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Stepwise self-explanation: uma abordagem para o aprendizado de linguagens de programação através da auto-explicação de exemplos em vídeo

Começar a programar é considerado difícil pela maioria dos estudantes. Normalmente, as disciplinas introdutórias de programação estão relacionadas a altas taxas de reprovação e de evasão. Ensinar programação é considerado um dos grandes desafios da área de educação em computação. Aliado a isso, os e...

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Main Author: AURELIANO, Viviane Cristina Oliveira
Other Authors: TEDESCO, Patrícia Cabral de Azevedo Restelli
Format: doctoralThesis
Language: por
Published: Universidade Federal de Pernambuco 2018
Subjects:
Inteligência artificial
Educação
Tecnologia educacional
Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/25632
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id ir-123456789-25632
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spelling ir-123456789-256322019-10-26T04:33:57Z Stepwise self-explanation: uma abordagem para o aprendizado de linguagens de programação através da auto-explicação de exemplos em vídeo AURELIANO, Viviane Cristina Oliveira TEDESCO, Patrícia Cabral de Azevedo Restelli http://lattes.cnpq.br/7543043549166010 http://lattes.cnpq.br/7465148175791735 Inteligência artificial Educação Tecnologia educacional Começar a programar é considerado difícil pela maioria dos estudantes. Normalmente, as disciplinas introdutórias de programação estão relacionadas a altas taxas de reprovação e de evasão. Ensinar programação é considerado um dos grandes desafios da área de educação em computação. Aliado a isso, os estudantes de programação adotam metodologias de estudo que são ineficientes. Eles decoram soluções para os problemas ao invés de entendê-las, estudam de maneira passiva ou superficial e fazem poucos exercícios. Estes estudantes também possuem um tipo de conhecimento dito frágil, que é aquele conhecimento que eles possuem, mas não conseguem aplicar em novas situações ou problemas encontrados. Para minimizar as dificuldades dos iniciantes em programação, os professores devem apresentar o processo de programação aos estudantes, guiando-os durante a construção dos programas. Uma maneira de fazer isso é através da utilização do Stepwise Improvement (FSI), um framework conceitual que descreve a atividade de programação como um processo sistemático e incremental composto pelas atividades de extensão, refinamento e reestruturação. A partir do emprego do FSI para a construção de materiais instrucionais, os estudantes podem aprender programação desenvolvendo pequenos pedaços de código sistemática e incrementalmente. Além disso, os professores devem propor atividades de aprendizado que permitam que os estudantes empreguem metodologias de estudo que sejam mais eficazes. Neste caso, uma atividade de aprendizado considerada eficiente para os estudantes é a auto-explicação. A auto-explicação é uma atividade construtiva que auxilia os estudantes a entender o que está sendo estudado e a construir conhecimento a partir deste material. Auto-explicar durante os momentos de estudo mostrou ser eficiente para estudantes estudando a partir de diferentes materiais instrucionais e em diversas disciplinas. A prática da auto-explicação foi pouco explorada na área de Programação, tendo sido aplicada, por exemplo, no estudo de exemplos apresentados estaticamente aos estudantes. Contudo, a literatura não relata a utilização da auto-explicação para o ensino do processo de construção de programas aos estudantes. No intuito de preencher esta lacuna, o objetivo principal desta tese é propor uma abordagem chamada Stepwise Self-explanation. Nesta abordagem, lançamos mão do FSI para estruturar exemplos trabalhados em vídeo utilizados como material instrucional de cursos introdutórios de programação. Adicionalmente, utilizamos a técnica da auto-explicação como atividade de aprendizagem e como forma de orientar o processo de reflexão dos estudantes. Propusemos duas versões da abordagem, uma versão piloto e uma versão refinada. A versão piloto da abordagem foi avaliada por meio de um experimento piloto com estudantes matriculados no ensino médio e técnico. Os resultados deste experimento mostraram que uma abordagem promissora, mas que precisava de melhorias em sua estrutura. A versão refinada da abordagem foi avaliada por meio de três quase-experimentos com estudantes matriculados no ensino médio, técnico e superior. Os resultados obtidos nestes quase-experimentos foram encorajadores. Eles mostraram que os estudantes que fizeram uso da abordagem cometeram menos erros em seus programas do que os outros estudantes, resultando em um melhor desempenho nos pós-testes. A abordagem também obteve um feedback positivo dos estudantes e dos professores que a avaliaram. CAPES Most beginners find it difficult to start programming. Typically, introductory programming disciplines have high failure and dropout rates. Teaching programming is considered to be one of the greatest challenges in Computer Education. In addition, programming students tend to adopt inefficient study methodologies. They memorize problem solutions rather than understand them, study passively or superficially, and do few exercises. To minimize novices’ difficulties, teachers should reveal the programming process to students, guiding them carefully while they are building programs. One way of doing so is through the use of the Stepwise Improvement (FSI), a framework that describes programming as a systematic and incremental process consisting of extension, refinement and restructuring activities. By using FSI, novices learn programming by developing small pieces of code in a systematic and incremental way. Besides that, teachers should propose learning activities that allow students to employ more effective study methodologies. In this situation, an evidence-based learning activity is self-explanation. Self-explanation is a constructive activity that helps students understand and build knowledge from instructional material. Self-explaining while studying has proven to be efficient for students studying from different instructional materials in various subjects. Although recommended as one of the seven practices for improving teaching and learning, self-explanation has been little explored in Programming Education. In fact, the literature does not report the use of self-explanation together with the process of building programs. In order to fill in this gap, the main goal of this thesis is to propose an approach called Stepwise Self-explanation. In this approach, we use FSI to structure examples presented in video as instructional material for introductory programming courses. Besides that, we use the self-explanation technique as a learning activity and as a way to guide the students’ reflection process. We proposed two versions of the approach, a pilot version and a refined version. The pilot version was evaluated through an experiment with high-school and technical students. The results of this experiment showed that the approach was promising, but needed improvements in its structure. The refined version of the approach was evaluated through three quasi-experiments with high-school, technical and university students. The results were very encouraging. They showed that students who used the approach made fewer mistakes in their programs, and performed better in the post-tests. The approach also received positive feedback from students and teachers who evaluated it. 2018-08-16T20:07:25Z 2018-08-16T20:07:25Z 2016-02-22 doctoralThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/25632 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao
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AURELIANO, Viviane Cristina Oliveira
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