Vergleich von drei Programmfehlermaßen zur Erklärung der Variabilität in CS1-Noten

Grunnleggende konsepter

Die Verwendung des Fehlerquotienten (Error Quotient) mit mehreren Fehlertypen (Compiler- und Laufzeitfehler) ist ein besseres Maß für die Einführungsprogrammierfähigkeiten der Studenten, erklärt aber immer noch nicht den Großteil der beobachteten Variabilität.

Sammendrag

Diese Studie untersuchte die Beziehungen zwischen den Fehlerraten der Studenten beim Programmieren und ihren Noten in zwei Klausuren. Daten wurden von 280 Studenten in einem Java-Programmierkurs gesammelt, indem ihre Codeausschnitte während der Bearbeitung von Hausaufgaben erfasst wurden. Aus diesen Ausschnitten wurden Compiler- und Laufzeitfehler extrahiert und drei Maße - Fehlerzählung, Fehlerquotient und Wiederholte Fehlerdichte - wurden verwendet, um die beste Messung zur Erklärung der Notenvariabilität zu identifizieren.

Die Ergebnisse zeigten, dass Modelle, die den Fehlerquotienten verwendeten, die anderen beiden Maße in Bezug auf die erklärte Notenvariabilität und das Bayessche Informationskriterium übertrafen. Compilerfehler waren signifikante Prädiktoren für Klausur 1, aber nicht für Klausur 2; nur Laufzeitfehler sagten Klausur 2 signifikant vorher. Dies deutet darauf hin, dass die Verwendung des Fehlerquotienten mit mehreren Fehlertypen ein besseres Maß für die Einführungsprogrammierfähigkeiten der Studenten sein kann, auch wenn es immer noch nicht den Großteil der beobachteten Variabilität erklärt.

Statistikk

Insgesamt wurden 51095 Codeausschnitte von den Studenten gesammelt.
In Hausaufgabe 6 gab es mit 22450 deutlich mehr Ausschnitte als in den anderen Hausaufgaben.

Sitater

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Viktige innsikter hentet fra

Comparison of Three Programming Error Measures for Explaining Variability in CS1 Grades

by Vald... klokken arxiv.org 04-10-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.05988.pdf

Dypere Spørsmål

Welche anderen Faktoren, die nicht in dieser Studie berücksichtigt wurden, könnten die Leistung der Studenten in einführenden Programmierkursen besser erklären?

In dieser Studie wurden hauptsächlich die Fehler der Studierenden während des Programmierens als Indikator für ihre Leistung betrachtet. Es gibt jedoch weitere Faktoren, die die Leistung der Studierenden in einführenden Programmierkursen beeinflussen könnten. Einige dieser Faktoren könnten sein:

Vorkenntnisse: Der Einfluss des Vorwissens der Studierenden über Programmierung könnte signifikant sein. Studierende mit früherer Programmiererfahrung könnten sich schneller an neue Konzepte anpassen und bessere Leistungen erbringen.

Lernstrategien: Die Art und Weise, wie Studierende lernen und sich auf Programmieraufgaben vorbereiten, kann einen großen Einfluss auf ihre Leistung haben. Effektive Lernstrategien, Zeitmanagement und Problemlösungsfähigkeiten könnten entscheidend sein.

Motivation und Engagement: Das Maß an Motivation und Engagement der Studierenden für das Programmieren kann ihre Leistung stark beeinflussen. Studierende, die intrinsisch motiviert sind und sich aktiv am Lernprozess beteiligen, könnten tendenziell bessere Ergebnisse erzielen.

Unterstützung und Feedback: Die Qualität der Unterstützung durch Lehrende, Peer-Gruppen oder Online-Ressourcen sowie das Feedback zu den Programmieraufgaben könnten die Leistung der Studierenden beeinflussen.

Kognitive Faktoren: Individuelle kognitive Faktoren wie Problemlösungsfähigkeiten, kritisches Denken und kognitive Belastung könnten ebenfalls eine Rolle spielen.

Durch die Berücksichtigung dieser zusätzlichen Faktoren könnten zukünftige Studien ein umfassenderes Verständnis der Leistung der Studierenden in einführenden Programmierkursen ermöglichen.

Wie könnten Lehrende die Erkenntnisse dieser Studie nutzen, um ihre Unterrichtsmethoden zu verbessern und die Studenten besser beim Erlernen des Programmierens zu unterstützen?

Lehrende könnten die Erkenntnisse dieser Studie nutzen, um ihre Unterrichtsmethoden gezielt zu verbessern und die Studierenden beim Erlernen des Programmierens besser zu unterstützen. Einige mögliche Maßnahmen könnten sein:

Individualisierte Unterstützung: Durch die Analyse von Fehlermustern und -häufigkeiten könnten Lehrende gezielt auf die individuellen Bedürfnisse der Studierenden eingehen und ihnen maßgeschneiderte Unterstützung bieten.

Feedback und Coaching: Lehrende könnten verstärkt auf detailliertes Feedback zu den Programmieraufgaben achten und den Studierenden gezielte Hinweise zur Fehlerbehebung und Verbesserung geben. Ein persönliches Coaching zur Fehleranalyse könnte ebenfalls hilfreich sein.

Lernressourcen anpassen: Basierend auf den Erkenntnissen über die Wirksamkeit von Compiler- und Laufzeitfehlern könnten Lehrende ihre Lernressourcen und Übungen anpassen, um gezielt auf die Schwächen der Studierenden einzugehen.

Förderung von Metakognition: Lehrende könnten die Studierenden dazu ermutigen, ihre Denkprozesse beim Programmieren zu reflektieren und Strategien zur Fehlerbehebung und Problemlösung zu entwickeln.

Frühzeitige Intervention: Durch die frühzeitige Identifizierung von Studierenden mit häufigen Fehlern könnten Lehrende gezielte Interventionen anbieten, um sicherzustellen, dass diese Studierenden die notwendige Unterstützung erhalten.

Durch die Anwendung dieser Maßnahmen könnten Lehrende dazu beitragen, das Lernen und die Leistung der Studierenden in Programmierkursen zu verbessern.

Inwiefern könnten ähnliche Studien in anderen Kontexten oder mit anderen Programmiersprachen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen?

Ähnliche Studien in anderen Kontexten oder mit anderen Programmiersprachen könnten zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, da verschiedene Faktoren die Leistung der Studierenden beeinflussen können. Einige mögliche Unterschiede und Auswirkungen könnten sein:

Kulturelle Unterschiede: Der kulturelle Hintergrund der Studierenden und die Lehrmethoden in verschiedenen Ländern könnten zu unterschiedlichen Fehlermustern und Lernstrategien führen, was die Ergebnisse beeinflussen könnte.

Programmiersprachen: Unterschiedliche Programmiersprachen haben unterschiedliche Syntax, Strukturen und Anforderungen. Daher könnten Fehlermuster und -häufigkeiten je nach der verwendeten Sprache variieren und zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Kursdesign und -inhalte: Die Struktur und Inhalte des Programmierkurses, die Schwierigkeit der Aufgaben und die Reihenfolge der behandelten Themen könnten in verschiedenen Kontexten variieren und somit die Leistung der Studierenden unterschiedlich beeinflussen.

Lernumgebung: Die Art der Lernumgebung, die verfügbaren Ressourcen, die Unterstützung durch Lehrende und die technischen Tools könnten in verschiedenen Studienkontexten variieren und somit die Ergebnisse beeinflussen.

Daher ist es wichtig, bei der Interpretation von Studienergebnissen in verschiedenen Kontexten oder mit anderen Programmiersprachen die spezifischen Rahmenbedingungen und Einflussfaktoren zu berücksichtigen, um fundierte Schlussfolgerungen zu ziehen.