[논문 리뷰] Comparison of block-based and hybrid-based environments in transferring programming skills to text-based environments

Hussein Alrubaye, Stephanie Ludi외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 02.

Teaching and Learning Programming참고 문헌 18인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 블록 기반 및 하이브리드 기반 프로그래밍 환경이 시각적 프로그래밍에서 텍스트 기반 프로그래밍으로의 전환을 어떻게 지원하는지 비교한다. 저자들은 블록과 텍스트 편집을 통합한 하이브리드 도구를 개발하여 기존의 블록에서 텍스트로의 전환 방식에 비해 학생들의 이해도, 암기력, 전환 용이도에서 30% 이상 향상을 보였으며, 교육용으로 오픈소스 도구를 공개하였다.

ABSTRACT

Teachers face several challenges when presenting the fundamental concepts of programming in the classroom. Several tools are introduced to give a visual dimension to support the learning process. These tools rely on code blocks, easily manipulated in a plug and play fashion, to build a program. These block-based tools intend to familiarize students with programming logic, before diving into text-based programming languages such as Java, Python, etc. However; when transitioning from block-based to text-based programming, students often encounter a gap in their learning. The student may not be able to apply block-based foundations in a text-based environment. To bridge the gap between both environments, we developed a hybrid-based learning approach. We found that on average a hybrid-based approach increases the students understanding of programming foundations, memorization, and ease of transition by more than 30% when compared to a block-based to text-based learning approach. Finally, we provide the community with an open source, hybrid-based learning tool that can be used by students when learning programming concepts or for future studies.

연구 동기 및 목표

• 블록 기반 프로그래밍에서 텍스트 기반 프로그래밍으로의 전환 과정에서 학생들이 겪는 지속적인 학습 격차를 해결하기 위해.
• 하이브리드 기반 학습 환경이 텍스트 기반 프로그래밍 언어로의 프로그래밍 기술 전이를 향상시킬 수 있는지 조사하기 위해.
• 블록 및 텍스트 편집을 지원하는 오픈소스 하이브리드 프로그래밍 도구를 개발하고 평가하기 위해.
• 하이브리드 환경이 학생들의 이해도, 암기력, 전환 효율성에 미치는 영향을 측정하기 위해.
• 교육자들이 사용할 수 있고 검증된, 접근성이 높은 도구를 제공하기 위해.

제안 방법

• 연구진은 사용자가 실시간으로 블록 기반과 텍스트 기반 코드 표현 간을 전환할 수 있는 하이브리드 프로그래밍 환경을 설계하였다.
• 이 도구는 교육자와 연구자들이 접근하고 재현할 수 있도록 오픈소스 플랫폼으로 구현되었다.
• 블록 기반 학습 경로와 하이브리드 기반 학습 경로를 비교하기 위한 통제된 연구가 수행되었다.
• 참가자들은 프로그래밍 기초, 코드 암기력, 텍스트 기반 환경으로의 전환 효율성 측정을 위해 평가되었다.
• 두 접근 방식 간의 학습 결과 차이를 정량화하기 위해 데이터를 수집하고 분석하였다.
• 이 연구는 이해도, 유지력, 텍스트 기반 언어로의 전환 용이성 평가를 위해 표준화된 지표를 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 하이브리드 기반 프로그래밍 환경은 블록 기반 접근 방식에 비해 학생들의 프로그래밍 기초 이해도를 향상시키는가?
• RQ2 하이브리드 환경은 프로그래밍 구성요소 암기력 향상에 어느 정도 기여하는가?
• RQ3 하이브리드 접근 방식은 블록 기반에서 텍스트 기반 프로그래밍으로의 전환 용이성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 하이브리드 모델은 전환 단계에서 경험하는 인지 격차를 줄일 수 있는가?
• RQ5 장기적인 프로그래밍 기초 습득을 지원하는 데 있어 하이브리드 도구와 블록 기반 도구의 비교 효과는 어떠한가?

주요 결과

• 하이브리드 기반 접근 방식은 블록 기반 학습에 비해 학생들의 프로그래밍 기초 이해도를 30% 이상 향상시켰다.
• 하이브리드 환경을 사용한 학생들은 프로그래밍 구성요소 암기력에서 30% 이상 향상된 성과를 보였다.
• 하이브리드 환경을 사용한 학생들은 블록 기반에서 텍스트 기반 프로그래밍으로의 전환이 훨씬 수월했다.
• 하이브리드 모델은 시각적 프로그래밍에서 텍스트 기반 프로그래밍으로의 전환 과정에서 일반적으로 관찰되는 인지 격차를 효과적으로 줄였다.
• 오픈소스 하이브리드 프로그래밍 도구는 성공적으로 개발되었으며, 실질적인 교육 자원으로서의 타당성을 입증받았다.
• 정량적 결과는 하이브리드 접근 방식이 모든 측정된 학습 결과에서 전통적인 블록 기반 지도 방식을 뛰어넘는다는 것을 확인시켰다.