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High-school students' mastery of basic flow-control constructs through the lens of reversibility

Claudio Mirolo, Cruz Izu, Emanuele Scapin
Publikationsdatum:
Zu finden in: WiPSCE '20, 2020
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iconZusammenfassungen

WiPSCE '20

High-school students specialising in computing fields need to develop the abstraction skills required to understand and create programs. Novices' difficulties at high-school level, ranging from mastery of the "notional machine" to recognition of a program's purpose, have not been investigated as extensively as at tertiary level.

This work explores high-school students' code comprehension by asking to reason about reversing conditional and iteration constructs. A sample of 205 K11--13 students from different institutions were asked to engage in a set of "reversibility tasklets". For each code fragment, they need to identify if its computation is reversible and either provide the code to reverse or an example of a value that cannot be reversed. For 4 such items, after extracting the recurrent patterns in students' answers, we have carried out an analysis within the framework of the SOLO taxonomy. Overall, 74% of answers correctly identified if the code was reversible but only 42% could provide the full explanation/code. The rate of relational answers varies from 51% down to 21%, the poorest performance arising for a small array-processing loop (and although 65% of the subjects had correctly identified the loop as reversible).

The instruction level did not have a strong impact on performance, indicating such tasks are suitable for K11, when the basic flow-control constructs are usually introduced. In particular, the reversibility concept could be a useful pedagogical instrument both to assess and to help develop students' program comprehension.

Von Claudio Mirolo, Cruz Izu, Emanuele Scapin im Konferenz-Band WiPSCE '20 im Text High-school students' mastery of basic flow-control constructs through the lens of reversibility (2020)

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Personen
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Ashish Aggarwal , Michal Armoni , Mordechai Ben-Ari , Pauli Byckling , Dino Capovilla , Angela Carbone , Yuliya Cherenkova , Quintin I. Cutts , Rodrigo Duran , Sally Fincher , Vashti Galpin , Tina Götschi , Mirela Gutica , Birte Heinemann , Peter Hubwieser , Cruz Izu , Eileen Kraemer , Raymond Lister , Violetta Lonati , Mike Lopez , Orni Meerbaum-Salant , Claudio Mirolo , Andrew Petersen , Phil Robbins , Anthony V. Robins , Jorma Sajaniemi , Ian D. Sanders , Carsten Schulte , Philipp Shah , Judy Sheard , Beth Simon , Errol Thompson , Renske Weeda , Amali Weerasinghe , Jacqueline L. Whalley , Daniel Zingaro

Begriffe
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notional machine , Schuleschool , SOLO-Taxonomie
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Bücher
Jahr  Umschlag Titel Abrufe IBOBKBLB
2003 SIGCSE 2003 (Scott Grissom, Deborah Knox, Daniel T. Joyce, Wanda Dann) 3, 3, 1, 4, 3, 4, 8, 6, 2, 1, 4, 2 132252360
2006 ICER 2006 (Richard J. Anderson, Sally Fincher, Mark Guzdial) 1, 2, 6, 3, 3, 5, 7, 2, 2, 2, 8, 2 32612480
2008 ITiCSE 2008 (June Amillo, Cary Laxer, Ernestina Menasalvas Ruiz, Alison Young) 4, 2, 4, 4, 3, 6, 9, 6, 2, 1, 5, 2 3727421543
2008 ICER 2008 (Michael E. Caspersen, Raymond Lister, Mike Clancy) 1, 4, 1, 3, 3, 4, 5, 5, 2, 2, 9, 2 54452481
2013 Computer Science Education 3/20138, 2, 3, 3, 2, 3, 5, 6, 11, 4, 7, 1 26421554
2014 SIGCSE 2014 (J. D. Dougherty, Kris Nagel, Adrienne Decker, Kurt Eiselt) 4, 1, 5, 3, 3, 9, 11, 4, 2, 3, 17, 2 555912553
2015 Proceedings of the Workshop in Primary and Secondary Computing Education, WiPSCE 2015, London, United Kingdom, November 9-11, 2015 (Judith Gal-Ezer, Sue Sentance, Jan Vahrenhold) 1, 6, 2, 3, 5, 13, 2, 2, 1, 4, 11, 2 552512589
2018 local web  SIGCSE 2018 (Tiffany Barnes, Daniel D. Garcia, Elizabeth K. Hawthorne, Manuel A. Pérez-Quiñones) 6, 7, 7, 4, 11, 16, 10, 2, 1, 5, 20, 5 3110615665
2019 local  The Cambridge Handbook of Computing Education Research (Sally Fincher, Anthony V. Robins) 1, 3, 1, 8, 3, 3, 11, 18, 4, 2, 15, 6 25516565
2019 ITiCSE 2019 (Bruce Scharlau, Roger McDermott, Arnold Pears, Mihaela Sabin) 2, 6, 3, 3, 6, 13, 6, 2, 1, 3, 12, 3 223083615
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Texte
Jahr  Umschlag Titel Abrufe IBOBKBLB
2003 local web  Mental models of recursion (Tina Götschi, Ian D. Sanders, Vashti Galpin) 2, 3, 1, 2, 2, 6, 7, 4, 1, 2, 4, 2 4122312
2006 local web  A role-based analysis model for the evaluation of novices' programming knowledge development (Pauli Byckling, Jorma Sajaniemi) 6, 7, 2, 1, 3, 2, 5, 5, 2, 1, 4, 2 142181
2008 Going SOLO to assess novice programmers (Judy Sheard, Angela Carbone, Raymond Lister, Beth Simon, Errol Thompson, Jacqueline L. Whalley) 5200
2008 local web  Relationships between reading, tracing and writing skills in introductory programming (Mike Lopez, Jacqueline L. Whalley, Phil Robbins, Raymond Lister) 3, 2, 4, 1, 3, 8, 14, 1, 1, 1, 4, 3 1533304
2008 local web  Block Model (Carsten Schulte) 7, 2, 2, 4, 3, 4, 7, 5, 2, 2, 3, 2 912199
2013 local web  Learning computer science concepts with Scratch (Orni Meerbaum-Salant, Michal Armoni, Mordechai Ben-Ari) 1, 5, 1, 5, 6, 4, 6, 19, 3, 3, 9, 3 24353594
2014 local web  Identifying challenging CS1 concepts in a large problem dataset (Yuliya Cherenkova, Daniel Zingaro, Andrew Petersen) 4400
2015 local web  Searching for Barriers to Learning Iteration and Runtime in Computer Science (Philipp Shah, Dino Capovilla, Peter Hubwieser) 2500
2018 local web  Novice Programmers' Reasoning about Reversing Conditional Statements (Cruz Izu, Claudio Mirolo, Amali Weerasinghe) 1400
2019 local web  An Exploration of Novice Programmers' Comprehension of Conditionals in Imperative and Functional Programming (Claudio Mirolo, Cruz Izu) 1300
2019 local web  Program Comprehension (Cruz Izu, Carsten Schulte, Ashish Aggarwal, Quintin I. Cutts, Rodrigo Duran, Mirela Gutica, Birte Heinemann, Eileen Kraemer, Violetta Lonati, Claudio Mirolo, Renske Weeda) 3500

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Beat hat Dieses Konferenz-Paper während seiner Zeit am Institut für Medien und Schule (IMS) ins Biblionetz aufgenommen. Beat besitzt kein physisches, aber ein digitales Exemplar. Eine digitale Version ist auf dem Internet verfügbar (s.o.). Es gibt bisher nur wenige Objekte im Biblionetz, die dieses Werk zitieren.

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