【摘要】：程序設(shè)計課程是信息技術(shù)教育的基礎(chǔ)和難點。傳統(tǒng)的筆試、機考等評測手段可以提供學(xué)生在語法知識方面的結(jié)果性評價,卻難以提供在閱讀程序與調(diào)試改錯等編程技能方面的形成性評價。開展程序設(shè)計學(xué)習(xí)行為的測量,有助于教師掌握學(xué)生編程過程的細節(jié)、開展個性化的教學(xué)輔導(dǎo),也可以為智能學(xué)習(xí)診斷工具提供開發(fā)依據(jù)。本文面向C語言程序設(shè)計課程的教學(xué)改革需求,以代碼閱讀找錯、上機調(diào)試改錯等典型測試活動為測量對象,綜合運用眼動測量、人機交互測量等技術(shù)手段,開展學(xué)生認知活動與編程行為的測量與分析研究。本文針對學(xué)生在代碼閱讀和調(diào)試開發(fā)過程中的視線注視點、人機交互事件的時序數(shù)據(jù),提出了一種任務(wù)驅(qū)動的學(xué)生編程學(xué)習(xí)行為的動作序列描述模型,通過交互決策事件(運行代碼等),將學(xué)習(xí)行為劃分為多個子序列,實現(xiàn)了對代碼閱讀找錯和上機調(diào)試改錯這兩種學(xué)習(xí)行為的解析。以動作序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),提出了面向個體和面向群體的分析方法,對學(xué)生的編程行為細節(jié)及其注意力特征進行了分析。運用上述測量技術(shù)與方案,作者所在研究團隊在華中科技大學(xué)電信學(xué)院開展了兩批次程序設(shè)計行為測量實驗,分別測量15個本科一年級學(xué)生和13個碩士研究生在代碼閱讀找錯、上機編程改錯兩種題型情況下的學(xué)習(xí)行為。測量分析結(jié)果表明,本文所提出的測量研究方法有助于解讀學(xué)生在測試過程中的動作細節(jié),對于評估學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、提出學(xué)習(xí)改進建議提供了數(shù)字化的依據(jù)。實驗測量結(jié)果也觀察到編程習(xí)慣與技能對于學(xué)習(xí)活動效率的影響,首次瀏覽試題代碼耗時較短的學(xué)生在解題后期往往需要投入更多的時間,而首次瀏覽試題代碼較充分的學(xué)生的后期解題效率更好一些。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP312.1-4;G642
【圖文】：

量和程序設(shè)計人機交互行為的測量。原理技術(shù)能夠?qū)崟r并準確地記錄受試者當前時刻視線焦點的眼動跟蹤測量方法是基于瞳孔角膜反射角度的估計方法被試能夠在儀器測量范圍內(nèi)自由活動，其具體工作原理如置通過攝像機拍攝人類眼球瞳孔的紅外圖片并獲取lection），結(jié)合測距結(jié)果分析估算瞳孔中心（Pupilcenter）眼球球體的三維模型的投影計算，可以估計出當前眼球視（即凝視點 Gaze Point）。根據(jù)注視點的運動，可以將觀定區(qū)域停留一段時間的注視行為（Fixation），視線跳及視線平滑尾隨的動作（Pursuit ）。對場景信息的獲取主時間在 80-600 毫秒之間變化，而眼跳則是在兩個注視點間幾乎不會獲取有效的視覺信息。

學(xué)習(xí)行為 任務(wù)概述 考察目標 視覺認知測量 人機交互代碼閱讀找錯學(xué)生閱讀網(wǎng)頁中呈現(xiàn)的代碼，找到其中存在的一個或多個語法錯誤，點擊相應(yīng)代碼行的復(fù)選框控件特定語法概念、計算思維能力等學(xué)生閱讀網(wǎng)頁中靜態(tài)呈現(xiàn)的程序代碼的眼動軌跡學(xué)生在網(wǎng)頁選復(fù)選框的上機調(diào)試改錯學(xué)生在 IDE 中打開指定的代碼源文件，通過閱讀注釋了解代碼意圖，通過編輯、調(diào)試運行找到其中的錯誤并更正特定語法概念、計算思維能力、軟件調(diào)試技能、綜合編程能力等學(xué)生閱讀 IDE 編輯區(qū)中動態(tài)呈現(xiàn)的源代碼的眼動軌跡學(xué)生在 IDE輯代碼、編試、運行等標鍵盤指令屏幕輸出結(jié)錄程序設(shè)計考試活動的組織前，無論是高校還是在線程序設(shè)計課程，機考都是必不可少的考察方式景如圖 3-1 所示，學(xué)生在網(wǎng)頁或 IDE 中完成任務(wù)。通過鼠標和鍵盤與錄學(xué)生交互行為數(shù)據(jù)，而學(xué)生的內(nèi)在認知過程則由眼動儀記錄。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文本文對學(xué)生在代碼閱讀找錯和上機調(diào)試改錯中的學(xué)習(xí)行為進行測量研究。實際測試時，代碼閱讀找錯將在瀏覽器網(wǎng)頁中進行，學(xué)生通過閱讀顯示在單頁網(wǎng)頁上的靜態(tài)代碼段，找出程序中存在的錯誤，并勾選錯誤所在的行號，如圖 3-2 代碼閱讀找錯題所示；上機調(diào)試改錯將在 IDE 中完成，學(xué)生在 IDE 中對代碼進行閱讀和調(diào)試，直至得到正確結(jié)果，如圖 3-3 所示。

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鮑凌峰;針對程序員行為跟蹤和分析的研究[D];浙江大學(xué);2016年

本文編號：2803592