Du devai, viena klaviatūra: drąsus informatikos švietimo eksperimentas

Nuorodų lentelė

Anotacija ir 1. Įvadas

2 literatūros apžvalga

3 požiūris

3.1 Problemos struktūra ir dinaminiai pastoliai

3.2 Neformalus vertinimas ir atsiliepimai

3.3 Pora programavimo dyad

3.4 Kurso struktūra

4 diskusija

5 Išvada

6 Padėkos ir nuorodos

Anotacija

Šiame tyrime nagrinėjama problemų sprendimo studijos pritaikymas kompiuterių mokslui, derinant jį su porų programavimu. Pora programavimas yra programinės įrangos inžinerijos praktika pramonėje, tačiau klasėje matė įvairius rezultatus. Naujausi tyrimai rodo, kad porų programavimas turi pažadą ir gali būti veiksminga pedagoginė priemonė, tačiau tai, kas yra geras mokymo projektavimas ir įgyvendinimas porų programavimui klasėje, nėra aišku. Mes sukūrėme mokomojo dizaino programų programą, pritaikydami problemų sprendimo studiją (PSS), pedagogiką, kilusią iš biomedicinos inžinerijos. PSS apima studentų komandas, sprendžiančias neterminuotas problemas, susijusias su instruktoriaus pateiktais atsiliepimais realiuoju laiku. Pažymėtina, kad PSS naudoja reguliuojamų sunkumų problemas, kad visų lygių studentai būtų įsitraukę ir veikia proksimalinio vystymosi zonoje. Kurso struktūra turi tris etapus, pirmiausia pradedant demonstravimu, po to – PSS sesija, tada baigiasi apklausa. Per trejus metus mes ištyrėme PSS ir porų programavimo derinį CS1 klasėje. Studentų apklausos praneša apie aukštą įsitraukimo, mokymosi ir motyvacijos lygį.

1 Įvadas

Poros programavimas yra ekstremali programavimo (XP) metodika (Beck, 2000), kuri šiek tiek naudojama pramonėje (Hannay ir kt., 2009). Tai apima du programuotojus, dirbančius kartu su viena problema ir kompiuteriu, su vienu programuotoju, atliekančiu „vairuotojo“ vaidmenį, o kitą – „Navigator“ vaidmenyje. „Vairuotojas“ valdo klaviatūrą ir tiesiogiai rašo kodą, o „Navigator“ stebi ir užduoda klausimus, kritikuoja ir patikslina kodą bei jo dizainą. „Navigator“ nėra pasyvus, jie stebi klaidas ir trūkumus, galvoja apie alternatyvius dizainus ir ieško susijusių dokumentų bei išteklių. Nors porų programavimo veiksmingumas yra nevienareikšmis (Hawlitschek ir kt., 2022; Hannay ir kt., 2009), kai kuriais atvejais buvo įrodyta, kad jis sukuria aukštesnės kokybės kodą greičiau nei solo programavimas (Williams ir kt., 2000). Ketinimas yra tas, kad porų programavimas padės kūrėjams, dirbantiems kartu, sugauna klaidas ir defektus daug greičiau nei patys.

Šv. Salomon, 1997). Be to, įrodyta, kad padidėja studentų pasitenkinimas, sumažina studentų nusivylimą, pagerina studentų polinkį išlikti ir suteikia studentams saviveiksmingumo jausmą (Williams ir Upchurch, 2001). ICAP sistema apibūdina keturis studentų įsitraukimo ir elgesio būdus, identifikuodamas interaktyvųjį režimą kaip aukščiausią studentų pažinimo įsitraukimo lygį. Manoma, kad interaktyvūs mokymosi būdai sukuria gilias, perkeliamas žinias (Chi ir Wylie, 2014). Poros programavimas atitinka ICAP interaktyvaus mokymosi apibrėžimą, todėl gali sukurti tvirtą, perkeliamą, konceptualų mokymąsi. Neseniai Hawlitschek ir kt. (2022) atliko literatūros apžvalgą „Arxiv“: 2311.01693V1 (Cs.cy) 2023 m. Lapkričio 3 d. Ir porų programavimo meta-studijos švietimo srityje padarė išvadą, kad porų programavimas yra svarbus ir efektyvus studentams, ypač pradedantiesiems, tačiau trūko veiksmingo mokymo projekto. Taigi įrodyta, kad porų programavimas turi daug galimybių kaip mokymo metodika, tačiau išsami informacija, kaip teisingai įgyvendinti klasėje, dar nėra nustatyta.

Mes siūlome, kad efektyvaus porų programavimo klasėje mokomojo projektavimo sprendimas būtų rastas „Probleming Studio Studio“ (PSS) mokymosi aplinkoje (Le Doux ir Waller, 2016). PSS buvo skirtas išmokyti biomedicinos inžinerijos studentus išspręsti sudėtingas problemas, nesinaudodamas rote procedūrų ir algoritmų įsiminimu. Studentai dirba dviem komandomis, kad išspręstų netinkamai apibrėžtas problemas viešoje erdvėje, leisdami instruktoriams pateikti realaus laiko grįžtamąjį ryšį, kai jie progresuoja. Pagrindinis PSS bruožas yra dinamiški pastoliai, tiksliniai problemų koregavimas, kad studentai būtų ginčijami, bet nėra atgrasyti. Padidinus ar sumažinant sunkumus pagal komandą realiuoju laiku, kiek įmanoma daugiau studentų galima laikyti proksimalinio vystymosi zonoje. Skaitymo kursui bus sunku suderinti įvairių lygių, kuriuose studentai yra, nuo to laiko, kai yra tas pats paskaitų turinys ir pristatymas, yra perduodami visiems studentams. Yra gerų įrodymų, kad PSS pagerina studentų konceptualų supratimą (Le Doux ir Waller, 2016).

PSS ir porų programavimas yra natūralus tinkamumas, o abiejų derinys sutampa su CS1 kursų tikslais ir pedagoginiais poreikiais. Dėl šios priežasties šis tyrimas konkrečiai aptaria PSS adaptaciją kartu su porų programavimu CS1 pedagogikai. Du pagrindiniai CS1 kurso tikslai yra mokyti algoritminių problemų sprendimo įgūdžių ir konkrečios programavimo kalbos. Vienas iš iššūkių ekspertų instruktoriams yra tas, kad tiek problemų sprendimas, tiek kalbos žinios yra taip giliai įsitvirtinę, kad instruktoriams tai yra antra prigimtis. Paradoksalu, kad šis aukštas supratimo lygis reiškia, kad instruktoriams dažnai būna sunku perduoti šias žinias, nes jos laikomos savaime suprantamu dalyku (Le Dousx ir Waller, 2016). Be to, CS1 kursuose labai skiriasi studentų gebėjimai ir fonas. Tačiau PSS ir porų programavimo sintezė tiesiogiai nagrinėja šiuos iššūkius ir tikslus, suteikiant studentams praktinę galimybę ugdyti problemų sprendimo ir programavimo kalbos įgūdžius. PSS, pridedant porų programavimą, moko algoritminių problemų sprendimo per kognityvinės pameistrystės aplinką (Collins ir kt., 1987). Studentai mokosi vieni iš kitų, taip pat vadovauja instruktorius ar kiti mokymo asistentai. Bendraamžių mokymasis yra naudingas, nes studentai, turintys panašų sugebėjimų lygį, turi naujausią patirtį su panašiomis problemomis. Tai reiškia, kad jie dažnai geriau perduoda tuos sprendimus, nes prisimena detales ir ypatumus tiek, kas, jų manymu, buvo sudėtinga, ir kaip jie įveikė tas kliūtis. Poros programavimo gebėjimas suteikti greitą grįžtamąjį ryšį padeda studentams išmokti programavimo kalbos sintaksės ir semantikos. Toliau tai skatina porų bendradarbiavimą ir problemų sprendimą. Įrodyta, kad poros programavimas padeda pastebėti programuotojus išspręsti problemas, kurios negali savarankiškai spręsti (Hawlitschek ir kt., 2022). PSS ir porų programavimo derinys sukuria ir pameistrystę, ir bendraamžių mokymosi aplinką, kurioje studentai ugdo problemų sprendimo ir programavimo kalbos įgūdžius.