p r o b l e m : a s t u d e n t i s a s k e d t o d e t e r m i n e t h e t r a n s f e r f u n c t i o n o f a c o n t r o l s y s t e m F i r s t t h e

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1 0 a p p r o p r i a t e m a t e r i a l b a l a n c e e q u a t i o n s m u s t b e d e v e l o p e d S u c h b a l a n c e s i f n o t m a s t e r e d p r e v i o u s l y a n d e a s i l y r e c a l l e d c a n c a u s e a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n t h e t i m e r e q u i r e d f o r a s t u d e n t b e a b l e t o s o l v e a s t r a i g h t f o r w a r d p r o b l e m T h i s e x a m p l e c a n b e t a k e n b a c k e v e n f u r t h e r t o t h e r m o d y n a m i c f u n d a m e n t a l s i f e n e r g y b a l a n c e s a r e i n u s e a n d t h e n e c e s s i t y t o u n d e r s t a n d t h e c o n c e p t o f e n e r g y T h e l e a r n i n g c a p a b i l i t i e s o f a s t u d e n t c a n a l s o b e t i e d t o l e a r n i n g a t t i t u d e A l t h o u g h a t t i t u d e m a y s e e m i r r e l e v a n t i t i s v e r y i m p o r t a n t t h a t t h e s t u d e n t w a n t t o p r o g r e s s T h e s t u d e n t f i r s t b e l i e v i n g t h a t t h e y c a n d o e v e r y d e t a i l t h a t w a s o n c e s h o w n t o t h e m w i t h n o r e s e r v a t i o n g i v e s t h e m t h e c o n f i d e n c e a n d k n o w l e d g e t o p r o g r e s s t o m o r e c o m p l i c a t e d s i t u a t i o n s ( G a g n e 1 9 9 2 ) C o n s i d e r a s a n e x a m p l e i n a c h e m i s t r y l a b o r a t o r y : a s t u d e n t i s g i v e n a “ r e c i p e ” t o m a k e a c o m p o u n d O n e o f t h e s t e p s m e r e l y s t a t e s t o m i x a n a c i d a n d s o m e w a t e r t o a c h i e v e a g i v e n c o n c e n t r a t i o n W i t h o u t f i r s t k n o w i n g t h e b a s i c c a l c u l a t i o n t o f i n d t h e q u a n t i t i e s r e q u i r e d t h e r e i s n o p o i n t i n c o n t i n u i n g S e c o n d i n m i x i n g t h e t w o s u b s t a n c e s i t i s b e s t a n d s a f e s t t o s l o w l y a d d t h e a c i d t o t h e w a t e r T h i s i s a n o v e r s i m p l i f i e d e x a m p l e b u t i t i l l u s t r a t e s t h a t s t u d e n t s n e e d t o f i r s t k n o w t h e b a s i c p r i n c i p l e s a n d f i n a l l y h a v e a n a t t i t u d e t h a t e n a b l e s t h e m t o a p p l y t h e c o n c e p t s i n a m e t h o d i c a l l y q u i c k f a s h i o n P r o b l e m s o l v i n g i t s e l f i s a n i n t e r e s t i n g c o m p i l a t i o n o f m a n y d i f f e r e n t s m a l l e r c o m p o n e n t s o r r u l e s t h a t n e e d t o b e a p p l i e d I t i s a s k i l l t h a t i s n o t f o r m a l l y t a u g h t b u t i s p i v o t a l i n b e i n g a b l e t o p r o c e s s i n f o r m a t i o n a n d p r e s e n t r e s u l t i n g c a l c u l a t i o n s a n d a r g u m e n t s t o s u p p o r t a f i n d i n g T h e k e y t o p r o b l e m s o l v i n g i s t h e i n s t r u c t o r m u s t g e n e r a t e a p p r o p r i a t e p r o b l e m s t h a t e n a b l e t h e s t u d e n t t o b e a b l e t o f o r m u l a t e a n d g e n e r a t e t h e i r o w n s o l u t i o n s A t t e n t i o n s h o u l d b e p a i d t o t h e v e r b “ g e n e r a t e ” a s i t w a s

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1 1 u s e d t o i m p l y a l e v e l o f u n d e r s t a n d i n g n e c e s s a r y t o t a k e a f u n d a m e n t a l c o n c e p t a n d c r e a t e a n a d v a n c e d s o l u t i o n I t i s n o t s u f f i c i e n t f o r p r o b l e m s o l v i n g a c t i v i t i e s t o m e r e l y h a v e t h e s t u d e n t r e c i t e r u l e s o r a p p l y k n o w n f o r m u l a e w i t h o u t f i r s t t h i n k i n g o f a n a l o g i e s ( G a g n e 1 9 9 2 ) W i t h i n a n y l e a r n i n g m o d e l t h e r e a r e n i n e f u n d a m e n t a l i n s t r u c t i o n a l e v e n t s t h a t m u s t o c c u r : g a i n i n g a t t e n t i o n i n f o r m i n g t h e l e a r n e r o f t h e o b j e c t i v e s t i m u l a t i n g r e c a l l p r e s e n t i n g s t i m u l u s p r o v i d i n g l e a r n i n g g u i d a n c e e l i c i t i n g t h e p e r f o r m a n c e p r o v i d i n g f e e d b a c k a s s e s s i n g t h e p e r f o r m a n c e a n d e n h a n c i n g t h e r e t e n t i o n a n d t r a n s f e r ( G a g n e 1 9 9 2 ) T h e r e a r e a n u m b e r o f d i f f e r e n t m e t h o d s f o r e a c h o f t h e s e e v e n t s a n d s o m e c a n e v e n b e c o m b i n e d w i t h o n e a n o t h e r ; f o r e x a m p l e p r o v i d i n g f e e d b a c k t o a s t u d e n t o f t h e c o r r e c t n e s s o f a n a n s w e r a l s o g i v e s a n a s s e s s m e n t o f t h e p e r f o r m a n c e o f t h e w o r k

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1 2 C h a p t e r 3 : P r o g r a m m i n g L a n g u a g e s A s m o r e o f t h e w o r l d ’ s d o c u m e n t s b e c o m e w e b p a g e s w e b d e v e l o p m e n t i s b e c o m i n g i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t I n r e c e n t y e a r s t h e r e h a v e b e e n m a n y i m p r o v e m e n t s t o e n h a n c e t h e e a s e o f u s e a n d f u n c t i o n a l i t y a v a i l a b l e t o u s e r s M a n y o f t h e b e l l s a n d w h i s t l e s u s e d n o w f o r t h i s p u r p o s e c o m e i n t h e f o r m o f d i f f e r e n t p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s T w o p r i m a r y c a t e g o r i e s o f w e b d e v e l o p m e n t l a n g u a g e s a r e c l i e n t a n d s e r v e r s i d e d e s c r i b i n g w h e r e t h e a c t u a l c o d e i s e x e c u t e d T h e c l i e n t s i d e l a n g u a g e s l i k e H y p e r t e x t M a r k u p L a n g u a g e ( H T M L ) c o p y t h e c o d e f r o m t h e s e r v e r s y s t e m o n t o t h e u s e r ’ s l o c a l s y s t e m p r i o r t o r u n n i n g S e r v e r s i d e l a n g u a g e s l i k e P e r l s i m p l y r u n t h e c o d e o n t h e s e r v e r w h e r e i t i s a l s o s t o r e d W i t h i n t h e t w o c a t e g o r i e s m a n y i n t e r e s t i n g u s e f u l l a n g u a g e s h a v e b e e n d e v e l o p e d p r o v i d i n g a w o n d e r f u l o p p o r t u n i t y t o c r e a t e a w i d e a r r a y o f d i f f e r e n t m e t h o d s t o d e l i v e r c o n t e n t 3 1 H T M L T h e m o s t e a s i l y r e c o g n i z e d p r o g r a m m i n g l a n g u a g e t o d a y i s H T M L T h i s i s t h e b a c k b o n e o f w h a t m o s t p e o p l e k n o w a s t h e i n t e r n e t ; i t i s a c l i e n t s i d e l a n g u a g e t h a t i s u n i v e r s a l l y a c c e p t e d a n d u s e d t o d i s p l a y w e b p a g e s T o d a y H T M L h a s s o m e n e w

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1 3 v a r i a n t s f o r e x a m p l e d y n a m i c H T M L a n d E x t e n s i b l e M a r k u p L a n g u a g e ( X M L ) t h a t a r e l i m i t e d o n t h e u n i v e r s a l a c c e p t a n c e s o f o r t h i s p r o j e c t w e h a v e r e m a i n e d w i t h a s t a n d a r d i z e d v e r s i o n t o e a s e a c c e s s i b i l i t y f o r a l l i n v o l v e d H T M L i s a u n i q u e t y p e o f c o m p u t e r c o d e t h a t d o e s n o t r e q u i r e c o m p i l a t i o n t h u s i t i s e a s y t o c r e a t e a n d e d i t i n a s t a n d a r d t e x t e d i t o r T h e f o r m a t t i n g o f H T M L i s l o g i c a l a n d p e r m i t s i t s e l f t o b e u s e r f r i e n d l y a n d e a s y t o l e a r n n o t t o m e n t i o n i t i s n o t c a s e s e n s i t i v e H T M L i s c o n t r o l l e d b y e l e m e n t s t h a t a r e r e f e r r e d t o a s t a g s T a g s a r e b r a c k e t e d c o m m a n d s s u c h a s < h t m l > a n d < / H T M L > M o s t t a g s a r e f o l l o w e d b y a s t r i n g o f t e x t t o b e d i s p l a y e d i n a w e b b r o w s e r a n d a c l o s e s t a t e m e n t w h i c h i s t h e s a m e a s t h e b e g i n n i n g t a g b u t h a s a f o r w a r d s l a s h a f t e r t h e f i r s t b r a c k e t ( H T M L C o m p l e t e 1 9 9 9 ) H T M L ’ s h i e r a r c h a l s t r u c t u r e m a k e s i t e a s y t o r e a d a n d e d i t w e b p a g e s E v e r y w e b p a g e h a s a l l o f t h e c o n t e n t w i t h i n t h e < H T M L > t a g s t h a t l e t t h e w e b b r o w s e r k n o w t h a t t h e f o l l o w i n g t e x t i s f o r m a t t e d H T M L B e t w e e n t h e < H T M L > t a g s a r e t w o s e c t i o n s t h e h e a d e r a n d t h e b o d y T h e h e a d e r i s i n d i c a t e d t h r o u g h t h e t a g < H E A D E R > ; i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d i n t h i s s e c t i o n i s n o t d i r e c t l y d i s p l a y e d i n a w e b b r o w s e r b u t r a t h e r c o n t a i n s i n f o r m a t i o n a b o u t t h e p a g e s u c h a s t h e t i t l e ; h o w a p a r t i c u l a r b r o w s e r s h o u l d h a n d l e t h e w e b p a g e ; f i l e p a t h s f o r l a t e r r e f e r e n c i n g ; e t c T h e s e c o n d s e c t i o n o f a w e b p a g e t h e b o d y i s w h a t i s a c t u a l l y d i s p l a y e d w h e n t h e w e b p a g e i s o p e n e d i n a w e b b r o w s e r T o c o n t r o l t h e f o r m a t t i n g o f t h e d i f f e r e n t i t e m s d i s p l a y e d a t t r i b u t e s t o t a g s c a n b e u s e d F o r e x a m p l e < B O D Y > c a n h a v e t h e a t t r i b u t e B G C O L O R t o s p e c i f y t h e b a c k g r o u n d c o l o r f o r t h e e n t i r e w e b p a g e B A C K G R O U N D

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1 4 c a n b e a d d e d t o t h e B O D Y t a g t o p r o v i d e a b a c k g r o u n d i m a g e T h e r e s u l t o f t h e s i m p l e t a g b a s e d H T M L c a n b e a v e r y p o w e r f u l c o n f i g u r a b l e t o o l t o d e l i v e r i n f o r m a t i o n H T M L w a s o r i g i n a l l y i n t e n d e d t o d e l i v e r c o n t e n t w i t h v e r y l i t t l e c l u t t e r o f c o d i n g s o i t i s a s i m p l e l a n g u a g e t h a t w i l l d i s p l a y i n f o r m a t i o n i n a f o r m a t t h a t w i l l t a k e u p t h e s m a l l e s t p o r t i o n o f t h e d i s p l a y u n l e s s o t h e r w i s e s p e c i f i e d T o h a n d l e t h i s i s s u e m a k i n g i n f o r m a t i o n f l o w m o r e i n t e l l i g e n t l y t h e r e a r e a n u m b e r o f f o r m a t t i n g t a g s t h a t c a n b e u s e d S o m e o f t h e m o r e u s e f u l o n e s i n c l u d e : < P > b r e a k u p t e x t i n t o p a r a g r a p h s < A > a d d a l i n k t o a p a g e < T A B L E > f o r m a t a b l e < I M G > i n s e r t a n i m a g e < F R A M E S E T > c r e a t e f r a m e s o n t h e s c r e e n t o d i s p l a y m u l t i p l e W e b P a g e s s i m u l t a n e o u s l y F o r a c o m p l e t e l i s t i n g o f t a g s a n d a t t r i b u t e s t h e r e a r e a n u m b e r o f e x c e l l e n t h a n d b o o k s a n d s u p p o r t o n t h e w e b F o r t h e m o s t u p t o d a t e i n f o r m a t i o n t h e W o r l d W i d e W e b C o n s o r t i u m s h o u l d b e c o n s u l t e d a t h t t p : / / w w w w 3 o r g A d d i t i o n a l t o t h e m a n y r e f e r e n c e b o o k s m a n y c o m p a n i e s h a v e p r o d u c t s t h a t a l l o w w e b p a g e s t o b e c r e a t e d w i t h e a s e m u c h l i k e a c o m m o n w o r d p r o c e s s i n g p r o g r a m M o s t o f t h e s e d e v e l o p m e n t p r o g r a m s h a v e a g r a p h i c a l u s e r i n t e r f a c e ( G U I ) t h a t a l l o w s f o r q u i c k l a y o u t a n d d e s i g n o f p a g e s w i t h o u t h a v i n g t o k n o w a l l o f t h e i n t r i c a c i e s o f t h e d i f f e r e n t p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s T h e s e p r o g r a m s u s u a l l y h a v e a s e c t i o n t h a t a l l o w s f o r t h e d i r e c t e d i t i n g o f t h e H T M L O f t h e m o s t w i d e l y u s e d p r o d u c t s t h e c o m p a n i e s a n d p r o d u c t s s p e c i f i c a l l y d e s i g n e d t o m a k e f o r t h e e a s i e s t w e b d e v e l o p m e n t i n c l u d e : C o m p o s e r i n M o z i l l a D r e a m w e a v e r b y M a c r o m e d i a F r o n t p a g e b y M i c r o s o f t a n d H o t d o g 3 2 b y S a u s a g e

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1 5 3 2 J a v a S c r i p t T h e s e c o n d k e y p r o g r a m m i n g l a n g u a g e u s e d w i t h i n t h i s p r o j e c t i s a c l i e n t s i d e l a n g u a g e c a l l e d J a v a S c r i p t T h i s l a n g u a g e a l l o w s f o r a m o r e l i v e i n t e r a c t i v e e x p e r i e n c e A c o u p l e o f w a y s J a v a S c r i p t i s u s e d t o e n h a n c e a w e b e x p e r i e n c e i s w i t h i n s i t u c a l c u l a t i o n s a n d v e r i f i c a t i o n o f t e s t c o n d i t i o n s J a v a S c r i p t i s w r i t t e n i n t o H T M L a n d c o m p l i m e n t s t h e s i m p l e d i s p l a y i n g l a n g u a g e b y a d d i n g i n t e r a c t i v e a b i l i t i e s A v e r y c o m m o n m i s c o n c e p t i o n i s J a v a a n d J a v a S c r i p t a r e t h e s a m e C o n f u s i o n b e t w e e n l a n g u a g e s e x i s t s b e c a u s e m a n y o f t h e c o m m a n d s u s e d i n J a v a S c r i p t c o m e f r o m o l d e r p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s l i k e J a v a o r C ( F l a n a g a n 2 0 0 2 ) C l i e n t s i d e J a v a S c r i p t c o d e i s s i m i l a r t o H T M L I t i s a n o n c o m p i l e d c o d e w h i c h m e a n s i t c a n b e v i e w e d a n d e d i t e d i n a c o m m o n t e x t e d i t o r T h i s e n a b l e s a p r o g r a m m e r t o q u i c k l y c r e a t e a n d e d i t c o d e t o o b t a i n t h e d e s i r e d r e s u l t U n l i k e H T M L J a v a S c r i p t i s c a s e s e n s i t i v e U n f o r t u n a t e l y d u e t o t h e e a s e o f u s i n g t h e t w o l a n g u a g e s i n t e r c h a n g e a b l y s i m p l e e r r o r s o f t e n o c c u r A s a n e x a m p l e i n H T M L t h e o n c l i c k e v e n t h a n d l e r i s w r i t t e n b y t r a d i t i o n a s o n C l i c k w h e r e a s i n J a v a S c r i p t i t i s w r i t t e n a s o n c l i c k W i t h i n t h e s c o p e o f t h i s p r o j e c t J a v a S c r i p t i s u s e d f o r b a s i c m a t h e m a t i c a l o p e r a t i o n s w i t h i n a w e b p a g e a n d m i n o r d i s p l a y c h a n g e s J a v a S c r i p t ’ s b a s i s f o r m a t h e m a t i c a l o p e r a t i o n s i s a b a s e 1 0 i n t e g e r u s e d i n a n o r d i n a r y f a s h i o n T h e l a n g u a g e c a n h a n d l e n u m b e r s f r o m 2 5 3 t o 2 5 3 w i t h o u t t h e l o s s o f a n y p r e c i s i o n t h r o u g h t r a i l i n g d i g i t s F o r m o s t t a s k s t h i s p r o v i d e s m o r e t h a n e n o u g h f l e x i b i l i t y a n d p r e c i s i o n A n a d d i t i o n a l f e a t u r e t h a t e n a b l e s e a s i e r u s e o f n u m b e r s e s p e c i a l l y w i t h i n e n g i n e e r i n g i s t h e u s e o f e x p o n e n t i a l n o t a t i o n U s i n g n u m b e r s i n c o n j u n c t i o n w i t h c o m m o n m a t h e m a t i c a l o p e r a t o r s s u c h a s + , / s i n a n d c o s m o s t m a t h e m a t i c a l o p e r a t i o n s c a n b e c o m p l e t e d

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1 6 F o r e x a m p l e t o c o m p u t e 5 c o s ( x ) u s e a s i m p l e e x p r e s s i o n l i k e c o s i n e x = 5 M a t h c o s ( x ) J a v a S c r i p t l i k e H T M L h a s a h i e r a r c h y t h a t m u s t b e f o l l o w e d t o a l l o w a p r o g r a m t o f u n c t i o n p r o p e r l y T h e p r i m a r y g l o b a l e n v i r o n m e n t w i t h i n J a v a S c r i p t i s t h e w i n d o w o b j e c t B e l o w t h e w i n d o w o b j e c t i s t h e d o c u m e n t w h i c h i t s e l f i s a g l o b a l o b j e c t T h e p r i m a r y d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o l a n g u a g e s i s t h e d o c u m e n t o b j e c t i s t h e d i s p l a y e d w e b p a g e a n d t h e w i n d o w o b j e c t c o n t a i n s p a r a m e t e r s t h a t a r e n o t d i s p l a y e d d i r e c t l y m u c h l i k e t h e B O D Y a n d H E A D E R i n H T M L B e c a u s e o f t h i s d i f f e r e n c e i t i s p o s s i b l e t o p a s s i n f o r m a t i o n f r o m t h e d o c u m e n t o b j e c t t o t h e w i n d o w o b j e c t a n d h a v e t h e u s e r n o t a b l e t o v i e w t h e p a r a m e t e r s T h e f i n a l i m p o r t a n t f e a t u r e o f J a v a S c r i p t f o r t h i s w o r k t h a t n e e d s t o b e a d d r e s s e d i s t h e a b i l i t y o f i t t o i n t e r a c t w i t h a u s e r ’ s a c t i o n s T h i s i s c a l l e d b e i n g e v e n t d r i v e n a n d w i t h i n t h e c o n t e x t o f w e b p a g e s a n d i n t e r a c t i v e p r o b l e m s o l v i n g m e a n s t h a t w h e n a u s e r c l i c k s a b u t t o n a s c r i p t i s r u n t o p r o v i d e a c h a n g e i n t h e p r o b l e m a l l o w i n g f o r m u l t i p l e s c e n a r i o s t o b e w o r k e d o u t 3 3 P e r l H a v i n g a l r e a d y d e l v e d i n t o t w o c l i e n t s i d e l a n g u a g e s t h e t h i r d l a n g u a g e u t i l i z e d i s P e r l a s e r v e r s i d e l a n g u a g e P e r l i s a p r o g r a m m i n g l a n g u a g e t h a t t a k e s i t s f u n c t i o n a l i t y b a c k m a n y y e a r s a n d a l l o w s e a s y c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e s e r v e r a n d c l i e n t U n l i k e t h e p r e v i o u s l y d e s c r i b e d w e b o r i e n t e d p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s P e r l h a s a g r e a t e r f u n c t i o n a l i t y a s i t c a n e a s i l y b e u s e d t o s o r t a n d i n t e r l i n k d a t a b a s e s a s w e l l a s

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1 7 p r o g r a m s t h a t a r e k e p t o n t h e s e r v e r t o w e b p a g e s t h a t a r e v i e w e d v i a w e b b r o w s e r s e v e r y w h e r e ( W a l l e t a l 2 0 0 0 ) T h i s l a n g u a g e w a s d e v e l o p e d t o a l l o w f o r e a s y u s e r a t h e r t h a n p r o v i d i n g e x t r e m e l y s m a l l p r e c i s e p r o g r a m s P e r l w a s c r e a t e d w i t h m a n y o f t h e b e s t f e a t u r e s o f p r e v i o u s l a n g u a g e s b e c a u s e o f t h i s i t i s v e r y c a p a b l e l a n g u a g e F u n c t i o n s o f P e r l t h a t a r e u s e f u l a r e s c a n n i n g t e x t f i l e s e x t r a c t i n g d a t a a n d g e n e r a t i n g r e p o r t s f r o m t h e c o l l e c t e d d a t a C o n s i d e r t h i s a s a f u n c t i o n f o r m a i n t a i n i n g a n i n v e n t o r y o r a n y o t h e r l o g t h a t i s r e c o r d e d i n a s p r e a d s h e e t A s e c o n d f e a t u r e o f P e r l t h a t s e t s i t a p a r t f r o m o t h e r p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s i s t h e f a c t t h a t i t h a s n o f i l e s i z e l i m i t b u t r a t h e r t h e h a r d w a r e i s t h e l i m i t I n e v e r y P e r l p r o g r a m t h e v e r y f i r s t l i n e i s o n e w h e r e t h e l o c a t i o n o f P e r l e x e c u t a b l e i s l o c a t e d o n t h e s y s t e m A t y p i c a l l i n e f o r a S o l a r i s s y s t e m w i l l r e s e m b l e “ # / u s r / b i n / p e r l ” F o l l o w i n g t h e i n i t i a l l i n e a n y n u m b e r o f c o m m o n o p e r a t i o n s c a n b e u t i l i z e d P r i n t m a y b e t h e s i m p l e s t a n d m o s t v e r s a t i l e o f t h e s e c o m m a n d s t h a t f i n d s a p p l i c a t i o n i n l a r g e a n d s m a l l p r o g r a m s W i t h p r i n t a l l t e x t t h a t i s w i t h i n t h e q u o t a t i o n s w i l l b e d i s p l a y e d o n t h e s c r e e n w i t h t h e e x c e p t i o n o f c o m m a n d s i n d i c a t e d t h r o u g h t h e u s e o f a b a c k s l a s h ( \ ) o r s t r i n g c h a r a c t e r ( $ ) S i m i l a r l y w h o l e w e b p a g e s c a n b e d i s p l a y e d u s i n g t h e p r i n t c o m m a n d I f P e r l c o u l d o n l y d i s p l a y s o m e t e x t o n a s c r e e n i t m o s t l i k e l y w o u l d n o t h a v e l a s t e d s o l o n g a n d b e k n o w n a s t h e “ D u c t t a p e o f t h e i n t e r n e t ” O n e o f t h e b e t t e r k n o w n a b i l i t i e s o f P e r l i s h o w i t c a n i m p o r t s o r t a n d d i s p l a y o r s a v e f o r m a t t e d d a t a F o r t h e f i r s t p a r t o f i m p o r t i n g t h e d a t a w i t h i n t h e s c o p e o f t h i s p r o j e c t d a t a i s r e t r i e v e d f r o m a f o r m o n a w e b p a g e u s i n g a s l i g h t l y m o d i f i e d c o d e t h a t c a n b e e a s i l y f o u n d i n h a n d b o o k s

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1 8 A f t e r i m p o r t i n g t h e d a t a n e e d s t o b e s o r t e d a n d p r o c e s s e d b e f o r e a n y m e a n i n g f u l u s e c a n b e d o n e b e c a u s e i t w i l l c o m e i n t o t h e P e r l p r o g r a m i n o n e l o n g s t r i n g T h e g e n e r a l a p p r o a c h t o t h i s t a s k i s f i r s t s p l i t t h e s t r i n g i n t o v a r i a b l e n a m e a n d v a l u e p a i r s A f t e r s p l i t t i n g t h e d a t a t h e n e x t o p e r a t i o n i s t o c r e a t e s t r i n g v a l u e s i n P e r l a n d o r g a n i z e t h e d a t a B a s i c a l l y t h i s w i l l m a k e s u r e a l l o f t h e v a l u e s a r e i n p l a i n t e x t a n d w i l l b e e a s y t o u s e i n t h e r e s t o f t h e P e r l p r o g r a m F o r a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n r e f e r e n c e b o o k s s h o u l d b e c o n s u l t e d T h e l a s t i m p o r t a n t f u n c t i o n t h a t i s n e c e s s a r y t o d e s c r i b e d t o a l l o w f o r a c o m p l e t e u n d e r s t a n d i n g o f t h i s p r o j e c t i s h o w t o r u n o t h e r p r o g r a m s f r o m P e r l T h i s i s a s i m p l e o p e r a t i o n m u c h l i k e t h e p r e v i o u s l y d e s c r i b e d c o m m a n d s T h e c o m m a n d t o r u n a n o t h e r s y s t e m o p e r a t i o n i s “ s y s t e m ” w h i c h t e l l s P e r l t o r u n t h e c o m m a n d i n t h e s h e l l P e r l i s r u n n i n g i n i t s e l f T h e s y s t e m c o m m a n d r e q u i r e s o p t i o n s t o b e s e t f o r i n s t a n c e t h e h o m e d i r e c t o r y l o c a t i o n p r i o r t o r u n n i n g 3 4 M a t l a b T h e f o u r t h p r o g r a m m i n g l a n g u a g e u s e d i n t h i s p r o j e c t i s M a t l a b A l t h o u g h t h i s i s n o t a r e a l l a n g u a g e b u t r a t h e r a n e x t r e m e l y p o w e r f u l p r o g r a m i t i s w i d e l y u s e d i n e n g i n e e r i n g e d u c a t i o n I t h a s m a n y b u i l t i n p r o g r a m s f o r s o l v i n g e n g i n e e r i n g p r o b l e m s T h e r e f o r e i t i s d e s i r a b l e t o i n t e g r a t e M a t l a b w i t h t h e w e b t o a l l o w p r o b l e m s o l v i n g o n t h e w e b M a t l a b i s a f l e x i b l e i n t e r a c t i v e e n v i r o n m e n t f o r p e r f o r m i n g a l l m a t h e m a t i c a l o p e r a t i o n s A d d i t i o n a l t o b e i n g a n e n v i r o n m e n t t o d o c a l c u l a t i o n s M a t l a b c a n r u n s c r i p t f i l e s b o t h f r o m i t s o w n e n v i r o n m e n t a n d t h e c o m m a n d p r o m p t A s m e n t i o n e d i n t h e

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1 9 p r e v i o u s s e c t i o n a d d r e s s i n g P e r l s u c h c o m m a n d l i n e o p e r a t i o n s c a n b e p e r f o r m e d t h r o u g h a w e b i n t e r f a c e T h e r e s u l t i n g d a t a c a n t h e n b e d i s p l a y e d o n a w e b p a g e M a t l a b i s u s e d m o r e l i k e a p r o g r a m m i n g l a n g u a g e t h a n a p r o g r a m a s a l l c o m m a n d s a r e e n t e r e d i n t h r o u g h a c o m m o n t e x t i n t e r f a c e T h e c o m m a n d s c a n b e s t o r e d i n t e x t f i l e s a n d c a l l e d u p o n a t a n y t i m e t o p e r f o r m s p e c i f i c f u n c t i o n T h i s i s o n e o f M a t l a b ’ s g r e a t e s t f e a t u r e s a s t h e r e a r e h u n d r e d s o f r o b u s t s o l u t i o n m e t h o d s t h a t c o m e s t a n d a r d w i t h e v e r y i n s t a l l a t i o n T h e r e s u l t i s a m i n i m a l a m o u n t o f p r o g r a m m i n g t o g e t t o a n a c c u r a t e f i n a l n u m b e r M a t l a b ’ s b a s i c d a t a e l e m e n t i s a n a r r a y a l l o w i n g s o l u t i o n t o c o m p l i c a t e d s c i e n t i f i c p r o b l e m s e s p e c i a l l y t h o s e i n v o l v i n g m a t r i c e s a n d v e c t o r s T h i s f i t s w i t h t h e n a m e a s M a t l a b s t a n d s f o r M a t r i x L a b o r a t o r y a n d w a s d e v e l o p e d i n t o m u c h m o r e a s t h e v e r s i o n s p r o g r e s s e d T h e v e r y f i r s t c o m m a n d e n t r y t h a t r e q u i r e s d i s c u s s i o n i s t h e i n p u t o f n u m b e r s a n d v a r i a b l e s a n d b a s i c m a t h e m a t i c a l o p e r a t i o n s T h e e n t r y o f v a r i a b l e s o r n u m b e r s i s a s s i m p l e a s t y p i n g i t i n U n l i k e J a v a S c r i p t d e s c r i b e d p r e v i o u s l y t h e r e i s n o n e e d t o p r e d e f i n e a v a r i a b l e p r i o r t o a s s i g n i n g a v a l u e W i t h v a r i a b l e s d e f i n e d i n M a t l a b i t i s p o s s i b l e t o p e r f o r m a l l m a t h e m a t i c a l o p e r a t i o n s u s i n g t h e v a r i a b l e s n o t t h e n u m e r i c v a l u e s C o m p i l i n g s i n g l e c o m m a n d s i n t o o n e l a g e r s c r i p t f i l e t o p e r f o r m a l l d e s i r e d c a l c u l a t i o n s b y r u n n i n g o n l y o n e c o m m a n d i s u s u a l l y d o n e b y c r e a t i n g a n m f i l e w i t h t h e s a m e n a m e a s t h e f u n c t i o n d e f i n e d w i t h i n t h e f i l e M f i l e s a r e p l a i n t e x t f i l e s t h a t c a n b e e d i t e d i n m o s t e d i t o r s ; h o w e v e r w h i l e u s i n g M a t l a b i t i s m o s t c o n v e n i e n t t o u s e t h e b u i l t i n e d i t o r a s i t a l l o w s f o r e a s y d e b u g g i n g

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2 0 C h a p t e r 4 : W e b s i t e D e s i g n F o r s c h o o l s t o b e a b l e t o i m p l e m e n t a t e c h n o l o g y b a s e d s y s t e m o f l e a r n i n g i t i s n e c e s s a r y t o f i r s t h a v e t h e i n f r a s t r u c t u r e T h e l e a r n i n g o p p o r t u n i t i e s p r e s e n t e d m u s t b e o r g a n i z e d a n d b e c o n t i n u a l l y d e v e l o p e d ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) T h e b a s i c d e s i g n o f a n y w e b p a g e i s a l m o s t a s i m p o r t a n t a s t h e c o n t e n t ; c o n s i d e r a w e b s i t e t h e s a m e a s a b o o k : c o n s t a n t s m u s t b e o r g a n i z e d i n o r d e r t o f a c i l i t a t e t h e t r a n s f e r o f k n o w l e d g e o r i n f o r m a t i o n O n a w e b p a g e t h i s i s e v e n m o r e c r i t i c a l a s e v e r y o n e a b s o r b s i n f o r m a t i o n i n t h e i r o w n p a r t i c u l a r w a y a n d t h e r e i s t h e a d d e d d e p t h o f i n t e r a c t i o n o n t h e r e a d e r ’ s p a r t T h e i n t e r a c t i v e W e b P a g e s s h o u l d b e d e s i g n e d i n a n o r d e r l y m a n n e r t h a t f o l l o w s t h e p e d a g o g y u s e d t o t e a c h t h e s u b j e c t T h r o u g h o u t t h i s c h a p t e r w e w i l l u s e a n e x a m p l e e n g i n e e r i n g p r o b l e m t a k e n f r o m h e a t t r a n s f e r c o u r s e t o i l l u s t r a t e t h e s e i d e a s 4 1 F o u n d a t i o n o f W e b B a s e d I n s t r u c t i o n F r o m t h e i n f o r m a t i o n t a u g h t i n s c h o o l s s t u d e n t s a r e e x p e c t e d t o h a v e a f o u n d a t i o n t o p r e p a r e t h e m f o r t h e i r p r o f e s s i o n T o d a y t h e i n t e r n e t h a s r e p l a c e d p r i n t e d m e d i a a s t h e p r i m a r y s o u r c e o f i n f o r m a t i o n I t g o e s w i t h o u t m e n t i o n i n g i n d e t a i l t h a t t h e i n t e r n e t i s c h a n g i n g e d u c a t i o n b y a l l o w i n g e a s y a c c e s s t o a l l o f t h i s i n f o r m a t i o n S i n c e

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2 1 t h e s t u d e n t s a r e a l r e a d y i m m e r s e d i n t h i s e l e c t r o n i c m e d i a i t m i g h t b e b e n e f i c i a l t o p r o v i d e l e s s o n s a n d g u i d e d c o u r s e m a t e r i a l o n t h e i n t e r n e t A n u m b e r o f u n i v e r s i t i e s a l r e a d y o f f e r o n l i n e c o u r s e s a n d t h e c o u r s e s h a v e s h o w n t o b e f l e x i b l e f o r p e o p l e o n b u s y s c h e d u l e s T h e o n e d r a w b a c k m a n y o f t h e s e c o u r s e s i s t h e r e q u i r e m e n t t o s t i l l s u b m i t p a p e r a s s i g n m e n t s o r e v e n j u s t w o r k a s s i g n m e n t s t h a t a r e d e l i v e r e d t h r o u g h t r a d i t i o n a l m e a n s W o r k i n g w i t h a n e w m e d i u m i n a s s o c i a t i o n w i t h a t r a d i t i o n a l c l a s s i n t r o d u c e s a c o n c e r n a s t o t h e v a l i d i t y o f s u c h m e t h o d s t h a t c a n b e s u m m a r i z e d b y a s k i n g : “ I s t h i s g o o d e n o u g h ? ” M o s t s t u d i e s t o d a t e s e e m t o i n d i c a t e t h a t w e b b a s e d d e l i v e r y i s a s g o o d a s t r a d i t i o n a l d e l i v e r y m e t h o d s I n s o m e s i t u a t i o n s t h e a n o n y m o u s n a t u r e o f w o r k i n g o n l i n e r e m o v e s i n h i b i t i o n s t o e x p e r i m e n t w i t h n e w c o n c e p t s a n d i d e a s T h i s c a n p r o v i d e a m u c h b e t t e r o v e r a l l e x p e r i e n c e t o t h e s t u d e n t b u t i t h a s t o b e m o n i t o r e d a n d t u n e d a c c o r d i n g l y S o m e o f t h e m o s t c o m m o n m e t h o d s f o r m o n i t o r i n g t h e q u a l i t y o f a c o u r s e i n c l u d e f e e d b a c k f r o m s t u d e n t s t e a c h e r s a n d c o u r s e e v a l u a t i o n s T h e f e e d b a c k c a n b e t a k e n a n d i n t e g r a t e d i n t o t h e c o u r s e w o r k T h i s c o n t r o l s c h e m e p r o v i d e s f o r a d y n a m i c s y s t e m i n s t e a d o f j u s t b e i n g a f i x e d l o o p O f t e n s u c h a c o n t r o l n e t w o r k i s t h o u g h t o f a s a n i n c r e a s i n g s p i r a l ( K a l l i c k a n d W i l s o n 2 0 0 1 ) T h e i n i t i a l p o i n t o f t h e d e v e l o p m e n t b e g i n s w i t h t h e c r e a t i o n o f t h e n e c e s s a r y i n f r a s t r u c t u r e H a v i n g c r e a t e d t h e i n f r a s t r u c t u r e d a t a m u s t b e c o l l e c t e d o n t h e d i f f e r e n t a s p e c t s t h a t a f f e c t t h e s t u d e n t s i n c l u d i n g b u t n o t l i m i t e d t o t h e g e n e r a l m e t h o d o f d e l i v e r y F u n d a m e n t a l q u e s t i o n s t h a t m u s t b e a s k e d i n c l u d e : “ D o e s t h e f o r m a t i n s p i r e a n d a s s i s t i n l e a r n i n g o r i s i t a h a s s l e t o a c c o m p l i s h a s i m p l e t a s k ? ” T h e d e s i g n o f t h e d e l i v e r y m e t h o d p r o v i d e a f o u n d a t i o n t h a t w i l l a l l o w b e t t e r m o r e d i r e c t e d e f f o r t s o n m o r e r e l e v a n t t o p i c s o r i t w i l l n o t b e u t i l i z e d

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2 2 F o r t h i s e n d e a v o r s t u d e n t s a r e l e a d i n g t h e w a y F o r r e s e a r c h p r o j e c t s a t h o r o u g h s e a r c h o n t h e i n t e r n e t i s c o n s i d e r e d t o b e t h e p r i m a r y m e a n s t o f i n d i n f o r m a t i o n w h i l e g o i n g t o t h e l i b r a r y a n d r e a d i n g t h r o u g h p r i n t e d t e x t s i s s e c o n d a r y I t i s t h i s e f f o r t t h a t f u r t h e r b a c k s t h e d e v e l o p m e n t o f o n l i n e i n s t r u c t i o n I f a s t u d e n t w a n t s t o l e a r n o n t h e i n t e r n e t w h y n o t a s s i s t t h e m b y p r o v i d i n g t h e i n f o r m a t i o n o n l i n e ? T h e n e x t l o g i c a l s t e p i s t o p r o v i d e o n l y a s s e s s m e n t s f o r t h e s t u d e n t s t o e v a l u a t e t h e i r l e a r n i n g H o w c a n t h i s b e d o n e ? T h e f i r s t a n s w e r i s t o p o s t e x a m i n a t i o n s t h a t p r o v i d e a n s w e r s f o r s e l f e v a l u a t i o n s T h e m o r e t e c h n o l o g y s a v v y w a y w o u l d b e t o i n c o r p o r a t e t h e a n s w e r s i n t o a n i n t e r a c t i v e e n v i r o n m e n t T h i s e n a b l e s s t u d e n t s t o r e p l a c e t h e t y p i c a l p a p e r a n d p e n c i l w i t h t h e c o m p u t e r a n d i n t e r n e t a n d g i v e s t h e m t h e c h a n c e t o d o s e l f a s s e s s m e n t s A n e x a m p l e o f t h i s i s t h e “ v i r t u a l l a b o r a t o r y ” e x p e r i e n c e I n a v i r t u a l l a b s t u d e n t s a r e a l l o w e d t o d e s i g n a n d c o n d u c t e x p e r i m e n t s a s p a r t o f t h e l e a r n i n g p r o c e s s T h i s c a n b e e x t r e m e l y b e n e f i c i a l f o r m a n y r e a s o n s T h e f i r s t i s t h e s i g n i f i c a n t s a v i n g i n t i m e f o r t h e s t u d e n t a n d i n s t r u c t o r o f n o t h a v i n g t o e s t a b l i s h t h e n e c e s s a r y h a r d w a r e T h i s i s a l s o s e e n a s a c o s t a n d s a v i n g s i s s u e a s i t i s n o t n e c e s s a r y t o w o r k w i t h a n y p o t e n t i a l l y h a z a r d o u s m a t e r i a l s o r e q u i p m e n t ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) W h e n l o o k i n g a t s u c h a p p r o a c h e s a s v i r t u a l l a b s s o m e m a y w o n d e r i f i t i s w o r t h t h e e f f o r t A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y o n l i n e l e a r n i n g t e c h n o l o g y r e m o v e s t h e i n h i b i t i o n s o f t h e s t u d e n t s F o r e x a m p l e w h e n d i s c u s s i n g c h e m i c a l l a b o r a t o r i e s s t u d e n t s c a n e x p l o r e v a r i o u s o p t i o n s w i t h o u t t h e f e a r o f e x p l o s i o n s a n d p h y s i c a l d a n g e r O n e c a n s i m u l a t e e x p l o s i o n s f i r e a n d o t h e r e v e n t s n o t p o s s i b l e i n t h e r e a l l a b o r a t o r y e x p e r i m e n t s T h i s c o n c e p t c a n b e e x t e n d e d t o g e n e r a l e n g i n e e r i n g p r o b l e m s o l v i n g w h e r e t h e s t u d e n t s a r e l e a r n i n g t o a p p l y c o n c e p t s t o s o l v e r e a l w o r l d a p p l i c a t i o n p r o b l e m s

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2 3 T h e r e a r e f o u r m a i n m e t h o d s o f l e a r n i n g t h a t n e e d t o b e i n c o r p o r a t e d i n a n y s t r u c t u r e d c o u r s e T h e f i r s t t y p e i s i n f o r m a l l e a r n i n g w h e r e s o m e o n e m a y s i t d o w n a n d r e a d a b o o k o r a m a n u a l ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) T h i s h a s i t s a d v a n t a g e s b u t h a s l i m i t a t i o n o n h o w m u c h i n f o r m a t i o n i s a v a i l a b l e w h e r e t o l o o k f o r a b e t t e r e x p l a n a t i o n T h e n e x t l e v e l o f l e a r n i n g i s s e l f p a c e d w i t h s o m e r e v i e w i n t h e f o r m o f q u e s t i o n s ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) T h i s c a n b e c o m p a r e d t o t a k i n g a t e x t b o o k a n d r e a d i n g t h e t e x t f o l l o w e d b y a n s w e r i n g t h e q u e s t i o n s a t t h e e n d o f e a c h c h a p t e r A g a i n l i k e s i m i l a r t o i n f o r m a l l e a r n i n g t h i s h a s t h e d i s a d v a n t a g e o f n o t k n o w i n g i f o n e a n s w e r e d t h e q u e s t i o n s c o r r e c t l y A d d i t i o n a l l y s e l f p a c e d l e a r n i n g i s a s e q u e n t i a l l y p r o c e s s a n d i t i s h a r d t o b r e a k t h e s e q u e n c e S o m e o f t h e p r o b l e m s w i t h t h e f i r s t t w o m e t h o d s a r e a d d r e s s e d i n t h e t h i r d t y p e : l e a d e r l e d l e a r n i n g ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) W i t h a l e a d e r t h e l e a r n i n g i s f o r t h e m o s t p a r t b y t h e s t u d e n t b u t i f f o r s o m e r e a s o n t h e t o p i c g o e s t o o f a r o u t o f t h e s c o p e a l e a d e r w i l l b r i n g e v e r y t h i n g b a c k t o g e t h e r A l s o t h e l e a d e r c a n d i r e c t t h e p e r s o n l e a r n i n g i n t h e r i g h t d i r e c t i o n t o t h e a n s w e r b y p r o v i d i n g e x t r a i n f o r m a t i o n T h e f i n a l m e t h o d o f l e a r n i n g i s t h a t o f s u p p o r t t o o l s T h e s e c a n i n c l u d e “ c h e a t s h e e t s ” o r q u i c k r e f e r e n c e g u i d e s t h a t a r e v e r y s p e c i f i c t o s i t u a t i o n s ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) B y m e n t i o n i n g t h e f o u r t y p e s o f l e a r n i n g t h e r e a r e s o m e c o m m o n i s s u e s a s s o c i a t e d w i t h e a c h F i r s t t h e r e i s a n e e d f o r e x t r a i n f o r m a t i o n t h a t i s n o t a l w a y s a v a i l a b l e S e c o n d a l t h o u g h q u i c k g u i d e s m a y p r o v i d e a s o l u t i o n f o r a p a r t i c u l a r p r o b l e m t h e d e p t h n e c e s s a r y t o a v o i d s u c h p r o b l e m s i s n o t a l w a y s a v a i l a b l e F i n a l l y h a v i n g a l e a d e r t o g u i d e t h e l e a r n i n g a n d a n s w e r n o n o b v i o u s q u e s t i o n s i s p r o b a b l y t h e b e s t w a y b u t t h i s r e q u i r e s s o m e o n e t o b e p r e s e n t a n d a v a i l a b l e

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2 4 I n t h i s t h e s i s w e d i s c u s s t h e d e v e l o p m e n t o f a l e a r n i n g s y s t e m t h a t a t t e m p t s t o a d d r e s s s o m e o f t h e d r a w b a c k s o f t r a d i t i o n a l t e a c h i n g F o r e x a m p l e q u e s t i o n s t h a t c o m e u p d u r i n g t h e c o u r s e o f s o l v i n g a p r o b l e m a r e h a n d l e d u s i n g a n o n l i n e h e l p s y s t e m T h e h e l p f e a t u r e h a s b e e n c o n f i g u r e d t o o p e r a t e t w o w a y s T h e f i r s t o p e r a t i o n i s t o d i s p l a y o n l y o n e h e l p s c r e e n t o p r o v i d e a l m o s t t h e f u l l a n s w e r T h e o t h e r c o n f i g u r a t i o n t h a t h a s b e e n s e t p r o v i d e s t w o l e v e l s o f h e l p : t h e f i r s t t i m e v i e w i n g t h e h e l p p a g e w i l l r e s u l t i n d i s p l a y i n g a b a s i c c l u e a n d h e l p s g e t t h e s t u d e n t s t a r t e d a n d t h e s e c o n d v i e w i n g w i l l p r o v i d e a m o r e i n d e p t h s o l u t i o n m e t h o d B y h a v i n g t h e h e l p f e a t u r e a v a i l a b l e m a n y o f t h e s a m e q u e s t i o n t h a t m a y a r i s e s f r o m d i f f e r e n t s t u d e n t s c a n b e a n s w e r e d i n a t i m e l y f a s h i o n A s d e s c r i b e d b y B r o a d b e n t ( 2 0 0 2 ) t h e r e a r e a n u m b e r o f a d v a n t a g e s o f w e b b a s e d i n s t r u c t i o n f o r t h e s t u d e n t s a n d i n s t r u c t o r s a s l i s t e d b e l o w : S t u d e n t s : C r e a t e s i n t e r a c t i o n s t h a t s t i m u l a t e l e a r n i n g A l l o w s f o r d i f f e r e n t t y p e s o f l e a r n e r s F a c i l i t a t e s s e l f p a c e d l e a r n i n g D e c r e a s e d c o s t o f l e a r n i n g B u i l d s s e l f c o n f i d e n c e

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2 5 I n s t r u c t o r s : C o n v e n i e n t a c c e s s A l l o w s f o r p r e p a c k a g i n g o f l e s s o n s E a s y r e c o r d k e e p i n g D e c r e a s e d c o s t o f i n s t r u c t i n g P r o v i d e s m o r e o n e o n o n e t i m e w i t h i n d i v i d u a l s 4 2 H e a t T r a n s f e r E x a m p l e A b a s i c h e a t t r a n s f e r p r o b l e m w a s d e s i g n e d t o i l l u s t r a t e t h e i d e a s o f e n g i n e e r i n g p r o b l e m s o l v i n g c o n c e p t s u s i n g w e b b a s e d m a t e r i a l s T h i s e x a m p l e c o n s i d e r s a f l u i d m o v i n g t h r o u g h a p i p e a t a d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e t h a n t h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t a n d t h e r e f o r e e x c h a n g i n g h e a t e n e r g y w i t h t h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t F i g u r e 1 P r o b l e m S t a t e m e n t o f H e a t T r a n s f e r S c e n a r i o

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2 6 P r o b l e m S t a t e m e n t : “ H o t w a t e r a t t e m p e r a t u r e T 1 f l o w i n g t h r o u g h a s t a i n l e s s s t e e l p i p e w h o s e i n n e r d i a m e t e r o f d a n d a t h i c k n e s s o f t 1 T h e p i p e i s t o b e c o v e r e d w i t h f i b e r g l a s s i n s u l a t i o n t h a t h a s a t h i c k n e s s o f t 2 T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i s T 2 T a k i n g t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s i n s i d e a n d o u t s i d e t h e p i p e t o b e h i a n d h o r e s p e c t i v e l y d e t e r m i n e t h e h e a t l o s s p e r u n i t l e n g t h o f t h e p i p e u n d e r s t e a d y f l o w c o n d i t i o n s ” A d d i t i o n a l l y a g e n e r a l d i a g r a m o f t h e s i t u a t i o n s i s p r o v i d e d a n d a s e t o f v a l u e s f o r e a c h o f t h e p r o b l e m v a r i a b l e s T h e s e v a l u e s a r e g e n e r a t e d r a n d o m l y t o p r o v i d e e a c h s t u d e n t w i t h a u n i q u e l e a r n i n g e x p e r i e n c e e v e r y t i m e E n g i n e e r i n g i s p r a c t i c a l a n d t h i s i s a n e x a m p l e o f l o s s f r o m a h o t w a t e r p i p e i n a h o u s e T h e r e i s o n l y o n e a d d e d l e v e l o f c o m p l e x i t y t h a t m a y n o t b e s e e n i n t h i s s i t u a t i o n w h i c h i s a n i n s u l a t i o n l a y e r t o a s s i s t t h e m a i n t e n a n c e o f t h e t h e r m a l e n e r g y w i t h i n t h e p i p e T h i s i s a v e r y c o m m o n s i t u a t i o n i n m o s t b u i l d i n g s i n c l u d i n g h o m e s s o t h e r e l e v a n c e o f t h e p r o b l e m e a s i l y a n a l o g u e s t o a s c e n a r i o o n e h a s a l r e a d y e n c o u n t e r e d o r e a s i l y i m a g i n e s ( C e n g a l a n d T u r n e r 2 0 0 1 ) S i n c e t h e c r o s s s e c t i o n i n t e r m s o f t e m p e r a t u r e t h e n e x t i m p o r t a n t n u m b e r s a r e t h e p h y s i c a l d i m e n s i o n s o f t h e p i p e : 1 2 c m i n n e r d i a m e t e r a n d a w a l l t h i c k n e s s f r o m 0 3 t o 1 5 c m T h e f i n a l v a r y i n g v a l u e i n t h i s p r o b l e m i s t h e i n s u l a t i o n t h i c k n e s s w h i c h w i l l b e 0 5 2 c m H a v i n g t h e w i d e r a n g e o f v a l u e s f o r e a c h o f t h e p a r a m e t e r s a l l o w s e a c h s t u d e n t t o w o r k a d i f f e r e n t n u m e r i c p r o b l e m L a s t l y t h e t w o s t a t i c v a l u e s a r e t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t t h r o u g h s t a i n l e s s s t e e l i s 1 5 W / m 2 / o C a n d f o r t h e f i b e r g l a s s i n s u l a t i o n t h e v a l u e i s 0 0 3 8 W / m 2 / o C B a s e d o n t h e p r e v i o u s l y s t a t e d i n f o r m a t i o n a m a i n p a g e c a n

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2 7 b e c r e a t e d u s i n g H T M L a n d J a v a S c r i p t a s s h o w n i n t h e F i g u r e 1 F o r t h e c o m p l e t e p r o b l e m s e t g o t o t h e U R L : h t t p : / / w w w e n g u s f e d u / ~ c u l a r / i n t e r a c t i v e / t r i a l / e x a m p l e 1 f r a m e s e t h t m P e r f o r m i n g a n e n g i n e e r i n g a n a l y s i s o f t h e s y s t e m d e s c r i b e d i n t h e p r o b l e m s t a t e m e n t t h e f i r s t q u e s t i o n s t h a t n e e d t o b e a s k e d a r e g e n e r a l a n d h e l p t o d e v e l o p t h e n e c e s s a r y m a t h e m a t i c a l e x p r e s s i o n s F o r t h e v e r y f i r s t q u e s t i o n t h e s t u d e n t i s a s k e d t o d e f i n e t h e i n d i v i d u a l r e s i s t a n c e s o f t h e p r o b l e m w h i c h a r e : t h e i n s i d e f i l m p i p e w a l l i n s u l a t i o n a n d o u t e r f i l m r e s i s t a n c e N o t e t h a t t h e r e a s o n f o r c a l l i n g t h e d i f f e r e n t p o r t i o n o f t h e s y s t e m a s r e s i s t a n c e s i s t w o f o l d F i r s t t h e t r a n s f e r o f h e a t i s n o t p e r f e c t a n d s o m e i s l o s t i n t h e m a t e r i a l a n d s e c o n d b e c a u s e t h e m a t e r i a l s h a v e s e t l o s s e s t h e y c a n b e m o d e l e d a s e l e c t r o n i c r e s i s t o r s T h e n e x t s t e p i s t o f i g u r e o u t t h e e n g i n e e r i n g a s s u m p t i o n s t h a t c a n b e u s e d t o k e e p t h e s y s t e m v a l i d a n d m a k e o u r l i v e s a s e a s y a s p o s s i b l e T h e f i r s t a s s u m p t i o n t h a t i s m a d e i s t h e s y s t e m i s a t s t e a d y s t a t e b e c a u s e t h e r e i s n o i n f o r m a t i o n g i v e n i n t h e s t a t e m e n t t h a t c a n d i r e c t t h e p r o b l e m o t h e r w i s e N e x t t h e t r a n s f e r o f h e a t i s o n l y i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n a s t h e r e i s s y m m e t r y a b o u t t h e c e n t e r o f t h e s y s t e m T h i r d t h e r m a l c o n d u c t i v i t i e s a r e c o n s t a n t P r i m a r i l y t h e s e a s s u m p t i o n f a l l i n t o a c a t e g o r y o f “ b e c a u s e t h e r e i s n o i n f o r m a t i o n g i v e n i n t h e p r o b l e m s t a t e m e n t t o i n f e r o t h e r w i s e ” S o m e o f t h e p e r t i n e n t i n f o r m a t i o n t h a t w o u l d n o t l e t t h e s e a s s u m p t i o n s b e v a l i d f o r a f i n a l s o l u t i o n i n c l u d e s : n o f l o w r a t e s n o d e f i n e d h e a t g e n e r a t i o n s o u r c e a n d n o d e f i n e d t h e l e n g t h o f p i p i n g L a s t l y t h e c o n t a c t i n t e r f a c e s b e t w e e n t h e d i f f e r e n t f l u i d s a n d m a t e r i a l s a r e n e g l i g i b l e i n t e r m s o f t h e r e s i s t a n c e T h e j u s t i f i c a t i o n f o r t h i s i s t h e c o e f f i c i e n t s a l r e a d y h a v e s u c h i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d S e c o n d s i n c e t h e v a l u e s f o r t h e r e s i s t a n c e o f t h e p i p e

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2 8 a n d i n s u l a t i o n v a r y s o g r e a t l y t h e r e s u l t o f a d d i n g a t i n y s p e c i f i c a t i o n w i l l m a k e o n l y i n s i g n i f i c a n t c h a n g e s t o t h i s f u n d a m e n t a l p r o b l e m ( C e n g e l a n d T u r n e r 2 0 0 1 ) A f t e r d e f i n i n g t h e v a l u e s a n d a s s u m p t i o n s t h e n e x t s t e p i s t o c a l c u l a t e t h e i n d i v i d u a l r e s i s t a n c e s o f t h e d i f f e r e n t c o m p o n e n t s T h e f i r s t r e s i s t a n c e s e n c o u n t e r e d a r e f o u n d i n t e r m s o f t h e f i l m s c r e a t e d f r o m t h e f l o w i n g f l u i d a g a i n s t t h e s t a t i c p i p e w a l l a n d i n s u l a t i o n P a y i n g c l o s e a t t e n t i o n t o u n i t s t h e s o l u t i o n c a n b e f o u n d b y m e r e l y t a k i n g t h e r e c i p r o c a l o f h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t t i m e s t h e a r e a e x p o s e d B e c a u s e t h e l e n g t h o f p i p e h a s n o b e e n g i v e n t h e c a l c u l a t i o n i s b a s e d o n o n e u n i t o f l e n g t h o n p i p e T h e s e c o n d t y p e o f r e s i s t a n c e f o u n d i n t h i s p r o b l e m i s t h e p i p e w a l l a n d i n s u l a t i o n T h e s e r e s i s t a n c e s a r e s l i g h t l y d i f f e r e n t f r o m t h e f i l m s F o r t h i s c a l c u l a t i o n t h e n a t u r a l l o g a r i t h m o f t h e o u t e r d i v i d e d b y t h e i n n e r d i a m e t e r i s d i v i d e d b y t w i c e t h e p r o d u c t o f p i t i m e s t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t o f t h e p i p e F i n a l l y t h e t o t a l s y s t e m c a n b e l o o k e d a t a s a w h o l e T o f i n d t h e t o t a l r e s i s t a n c e t h e i n d i v i d u a l r e s i s t a n c e s a r e s i m p l y a d d e d t o g e t h e r a n d t h e f i n a l s o l u t i o n t o t h e p r o b l e m t h e h e a t l o s s c a n b e f o u n d T h i s i s d o n e b y d i v i d i n g t h e d i f f e r e n c e o f h o t f l u i d t e m p e r a t u r e a n d o u t e r c o o l f l u i d t e m p e r a t u r e s b y t h e t o t a l r e s i s t a n c e

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2 9 C h a p t e r 5 : D e s c r i p t i o n o f S o f t w a r e W e h a v e c o n s i d e r e d t h e d e s i g n o f a w e b b a s e d p r o b l e m s o l v i n g s o f t w a r e f r o m t h e t w o p o i n t s o f v i e w : s t u d e n t s a n d i n s t r u c t o r s B y b r e a k i n g t h e d e s c r i p t i o n i n t o t w o c a t e g o r i e s i t i s e a s y t o s h o w h o w a l l a s p e c t s f i t t o g e t h e r A t o p d o w n p e r s p e c t i v e i s t a k e n f o r t h i s d e s c r i p t i o n o f s o f t w a r e a s b y f i r s t s e e i n g w h a t t h e d e s i r e d r e s u l t w i l l r e s e m b l e t h e d e t a i l s o f t h e d e s i g n i n g a n d p r o g r a m m i n g f a l l i n t o p l a c e 5 1 S t u d e n t s T h e p r i m a r y g o a l i s t o d e v e l o p a n i n t e r a c t i v e s y s t e m t h a t i s c a p a b l e e n o u g h t o c a p t i v a t e a n d m o t i v a t e s t u d e n t s w h i l e a s s i s t i n g t h e m i n t h e i r s t u d i e s I n l e a r n i n g a n d d e v e l o p i n g e n g i n e e r i n g s k i l l s s t u d e n t s s o l v i n g i n t e r a c t i v e w e b b a s e d p r o b l e m s h a v e m a n y f e a t u r e s t o w o r k w i t h s u c h a s : i n c e n t i v e s c o r i n g p r o g r e s s i v e h e l p l i n k s t o r e l a t e d i n f o r m a t i o n a n d r a n d o m i z a t i o n o f v a r i a b l e s F i g u r e 2 b e l o w s h o w s t h e t y p i c a l s c r e e n a s s e e n b y a s t u d e n t s t a r t i n g a p r o b l e m s o l v i n g s e s s i o n I t h a s t h e f o l l o w i n g f e a t u r e s : P r o b l e m d e s c r i p t i o n : A g e n e r a l d e s c r i p t i o n o f t h e e n g i n e e r i n g s c e n a r i o i n c l u d i n g a d i a g r a m t o a s s i s t i n u n d e r s t a n d i n g t h e p r o b l e m

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3 0 R a n d o m v a r i a b l e s : V a r i a b l e s a r e g e n e r a t e d r a n d o m l y f o r e a c h s e s s i o n t o e n s u r e d i f f e r e n t n u m e r i c a l s o l u t i o n s L i n k s t o r e l e v a n t i n f o r m a t i o n : l i n k s t o s e l f g e n e r a t e d w e b p a g e s o r t o a n y o t h e r s i t e m a y b e p r o v i d e d t o g e t t h e p o i n t a c r o s s S c o r e t a b l e : r e a l t i m e s c o r i n g o f t h e s t u d e n t ’ s p r o g r e s s i s t r a c k e d a n d d i s p l a y e d t o m o t i v a t e t h e s t u d e n t H e l p b u t t o n : p r o v i d e s a q u i c k m e t h o d t o o b t a i n r e l e v a n t p r o b l e m s p e c i f i c h e l p F i g u r e 2 C o m p l e t e E x a m p l e o f I n t e r a c t i v e W e b P a g e P r o g r e s s i v e h e l p R a n d o m i z e d v a r i a b l e v a l u e s I n c e n t i v e s c o r i n g R e l a t e d l i n k s

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3 1 5 2 S c o r i n g P r e v i o u s a t t e m p t s t o s t u d y t h e r o l e o f o n l i n e i n s t r u c t i o n h a v e s h o w n t h a t s t u d e n t s a r e n o t m o t i v a t e d t o s o l v e p r o b l e m s u n l e s s t h e r e i s s o m e i n c e n t i v e S o m e t i m e s t h e s i m p l e s t i d e a s a r e t h e b e s t I n o r d e r t o s u p p o r t o u r g o a l o f m o t i v a t i n g a n d a s s i s t i n g u n d e r g r a d u a t e s t u d e n t s o n e o f t h e m e t h o d s u s e d i s o f f e r i n g a r e w a r d f o r a c c o m p l i s h i n g t h e t a s k a t h a n d ( G a g n e e t a l 1 9 9 2 ) A n u m b e r o f d i f f e r e n t s c o r i n g s y s t e m s w e r e e v a l u a t e d ; o n e i n c e n t i v e s c o r i n g s y s t e m u t i l i z e d i n t h i s p r o j e c t i s b a s e d o n t h r e e t r i e s a n d a t o t a l p o s s i b l e s c o r e o f f o u r p o i n t s p e r q u e s t i o n A f t e r e a c h a t t e m p t a t a n a n s w e r a s i n g l e p o i n t i s d e d u c t e d f r o m t h e t o t a l p o s s i b l e T h e m o r e i n t e r e s t i n g p o r t i o n o f t h e g r a d i n g i s i n t h e h e l p s y s t e m w h i c h i n i t s e l f i s a n i n t e r a c t i v e f e a t u r e a n d w i l l b e d i s c u s s e d l a t e r S h o u l d t h e s t u d e n t t a k e a s s i s t a n c e f r o m t h e h e l p f u n c t i o n f o r a p a r t i c u l a r q u e s t i o n o n e p o i n t i s d e d u c t e d H o w e v e r a f t e r a l l a t t e m p t s a r e m a d e w i t h n o c o r r e c t a n s w e r t h e s t u d e n t w i l l r e c e i v e o n e p o i n t f o r t a k i n g t h e e x t r a e f f o r t f o r t r y i n g B y g r a d i n g i n t h i s f a s h i o n s t u d e n t s a r e r e w a r d e d f o r b o t h b e i n g a b l e t o a n s w e r t h e q u e s t i o n i n d i v i d u a l l y a n d f o r a c k n o w l e d g i n g t h e n e e d t o f i n d h e l p w h e n a p p r o p r i a t e T h r o u g h t h e u s e o f t h i s s y s t e m s t u d e n t s a r e m o t i v a t e d t o c o n t i n u i n g w o r k i n g a p r o b l e m u n t i l t h e y g e t t h e c o r r e c t a n s w e r w h i c h p r o m o t e s l e a r n i n g f r o m t r i a l a n d e r r o r T h i s t y p e o f l e a r n i n g i s i n v a l u a b l e a n d p r o v i d e s f o r a v e r y t h o r o u g h u n d e r s t a n d i n g o f t h e u n d e r l y i n g p r i n c i p l e s F o r t h e c o m p l e t e s c o r i n g s y s t e m s e e T a b l e 1

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3 2 T a b l e 1 C o m p l e t e S c o r i n g S c h e m e G u i d e d E x a m p l e S c o r i n g A t t e m p t C o r r e c t w i t h o u t H e l p C o r r e c t w i t h H e l p I n c o r r e c t w i t h o u t H e l p I n c o r r e c t w i t h H e l p 1 4 3 0 0 2 3 2 0 0 3 2 1 0 1 T o t a l p o s s i b l e 4 p o i n t s p e r q u e s t i o n 5 3 Q u e s t i o n s G u i d a n c e i n p r o b l e m s o l v i n g t a k e s o n m a n y d i f f e r e n t f o r m s w i t h t h e u s e o f i n t e r a c t i v e w e b p a g e s m o r e c a n b e g i v e n b y m e a n s o f d i r e c t i n g a s o l u t i o n p a t h F o r t h i s r e a s o n q u e s t i o n s o f p r o b l e m s e t s a r e s t r u c t u r e d t o a s s i s t t h e s t u d e n t s b y a d d r e s s i n g g e n e r a l m u l t i p l e c h o i c e t y p e q u e s t i o n s a b o u t a s s u m p t i o n s a n d c r i t i c a l g e n e r a l k n o w l e d g e a b o u t t h e s c e n a r i o F o r e x a m p l e s e e F i g u r e 3 t h e f i r s t q u e s t i o n o f t h e h e a t t r a n s f e r p r o b l e m w h e r e t h e s t u d e n t i s a s k e d f o r t h e t o t a l n u m b e r o f r e s i s t a n c e s F o r n u m e r i c a l s o l u t i o n s i n s t e a d o f g i v i n g m u l t i p l e c h o i c e q u e s t i o n s a s p a c e i s p r o v i d e d a s s h o w n i n F i g u r e 4 t o e n c o u r a g e a n d a l l o w t h e s t u d e n t t o a r r i v e a t t h e i r o w n s o l u t i o n F i g u r e 3 F i r s t Q u e s t i o n i n t h e H e a t T r a n s f e r P r o b l e m S e t

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3 3 F i g u r e 4 N u m e r i c a l S o l u t i o n Q u e s t i o n 5 4 H e l p F u n c t i o n O f t e n t i m e s i n t h e m i d s t o f s o l v i n g a c h a l l e n g i n g p r o b l e m s o m e o f t h e s u b t l e h i n t s w e l l k n o w n b y e x p e r i e n c e a r e h i d d e n t o s t u d e n t s T h i s i s a c o m m o n s o u r c e o f c o n c e r n a n d c a n d i s t r a c t f r o m t h e d e s i r e d l e a r n i n g S h o u l d t h e s t u d e n t b e w o r k i n g t h e s a m e p r o b l e m i n c l a s s r o o m t h e r e i s t h e a v a i l a b i l i t y o f t h e i n s t r u c t o r t o h e l p c l a r i f y s u c h i s s u e s b u t f o r h o m e w o r k o r s e l f p a c e d l e a r n i n g s c e n a r i o s s t u d e n t s a r e o n t h e i r o w n ( B r o a d b e n t 2 0 0 2 ) W h e n a s t u d e n t b e c o m e s s t u m p e d b y a q u e s t i o n f r o m t h e i n t e r a c t i v e p r o b l e m s e t a h e l p b u t t o n i s a v a i l a b l e T h e h e l p b u t t o n p r o v i d e s a c c e s s t o i n s t r u c t o r p r o v i d e d i n f o r m a t i o n w h i c h c a n b e i n t h e f o r m o f a n i m a g e t e x t o r h y p e r l i n k t o a n o t h e r s i t e T h e g e n e r a l h e l p f i l e p r o v i d e d f o r t h e h e a t t r a n s f e r p r o b l e m d e s c r i b e d e a r l i e r i s s h o w n i n F i g u r e 5 O n e o f o u r m o s t r e c e n t d e v e l o p m e n t s i s p r o v i d i n g a m u l t i l e v e l h e l p s y s t e m F o r t h i s a g e n e r a l h i n t i s p r o v i d e d o n t h e f i r s t u s e o f t h e h e l p b u t t o n a n d o n s u b s e q u e n t u s e s m o r e i n d e p t h a s s i s t a n c e i s p r o v i d e d T h e o p t i o n t o u s e t h e m u l t i p l e h e l p l e v e l s i s f o r t h e i n s t r u c t o r a t t h e t i m e o f c r e a t i n g a p r o b l e m s e t

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3 4 F i g u r e 5 D i s p l a y e d C o m p l e t e H e l p F i l e f o r H e a t T r a n s f e r E x a m p l e

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3 5 5 5 R a n d o m i z e d V a r i a b l e s O n e s i g n i f i c a n t f e a t u r e o f t h i s t o o l i s t h e a b i l i t y t o u s e r a n d o m i z e d v a r i a b l e s w h i l e s o l v i n g a p r o b l e m T h e a b i l i t y t o u s e r a n d o m v a r i a b l e s w i t h i n a s e t r a n g e o f n u m b e r s i s v e r y i m p o r t a n t ; i t a l l o w s s t u d e n t s t o w o r k t h e s a m e q u e s t i o n a n u m b e r o f t i m e s n e v e r u s i n g e x a c t l y t h e s a m e s e t o f n u m b e r s B u t h e r e w e a r e n o t j u s t p r o v i d i n g a s e t o f n u m b e r s W h e n t h e r a n d o m i z e d v a l u e s a r e d i s p l a y e d t h e s y s t e m a l s o c a l c u l a t e s t h e e n t i r e s e t o f a n s w e r s t h u s a l l o w i n g c h e c k i n g o f a n s w e r s c o m p u t e d b y t h e s t u d e n t B y a l l o w i n g s t u d e n t s t o w o r k o u t t h e p r o b l e m r e p e a t e d l y c o n f i d e n c e i s b u i l t ( G a g n e e t a l 1 9 9 2 ) f o r a c o m p l e t e e x a m p l e o f a p r o b l e m s o l v i n g e x e r c i s e g o t o t h e U R L : h t t p : / / w w w e n g u s f e d u / ~ c u l a r / i n t e r a c t i v e / t r i a l / e x a m p l e 1 f r a m e s e t h t m 5 6 O t h e r F e a t u r e s T h e m o s t c o m m o n a n d u s e f u l f e a t u r e o f a n y w e b s i t e i s t h e a b i l i t y t o l i n k t o o t h e r p a g e s i n c l u d i n g w e b s i t e s t h a t y o u h a v e n o t c r e a t e d W i t h t h e t e m p l a t e s p r o v i d e d a g e n e r a l l o c a t i o n f o r l i n k s i s p r o v i d e d A t t h e t i m e o f w r i t i n g t h e p r o b l e m l i n k s c a n b e p l a c e d o n t h e w e b p a g e t o a l l o w e a s y a c c e s s t o a d i r e c t e d s i t e 5 7 I n s t r u c t o r O n t h e o t h e r s i d e o f l e a r n i n g a r e t h e f e a t u r e s t h a t a l l o w t h e i n s t r u c t o r t o d o t h e i r j o b w h i c h i s t o t e a c h T h e b e s t w a y t o d o t h i s i s t o s p e n d a s m u c h t i m e a s p o s s i b l e w i t h e v e r y s t u d e n t a n s w e r i n g a s m a n y q u e s t i o n s a s p o s s i b l e F o r t h i s t o w o r k h o w e v e r i t i s n e c e s s a r y t o h a v e t h e s t u d e n t s p r e p a r e a n d p r a c t i c e I n o r d e r t o a s s i s t t h e i n s t r u c t o r i n r e d u c i n g t h i s b u r d e n w e b p a g e s c a n b e c r e a t e d t h a t a d d r e s s m a n y o f t h e m o s t c o m m o n

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3 6 s i t u a t i o n s A w e b b a s e d s o l u t i o n p r o v i d e s m a n y d e s i r a b l e f e a t u r e s T h e o n l y d i s a d v a n t a g e h e r e i s s o m e o f t h e m o s t d e s i r a b l e f e a t u r e s f o r s t u d e n t s a n d i n s t r u c t o r s t a k e t i m e t o d e v e l o p a n d i m p l e m e n t T o f a c i l i t a t e t h e c r e a t i o n o f p r o b l e m s o l v i n g t u t o r i a l s w e h a v e c r e a t e d a s e t o f s i m p l e f o r m s a n d t e m p l a t e s I t i s p o s s i b l e t o c r e a t e a f u l l y f u n c t i o n i n g w e b s i t e u s i n g t h e s e t e m p l a t e s w i t h a m i n i m a l i n v e s t m e n t o f t i m e a n d e f f o r t o n t h e p a r t o f t h e i n s t r u c t o r W e h a v e u s e d m a n y p r o v e n t o o l s s u c h a s : H T M L J a v a S c r i p t P e r l a n d M a t l a b t o a c c o m p l i s h t h i s t a s k B y u s i n g t h e s e t o o l s w e h a v e b e e n a b l e t o c r e a t e a r o b u s t s t r u c t u r e t h a t i s s i m p l e t o u s e a n d a l l o w s f o r a m a x i m u m f l e x i b i l i t y t o m e e t i n d i v i d u a l i n s t r u c t o r ’ s n e e d s T h e f i r s t p a r t o f t h e t o o l t h a t a n i n s t r u c t o r i s a c q u a i n t e d w i t h i s t h e g e n e r a l f o r m a t o f t h e p r o b l e m s e t s A s s h o w n i n F i g u r e 2 t h e r e a r e s e p a r a t e s e c t i o n s f o r : t h e p r o b l e m s t a t e m e n t r a n d o m i z e d v a r i a b l e s l i n k s t o g e n e r a l h e l p a n d r e f e r e n c e s q u e s t i o n s a n d t h e s c o r e E a c h o n e o f t h e s e s e c t i o n s h a s b e e n t e s t e d a n d a t t h i s p o i n t h a s b e e n s u c c e s s f u l l y u s e d F o l l o w i n g t h e g e n e r a l f o r m a t t i n g e n t e r s t h e p r o g r a m m i n g o f e a c h p r o b l e m a n d i t s a s s o c i a t e d q u e s t i o n s T h e g e n e r a l t e m p l a t e s a n d f o r m s a r e a v a i l a b l e a t t h e g e n e r a l d e v e l o p m e n t p a g e : h t t p : / / w w w e n g u s f e d u / ~ c u l a r / i n t e r a c t i v e / d e v e l o p m e n t h t m l F r o m t h i s p a g e a l l q u e s t i o n s a r e c r e a t e d b y s i m p l y f i l l i n g i n t h e b l a n k s T h e p r o b l e m s t a t e m e n t c a n b e c r e a t e d b y u s i n g a g e n e r a l H T M L e d i t o r a n d f i l l i n g i n t h e p r o v i d e d t e m p l a t e a s d e p i c t e d b y F i g u r e 6 O n c e t h e p a g e h a s b e e n c r e a t e d t h e e n t i r e p r o b l e m s e t n e e d s t o b e s t o r e d i n o n e l o c a t i o n F o l l o w i n g t h e h i e r a r c h y p r o v i d e d w i t h t h e t e m p l a t e s a l l d a t a w i l l b e s t o r e d i n o n e l o c a t i o n w h e r e i t c a n t h e n b e m a d e f u l l y o p e r a t i o n a l l y w i t h t h e r e q u i r e d s c r i p t f i l e s B y l i m i t i n g t h e a c c e s s t o t h e s c r i p t f i l e s a l e v e l o f s e c u r i t y f r o m r e v e r s e e n g i n e e r i n g i s m a i n t a i n e d o f a l l p r o b l e m s e t s t h a t a r e a v a i l a b l e

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3 7 F i g u r e 6 F i l l i n t h e B l a n k T e m p l a t e f o r C r e a t i n g I n t e r a c t i v e W e b P a g e s

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3 8 C h a p t e r 6 : T e s t i n g t h e T o o l T h e f i n a l c o m p o n e n t o f t h i s w o r k w a s t h e e v a l u a t i o n o f t h e i n t e r a c t i v e w e b b a s e d p r o b l e m s o l v i n g t h a t w a s d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e d I n i t i a l t e s t i n g w a s d o n e w i t h s e l e c t e d u n d e r g r a d u a t e s t u d e n t s t o i d e n t i f y i s s u e s w i t h t h e i m p l e m e n t a t i o n T h r o u g h a s p i r a l l o o p c o n t r o l s c h e m e a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y i n C h a p t e r 4 t h e s e i m p r o v e m e n t s w e r e i m p l e m e n t e d a s t h e i s s u e s w e r e i d e n t i f i e d U p o n c o m p l e t i n g t h e i m p l e m e n t a t i o n a p r e l i m i n a r y t e s t w a s c o n d u c t e d t o m e a s u r e t h e i m p a c t o n s t u d e n t s ’ l e a r n i n g T h i s i n i t i a l e v a l u a t i o n i s d e s c r i b e d i n t h i s c h a p t e r E v a l u a t i n g d a t a c a n b e d o n e i n a n u m b e r o f d i f f e r e n t w a y s F o r e x a m p l e i n a j e l l y b e a n f a c t o r y t h e o v e r a l l o u t p u t c a n b e m e a s u r e d b y t h e t o t a l w e i g h t o f j e l l y b e a n s p r o d u c e d t h e t o t a l n u m b e r o f j e l l y b e a n s p r o d u c e d o r m o r e s p e c i f i c a m o u n t s s o r t e d b y c o l o r a n d f l a v o r U n f o r t u n a t e l y w h e n t h e d a t a i n v o l v e s a p e r s o n s ’ r e s p o n s e t h e r e i s a d i f f i c u l t t a s k o f w e i g h t i n g e a c h s t a t e m e n t b a s e d o n t h e f e e l i n g s t h e p e r s o n h a d t h a t p a r t i c u l a r d a y C o m p l e x i t y t o t h e d a t a i s f u r t h e r a d d e d b e c a u s e t h e r e i s n o t a c l e a r c u t s t a n d a r d r e f e r e n c e ; o n l y a s m a l l s a m p l e s i z e ; a n d a l a c k o f a v a i l a b l e d a t a f o r v a l i d a t i o n ( L e w i s 2 0 0 1 ) F o r t h e s e r e a s o n s a n d m a n y m o r e t h e d a t a p r e s e n t e d s h o u l d o n l y b e t a k e n a s a f i r s t d a t a s e t a n d n o t t h e u n m i s t a k a b l e t r u t h

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3 9 A f t e r t h e i n i t i a l t e s t i n g / i m p l e m e n t a t i o n p e r i o d t h e c o u r s e c h o s e n t o a s s e s t h e w o r k c r e a t e d w a s I n t r o d u c t i o n t o A u t o m a t i c C o n t r o l s a t y p i c a l j u n i o r / s e n i o r c h e m i c a l e n g i n e e r i n g c o u r s e F o u r p r o b l e m s e t s w e r e c r e a t e d a n d i m p l e m e n t e d b y E n d i n z o I g l e s i a s u n d e r t h e s u p e r v i s i o n o f D r B a b u J o s e p h i n s t r u c t o r f o r t h e c o u r s e T h e c o m p l e t e e v a l u a t i o n c o n f i g u r a t i o n f o r t h i s c l a s s w a s a s f o l l o w s : T h e 4 3 s t u d e n t c l a s s w a s d i v i d e d i n t o t w o s e l f s e l e c t e d g r o u p s a t t h e t i m e o f r e g i s t r a t i o n o f 2 1 a n d 2 2 m e m b e r s D u r i n g t h e f i r s t m o n t h o f c l a s s a l l s t u d e n t s w e r e g i v e n t r a d i t i o n a l p a p e r a s s i g n m e n t s A m i d t e r m e x a m i n a t i o n w a s g i v e n a n d v e r i f i e d t h a t b o t h g r o u p s h a d a n e q u i v a l e n t u n d e r s t a n d i n g a n d a b i l i t y o f t h e s u b j e c t b y m e a n s c o r e s o f t h e t e s t T h e f o l l o w i n g t w o w e e k s G r o u p I w o r k e d w i t h p a p e r a s s i g n m e n t s o n s u b j e c t A a n d w e b b a s e d a s s i g n m e n t s o n s u b j e c t B G r o u p I I d i d t h e o p p o s i t e D u r i n g t h e s u b s e q u e n t t w o w e e k s t h e g r o u p s s w i t c h e d t o t h e o p p o s i t e : G r o u p I d i d t h e w e b a s s i g n m e n t s o n s u b j e c t C a n d G r o u p I I d i d p a p e r a s s i g n m e n t s o f s u b j e c t D A t t h e e n d o f t h e m o n t h a n o t h e r m i d t e r m e x a m i n a t i o n w a s g i v e n t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e t w o g r o u p s i n e a c h s u b j e c t F o r t h e g i v e n n u m b e r o f s t u d e n t s t h e r e c o m m e n d e d s i g n i f i c a n t l e v e l o f a r e s p o n s e a s g i v e n b y L e w i s ( 2 0 0 1 ) i s a m i n i m u m o f 6 3 9 % o f t h e e n t i r e c l a s s D u e t o t h e l a r g e r t h a n n o r m a l c l a s s s i z e t h e e v a l u a t i o n d a t a o f t h e w e b a s s i g n m e n t s w a s m o r e e f f e c t i v e l y d o n e ; h o w e v e r t h e r e i s s t i l l t h e u n c e r t a i n t y f r o m n o t c o m p a r i n g r e s u l t s f r o m

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4 0 d i f f e r e n t c l a s s e s a n d i n s t r u c t o r s ( L a m b e r t e t a l 1 9 9 6 ) F o r t h i s r e a s o n t h e a n a l y s i s o f t h e i n t e r a c t i v e w e b e x e r c i s e s w a s b a s e d o n t w o p e r s p e c t i v e s F i r s t t h e o v e r a l l o u t c o m e o f t h e c o u r s e b y m e a n s o f a s t a n d a r d e x a m i n a t i o n f r o m t h e i n s t r u c t o r ’ s p o i n t o f v i e w T h e I n t r o d u c t i o n t o A u t o m a t i c C o n t r o l s c l a s s o f 4 3 s t u d e n t s s h o w e d 6 3 % o f t h e s t u d e n t s i n c r e a s e d t h e i r c l a s s a v e r a g e w h i l e w o r k i n g w i t h w e b b a s e d p r o b l e m s T h e r e m a i n i n g 3 7 % d e c r e a s e d t h e i r s c o r e A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y t h e s i g n i f i c a n t l e v e l o f a r e s p o n s e w i t h i n t h i s c l a s s s i z e i s 6 3 9 % c o n s i d e r i n g t h e f r a c t i o n o f a p e r c e n t i s b a s e d o n a f r a c t i o n o f a s t u d e n t t h e r e i s r e a s o n t o b e l i e v e t h e r e s u l t s a s b e i n g s i g n i f i c a n t l y b e n e f i c i a l S h o w n i n F i g u r e 5 a r e t h e s c o r e s o f t h e t o p 2 5 % a n d b o t t o m 2 5 % o f t h e c l a s s T h e s i g n i f i c a n c e o f u s i n g w e b e x e r c i s e s i s s h o w n b y b o t h t h e t o p a n d b o t t o m 2 5 % o f t h e c l a s s i n c r e a s i n g ~ 9 % o n t h e r e e x a m i n a t i o n s c o r e s 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 t o p 2 5 % m i d 5 0 % b o t t o m 2 5 % C l a s s D i v i s o nP e r c e n t a g e P a p e r w e b F i g u r e 7 G r a p h i c a l R e p r e s e n t a t i o n o f E x a m i n a t i o n S c o r e s A f t e r P a p e r a n d W e b E x e r c i s e s T h e s e c o n d p e r s p e c t i v e u s e d t o e v a l u a t e t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e i n t e r a c t i v e w e b b a s e d p r o b l e m a s s i g n m e n t s w a s t h e s t u d e n t s ’ i n p u t T h i s p o r t i o n f o c u s e d o n t h e

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4 1 u s e f u l n e s s o f f e a t u r e s a v a i l a b i l i t y o f h e l p e a s e o f u s e a n d o v e r a l l i m p r e s s i o n s i n c o m p a r i s o n t o p a p e r a s s i g n m e n t s R e p r e s e n t e d i n T a b l e 2 a r e q u e s t i o n s a n d a v e r a g e d n u m e r i c a l r e s p o n s e s t o a s u r v e y c o n d u c t e d a t t h e e n d o f t h e s e m e s t e r A g a i n f o r t h e g i v e n c l a s s c o n f i g u r a t i o n t h e s t a t i s t i c a l e v a l u a t i o n i s p a r t i c u l a r l y d i f f i c u l t b e c a u s e t h e r e i s o n l y o n e d a t a s e t t o w o r k T h e r e f o r e a n y c o n c l u s i o n s a r e o n l y t o r e p r e s e n t a p o s s i b l e t r e n d O n c e m o r e d a t a i s a v a i l a b l e a m o r e t h o r o u g h a n a l y s i s w i l l b e d o n e I n t h i s m o r e a d v a n c e d a n a l y s i s t h e d a t a c o l l e c t e d w i l l b e a n a l y z e d i n w i t h t w o m o r e d i m e n s i o n s T h e f i r s t w i l l b e a p o o l i n g o f a l l d a t a i n t o o n e s e t t o p r o v i d e a n o v e r a l l p i c t u r e t o h e l p m i n i m i z e t h e e f f e c t s o f s t u d e n t s ’ a r e h a v i n g p r e v i o u s l y t a k e n d i f f e r e n t c o u r s e s T h e s e c o n d i m p o r t a n t v a r i a t i o n w i l l b e a c o m p a r i s o n o f d a t a s e t t o d a t a s e t t o c o m p a r e e f f e c t i v e n e s s t h r o u g h d i f f e r e n t c l a s s e s o f s t u d e n t s F r o m t h i s c o n f i d e n c e i n t e r v a l s o f 9 5 % c a n b e u s e d t o m a t h e m a t i c a l l y s h o w r e l e v a n c e o f w e b b a s e d i n s t r u c t i o n

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4 2 T a b l e 2 S t u d e n t R e s p o n s e a t E n d o f E v a l u a t i o n S u r v e y o f s t u d e n t s o n W e b b a s e d P r o b l e m S o l v i n g T u t o r i a l s R e s u l t s A v e r a g e 3 0 S t u d e n t s R e s p o n d e d 5 S t r o n g l y A g r e e 4 A g r e e 3 N e u t r a l 2 D i s a g r e e 1 S t r o n g l y D i s a g r e e I p r e f e r W e b b a s e d p r o b l e m s s e t s o v e r p a p e r b a s e d a s s i g n m e n t s 3 6 I l e a r n e d m o r e f r o m p a p e r b a s e d p r o b l e m s s e t s t h a n w e b b a s e d a s s i g n m e n t s : 3 4 T h e h e l p f e a t u r e s o f w e b b a s e d p r o b l e m s e t s a l l o w e d m e t o t a c k l e t h e p r o b l e m b e t t e r 4 0 W e b b a s e d a s s i g n m e n t s w e r e d i f f i c u l t t o a c c e s s 2 1 M y p e r f o r m a n c e i n t h e c o u r s e s u f f e r e d b e c a u s e o f t h e w e b b a s e d a s s i g n m e n t s 2 5 W e b b a s e d a s s i g n m e n t s f o r c e d m e t o r e v i e w m y c o u r s e m a t e r i a l 3 1 I l i k e d t h e f a c t t h a t I g o t i m m e d i a t e f e e d b a c k o n w h e t h e r I d i d t h e p r o b l e m c o r r e c t l y 4 5 I t h i n k I g o t a f a i r s c o r e i n t h e w e b b a s e d p r o b l e m s e t s 4 1 T h e w e b b a s e d p r o b l e m s e t s t o o k m u c h l o n g e r f o r m e t o c o m p l e t e 2 0 T h e w e b b a s e d p r o b l e m s s e t s p r e p a r e d m e b e t t e r f o r t h e a s s e s s m e n t q u i z z e s a n d m i d t e r m t e s t s 2 8 T h e w e b b a s e d p r o b l e m s e t s m o t i v a t e d m e b e t t e r 3 3 I n t h e f u t u r e I w o u l d p r e f e r t o u s e p a p e r b a s e d h o m e w o r k p r o b l e m s 2 7 M y p e r f o r m a n c e i n t h e c o u r s e i m p r o v e d b e c a u s e o f w e b b a s e d p r o b l e m s e t s 3 0 I d i d n o t l i k e t h e g r a d i n g s y s t e m u s e d i n w e b b a s e d p r o b l e m s e t s 1 7

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4 3 C h a p t e r 7 : C o n c l u s i o n “ T h e i m p o r t a n t t h i n g t o u n d e r s t a n d i s t h a t s t u d e n t s l e a r n a n d u n d e r s t a n d i n m a n y d i f f e r e n t w a y s ” ( L a m b e r t e t a l 1 9 9 6 ) T h e e v a l u a t i o n o f t h i s p r o j e c t ’ s i n t e r a c t i v e w e b b a s e d p r o b l e m s o l v i n g t o o l a s t a k e n f r o m t h e I n t r o d u c t i o n t o A u t o m a t i c C o n t r o l s h a s s h o w n p o t e n t i a l a d v a n t a g e s o f m a n y f e a t u r e s T h e d a t a s h o w s t h a t u s i n g n e w t e c h n o l o g y t o a s s i s t s t u d e n t s w i t h p r o b l e m s o l v i n g s k i l l s c a n b e b e n e f i c i a l T h e d i r e c t r e s u l t o f t h i s p r o j e c t c o n s i s t s o f c r e a t e d f o r m s a n d t e m p l a t e s t o a l l o w i n s t r u c t o r s e a s i e r u s e o f w e b b a s e d t o o l s f o r p r o b l e m s o l v i n g a s s i g n m e n t s T h e a d d e d b e n e f i t g i v e n t o t h e i n s t r u c t o r i s a f u l l e r e x p e r i e n c e f o r t h e s t u d e n t w i t h o u t e x h a u s t i n g v a l u a b l e t i m e A d d i t i o n a l l y c o n t e n t o n c e u p l o a d e d t o t h e i n t e r n e t d o e s n o t n e e d t o b e r e p r o d u c e d w i t h d i f f e r e n t v a l u e s f r o m y e a r t o y e a r A l l c o m p o n e n t s o f t h i s p r o j e c t h a v e b e e n t e s t e d b o t h b y i n s t r u c t o r s a n d s t u d e n t s T h e c u r r e n t d a t a s h o w s e n c o u r a g i n g r e s u l t s t o p u r s u e t h i s t o p i c f u r t h e r A l t h o u g h t h e r e i s s t i l l a l e a r n i n g c u r v e f o r t h e i n s t r u c t o r i n c r e a t i n g p r o b l e m s e t s f o r t h e w e b b a s e d a s s i g n m e n t s ; m a n y o f t h e p a i n f u l d e t a i l s h a v e a l r e a d y b e e n w o r k e d o u t T h e o n e d i s a d v a n t a g e t o u s i n g t h i s t o o l f o r m o r e a s s i g n m e n t s t h a t h a s b e e n p o i n t e d o u t a n u m b e r o f t i m e s f r o m b o t h s t u d e n t s a n d i n s t r u c t o r s i s t h e a d d e d t i m e t o c r e a t e a c o m p l e t e p r o b l e m s e t w i t h a l l o f t h e h e l p f i l e s a n d l i n k s t o r e l e v a n t i n f o r m a t i o n T h e

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4 4 i n i t i a l t i m e t h a t i s r e q u i r e d t o i m p l e m e n t t h i s t o o l i s o f f s e t b y n o t h a v i n g t o r e c r e a t e n e w p r o b l e m s e t s e a c h t i m e a c o u r s e i s t a u g h t h a v i n g i m m e d i a t e a u t o m a t i c g r a d i n g f o r b o t h t h e s t u d e n t a n d i n s t r u c t o r a n d e a s e o f d i s s e m i n a t i o n S o f a r t h e n o v e l t y o f u s i n g t h e w e b t o s o l v e i n t e r a c t i v e p r o b l e m s h a s p r o v e n t o b e a m o t i v a t i o n i n i t s e l f t h a t h a s s h o w n a p r o m i s i n g t r e n d t o i m p r o v e t h e u n d e r s t a n d i n g o f a s u b j e c t b y s t u d e n t s B a s i c s t u d i e s c o m p a r i n g t h e u s e o f t r a d i t i o n a l c o u r s e w o r k t o i n t e r a c t i v e t e c h n o l o g y h a v e s h o w n t h a t t h e l e a r n i n g i s c o m p a r a b l e A s a f i n a l c o m m e n t o n t h e d i r e c t i o n o f i n t e r a c t i v e t e a c h i n g t h e r e i s a n e e d t o e x p e r i m e n t w i t h d i f f e r e n t w a y s o f l e a r n i n g a n d t e a c h i n g U l t i m a t e l y i t i s t h e i n s t r u c t o r w h o d e c i d e s w h a t a n d h o w a s t u d e n t l e a r n s i n a p a r t i c u l a r c o u r s e

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4 5 R e f e r e n c e s B r o a d b e n t B r o o k e A B C s o f e L e a r n i n g : R e a p i n g t h e B e n e f i t s a n d A v o i d i n g t h e P i t f a l l s J o s s e y B a s s / P f e i f f e r S a n F r a n c i s c o 2 0 0 2 D S h i n E S Y o o n S J P a r k E S L e e W e b B a s e d I n t e r a c t i v e V i r t u a l L a b o r a t o r y S y s t e m f o r U n i t O p e r a t i o n s a n d P r o c e s s S y s t e m s E n g i n e e r i n g E d u c a t i o n C o m p u t e r s a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g 2 4 ( 2 0 0 0 ) 1 3 8 1 1 3 8 5 F l a n a g a n D a v i d “ J a v a S c r i p t : T h e D e f i n i t i v e G u i d e ” O ’ R e i l l y C a m b r i d g e 2 0 0 2 G a g n e R M B r i g g s L J a n d W a g e r W W P r i n c i p l e s o f I n s t r u c t i o n a l D e s i g n H a r c o u r t B r a c e J o v a n o v i c h C o l l e g e P u b l i s h e r s N e w Y o r k 1 9 9 2 K D F o r b u s P B W h a l l e y J O E v e r e t t L U r e e l M B r o k o w s k i J B a h e r S E K u e h n e C y c l e P a d : A n A r t i c u l a t e V i r t u a l L a b o r a t o r y f o r E n g i n e e r i n g T h e r m o d y n a m i c s A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c e 1 1 4 ( 1 9 9 9 ) 2 9 7 3 4 7 L a m b e r t L M T i c e L S a n d F e a t h e r s t o n e P H U n i v e r s i t y T e a c h i n g : A G u i d e f o r G r a d u a t e S t u d e n t s S y r a c u s e U n i v e r s i t y P r e s s N e w Y o r k 1 9 9 6 L e w i s K a r r o n G T e c h n i q u e s a n d S t r a t e g i e s f o r I n t e r p r e t i n g S t u d e n t E v a l u a t i o n s J o s s e y B a s s N e w Y o r k 2 0 0 1 P J F l e m i n g M E P a u l a i t i s A V i r t u a l U n i t O p e r a t i o n s L a b o r a t o r y C h e m i c a l E n g i n e e r i n g E d u c a t i o n 3 6 ( 2 0 0 2 ) 1 6 6 1 6 9 R D e l i s l e H o w t o U s e P r o b l e m B a s e d L e a r n i n g i n t h e C l a s s r o o m A l e x a n d r i a 1 9 9 7 S E Y a r b r o u g h a n d R B G i l b e r t D e v e l o p m e n t I m p l e m e n t a t i o n a n d P r e l i m i n a r y A s s e s s m e n t o f V i r t u a l L a b o r a t o r y J o u r n a l o f P r o f e s s i o n a l I s s u e s i n E n g i n e e r i n g E d u c a t i o n a n d P r a c t i c e 1 2 5 ( 1 9 9 9 ) 1 4 7 1 5 1 S t e t k a D e b o r a h M . A P r e l i m i n a r y S t u d y o f t h e E f f e c t i v e n e s s o f I n t e r a c t i v e W e b B a s e d T u t o r i a l s f o r C h e m i c a l E n g i n e e r i n g T h r o u g h A p p l i c a t i o n s o f t h e M c C a b e T h i e l e M e t h o d T h e s i s U n i v e r s i t y o f S o u t h F l o r i d a 2 0 0 1

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4 6 W a l l L C h r i s t i a n s e n T a n d O r w a n t J “ P r o g r a m m i n g P e r l ” O ’ R e i l l y C a m b r i d g e 2 0 0 0 W e s t C K F a r m e r J A a n d W o l f f P M I n s t r u c t i n a l D e s i g n P r e n t i c e H a l l E n g l e w i i d C l i f f s 1 9 9 1 W R C r o z i e r I n d i v i d u a l L e a r n e r s : P e r s o n a l i t y D i f f e r e n c e s i n E d u c a t i o n T a y l o r & F r a n c i s e L i b r a r y e d N e w Y o r k 2 0 0 2 Y L i E I L e B o e u f P K B a s u L H T u r n e r D e v e l o p m e n t o f a W e b B a s e d M a s s T r a n s f e r P r o c e s s e s L a b o r a t o r y : S y s t e m D e v e l o p m e n t a n d I m p l e m e n t a t i o n C o m p u t e r A p p l i c a t i o n s i n E n g i n e e r i n g E d u c a t i o n 1 1 ( 2 0 0 3 ) 2 5 3 9


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040
FHM
c FHM
049
FHMM
090
TP145 (Online)
1 100
Cular, Stefan.
0 245
Development of interactive web-based tutorials for chemical engineering undergraduates
h [electronic resource] /
by Stefan Cular.
260
[Tampa, Fla.] :
b University of South Florida,
2005.
502
Thesis (M.S.Ch.)--University of South Florida, 2005.
504
Includes bibliographical references.
516
Text (Electronic thesis) in PDF format.
538
System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.
Mode of access: World Wide Web.
500
Title from PDF of title page.
Document formatted into pages; contains 51 pages.
3 520
ABSTRACT: This thesis presents the design, creation, and testing of a web-based tool for generating interactive web-based problem set assignments. In prior research (Stetka, 2001) it was shown that students enjoyed interactive problems. In this research, multiple programming languages were used to provide a web-based, fully interactive, problem solving environment for the students.Sample problem sets were written by the author and a few chemical engineering students. These web pages were then used as a basis to test the effectiveness of the web-based interactive problem sets for two engineering courses. Initial findings are presented illustrating the students results along with results of student feedback surveys. Additionally, an analysis of the feedback from the two levels of users, students and instructors are reported and some suggestions for further development are given.
590
Adviser: Venkat Bhethanabotla.
Co-adviser: Babu Joseph
653
Problem solving.
Instructional tool.
Perl.
Matlab.
Javascript.
690
Dissertations, Academic
z USF
x Chemical Engineering
Masters.
773
t USF Electronic Theses and Dissertations.
4 856
u http://digital.lib.usf.edu/?e14.1035