תמיכה בלומדים במשימות תכנות באמצעות Parson's Problems שנוצר בינה מלאכותית – Raspberry Pi Foundation

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


השימוש בכלי בינה מלאכותית (כגון ChatGPT) בחינוך נפוץ כיום בקרב צעירים (ראה נתונים מ- Ofcom הבריטית וַסָת). כמחנך או חוקר מחשוב, אתה עשוי לתהות על איזו השפעה תהיה לכלי AI מחוללים איך צעירים לומדים תכנות. בסמינר המחקר האחרון שלנו, ברברה אריקסון ושיניינג האו (אוניברסיטת מישיגן) חלקו תובנות בנושא זה. הם הציגו מחקרים עדכניים עם משתתפי סטודנטים באוניברסיטה על שימוש בכלי AI גנרטיביים המבוססים על מודלים של שפה גדולה (LLMs) במהלך משימות תכנות.

פרסומת

שימוש בבעיות של פרסון כדי לתפוס משימות כתיבת קוד של תלמידים

ברברה ושיניינג התחילו את הסמינר שלהם עם סקירה כללית של המחקר הקודם שלהם על השימוש בבעיות של פארסון כדי לגייס סטודנטים באוניברסיטה בזמן שהם לומדים לתכנת. הבעיות של פארסון (PPs) הן סוג של בעיית השלמת קוד שבה הלומדים מקבלים את כל הקוד הנכון כדי לפתור את משימת הקידוד, אך השורות הבודדות מחולקות לבלוקים ומוצגות בסדר הלא נכון (פרסונס והאדן, 2006). ניתן לכלול גם בלוקים של Distractor, שהם גרסאות שגויות של חלק משורות הקוד או של כולן (כלומר גרסאות עם תחביר או שגיאות סמנטיות). זה אומר שכדי לפתור PP, הלומדים צריכים לבחור את הבלוקים הנכונים וכן למקם אותם בסדר הנכון.

שקופית מצגת המגדירה את הבעיות של פארסון.

ב מחקר אחד, צוות המחקר שאל האם PPs יכולים לתמוך בסטודנטים באוניברסיטה שמתקשים להשלים משימות כתיבת קוד. במשימות, ל-11 משתתפי המחקר הייתה אפשרות ליצור PP כאשר נתקלו באתגר בניסיון לכתוב קוד מאפס, על מנת לעזור להם להגיע לפתרון הקוד המלא. ה-PPs פעלו כפיגום למשתתפים שנתקעו בניסיון לכתוב קוד. הפתרונות ששימשו ב-PPs שנוצרו נגזרו מפתרונות סטודנטים בעבר שנאספו במהלך קורסים קודמים באוניברסיטה. למחקר היו תוצאות מבטיחות: המשתתפים אמרו שה-PPs היו מועילים בהשלמת בעיות כתיבת הקוד, ושישה משתתפים ציינו שה-PPs הורידו את הקושי של הבעיה והאיצו את תהליך פתרון הבעיות, והפחיתו את זמן איתור הבאגים שלהם. בנוסף, המשתתפים אמרו שה-PPs הניעו אותם לחשוב יותר לעומק.

אדם צעיר מקודד במחשב Raspberry Pi.

מחקר זה סיפק ראיות נוספות לכך ש-PPs יכולים להיות שימושיים בתמיכה בסטודנטים ובשמירה על מעורבותם בעת כתיבת קוד. עם זאת, חלק מהמשתתפים עדיין התקשו להגיע לפתרון הקוד הנכון, גם כאשר התבקשו עם PP כתמיכה. צוות המחקר חושב שסיבה אפשרית לכך יכולה להיות שניתן רק פתרון אחד ל-PP, זהה לכל המשתתפים. לכן, סביר להניח שמשתתפים עם גישה אחרת בראש היו חווים דרישה קוגניטיבית גבוהה יותר ולא היו מוצאים את ה-PP המסוים הזה שימושי.

דוגמה לממשק קידוד המציג בעיות אדפטיביות של Parson.

תמיכה בסטודנטים בעלי מסוגלות עצמית משתנה באמצעות PPs

כדי להבין את ההשפעה של שימוש ב-PPs עם לומדים שונים, הצוות אז התחייב מחקר המשך שואלים האם PPs יכולים לתמוך ספציפית בסטודנטים עם מסוגלות עצמית נמוכה יותר במדעי המחשב. התוצאות מראות כי משתתפי מחקר עם יעילות עצמית נמוכה אשר טופלו עם תמיכת PPs הראו ביצועי תרגול גבוהים משמעותית ויעילות גבוהה יותר בפתרון בעיות בהשוואה למשתתפים שלא היו להם פיגומים. ממצאים אלו מספקים הוכחה לכך ש-PPs יכולים ליצור סביבה תומכת יותר, במיוחד עבור תלמידים שיש להם יעילות עצמית נמוכה יותר או קושי בפתרון בעיות כתיבת קוד. ממצא נוסף היה שמשתתפים עם מסוגלות עצמית נמוכה היו בעלי סיכוי גבוה יותר לפתור את ה-PPs לחלוטין, בעוד שמשתתפים עם מסוגלות עצמית גבוהה יותר סרקו או חלקית את ה-PPs בלבד, מה שמצביע על כך שפיגומים בצורה של PPs עשויים להיות מיותרים עבור חלק מהתלמידים.

לומדים בגילאי בית ספר תיכון בכיתת מחשוב.

שני מחקרים אלו הדגישו מקרים בהם PPs רלוונטיים פחות או יותר בהתאם לרמת המומחיות או המסוגלות העצמית של התלמיד. בנוסף, ה- PP הטוב ביותר לפתרון עשוי להיות שונה מתלמיד אחד למשנהו, ולכן קיום PP זהה לכל התלמידים לפתרון עשויה להיות מגבלה. זה גרם לצוות לערוך את המחקר האחרון שלהם כדי לשאול כיצד ניתן למנף מודלים גדולים של שפה (LLMs) כדי לתמוך בסטודנטים בתרגול כתיבת קוד מבלי להפריע ללמידה שלהם.

יצירת PPs מותאמים אישית באמצעות כלי AI

מחקר שלישי זה לאחרונה התמקד בפיתוח של CodeTailor, כלי שמשתמש ב-LLMs כדי ליצור ולהעריך פתרונות קוד לפני יצירת PPs מותאמים אישית לפיגום תלמידים כותבים קוד. מעודדים את התלמידים לעסוק באופן פעיל בפתרון בעיות שכן, בניגוד לכלי קידוד אחרים הנעזרים בבינה מלאכותית שרק מפיקים פתרון נכון בקוד הנכון, התלמידים חייבים לבנות באופן אקטיבי פתרונות באמצעות PPs מותאמים אישית. החוקרים התעניינו האם CodeTailor יכולה לתמוך טוב יותר בסטודנטים לעסוק באופן פעיל בכתיבת קוד.

דוגמה לממשק CodeTailor המציג בעיות אדפטיביות של Parson.

במחקר עם 18 סטודנטים לתואר ראשון, הם גילו ש-CodeTailor יכול לייצר פתרונות נכונים על סמך הקוד השגוי של הסטודנטים. הפתרונות שנוצרו על ידי CodeTailor היו מתאימים יותר לקוד השגוי של התלמידים מאשר פתרונות סטודנטים קודמים נפוצים. החוקרים מצאו גם שרוב המשתתפים (88%) העדיפו את CodeTailor על פני כלי קידוד אחרים בסיוע בינה מלאכותית כשהם עסקו במשימות כתיבת קוד. מכיוון שהפתרון הנכון ב-CodeTailor נוצר בהתבסס על האסטרטגיה הקיימת של תלמידים בודדים, הדבר חיזק את הביטחון של התלמידים ברעיונות הנוכחיים שלהם ובהתקדמות במהלך התרגול שלהם. עם זאת, חלק מהסטודנטים עדיין דיווחו על אתגרים סביב הבנת הפתרונות, פוטנציאלית בגלל ש-CodeTailor לא סיפקה הסבר מספק לפרטים בבלוק הקוד הבודד של הפתרון ל-PP. החוקרים טוענים שהסברי טקסט יכולים לעזור לתלמידים להבין היטב את מרכיבי התוכנית, היעדים והמבנה.

במחקרים עתידיים, הצוות מעוניין להעריך עיצוב של CodeTailor שיוצר מספר רמות של הסברים בשפה טבעית, כלומר מספק הסברים מותאמים אישית הנלווים ל-PPs. הם גם שואפים לחקור את השימוש בכלי בינה מלאכותית מבוססי LLM כדי ליצור מבנה שאלות של רפלקציה עצמית שסטודנטים יכולים למלא כדי להרחיב את ההיגיון שלהם לגבי הפתרון ל-PP.

הסמינר של ברברה ושיניינג זמין לצפייה כאן:

מצא דוגמאות ל-PPs המוטמעות בספרים אלקטרוניים אינטראקטיביים בחינם שברברה והצוות שלה פיתחו במהלך השנים, כולל CSA מדהים ו פייתון לכולם. אתה יכול גם לקרוא עוד על פלטפורמת CodeTailor ב העיתון של ברברה ושיניינג.

הצטרפו לסמינר הבא שלנו

המיקוד של סדרת הסמינרים המתמשכת שלנו הוא בהוראת תכנות עם או בלי AI.

לסמינר הבא שלנו בנושא יוֹם שְׁלִישִׁי 12 במרץ בין השעות 17:00-18:30 GMT, מצטרפים אלינו יאש תדימאלה ופרופ' מרי לו מאהר (אוניברסיטת צפון קרוליינה בשארלוט). שניהם יחלקו תובנות נוספות לגבי ההשפעה של כלי בינה מלאכותית על חווית הסטודנטים בקורסי תכנות. כדי לקחת חלק בסמינר, לחצו על הכפתור למטה כדי להירשם, ואנו נשלח לכם מידע על ההצטרפות. אנחנו מקווים לראות אותך שם.

ה לוח הזמנים של הסמינרים הקרובים שלנו מחובר. אתה יכול להתעדכן בסמינרים קודמים שלנו סמינרים והקלטות קודמים עמוד.



קישור לכתבת המקור – 2024-02-15 13:55:25

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר