[论文解读] Mastery Learning-Like Teaching with Achievements

Tobias Wrigstad, Elias Castegren|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2019

Teaching and Learning Programming被引用 3

一句话总结

本文提出了一种基于成就的、受掌握学习启发的教学模式，应用于本科编程课程中，学生通过70多项涵盖编程、设计和工具使用的成就内容自主安排学习进度。该系统支持个性化学习路径，强调深度理解而非模式匹配，经由定性反馈和课程随时间的演变验证，显著提升了学生的参与度和学习自主性。

ABSTRACT

This paper describes the design of a second-year, 20 ECTS credit course on imperative and object-oriented programming. The key design rhetoric is encouraging students to assume responsibility for their own learning, and, to this end, elements from mastery learning and other teaching strategies are used in concert to construct an achievement-based system where students are put in charge of how and when they are examined. In addition to describing the elements of the course design, the paper reports on experiences from teaching in this format, and how the format has evolved over time.

研究动机与目标

• 重新设计一门20 ECTS的编程课程，将学生对学习的责任从被动接受转变为积极的自我管理。
• 解决传统基于作业的评估方式的不足，例如对讲课内容的模式匹配以及对软件质量概念的浅层理解。
• 创建一个学生通过经验证实的成就来展示掌握程度而非依赖固定截止日期的系统，以支持不同背景和学习节奏的学生。
• 将核心编程、设计和工具能力整合到一个统一的、以能力为基础的框架中，与课程目标保持一致。
• 通过定性反馈和课程的迭代演化，评估该模式对学生参与度、学习深度和课程可持续性的影响。

提出的方法

• 课程围绕从正式课程目标衍生出的70多项独立成就构建，按主题聚类，如内存管理、继承、测试和工具使用。
• 每项成就要求学生通过实验课、代码审查或项目工作展示掌握程度，证据由助教验证。
• 学生自主选择学习路径和时间，根据自身当前技能水平和兴趣决定优先完成哪些成就。
• 讲座内容重点转移并重新定位为支持基于成就的学习，内容与特定成就对齐，而非固定时间表。
• 评估基于成就的完成与验证，而非传统考试；最终成绩根据所达成能力的总数及其难度级别评定。
• 该系统采用建构性对齐原则，确保所有学习活动、评估和目标之间明确关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何重新设计一门编程课程，以在保持学术严谨性的同时促进学生对学习的自主负责？
• RQ2 基于成就的系统在多大程度上提升了学生的参与度，并加深了他们对实现与概念性软件设计的理解？
• RQ3 通过掌握型成就实现的自主学习节奏，如何影响具有不同前期编程经验的学生的学习成果？
• RQ4 在大型必修大学课程中实施此类系统时，面临哪些实际挑战及必要的调整？
• RQ5 与传统的基于作业的教学模式相比，该模型在学生报告的学习效果和自我能力感知方面有何差异？

主要发现

• 学生表现出更强的学习自主性，许多学生根据自身经验和兴趣自行组织学习路径。
• 成就系统成功支持了具有多样化编程背景的学生，使有经验的学生能够快速推进，同时确保基础概念不被跳过。
• 助教报告称学生作品质量提高，参与度增强，尤其体现在代码审查和实验演示中。
• 课程随时间显著演变，学生和助教的反馈促使对成就描述和时间安排进行了优化。
• 该模式减少了对‘正确答案’的模式匹配倾向，转而鼓励学生反思软件质量、可维护性和设计原则。
• 学生报告称，其在代码结构和设计方面（如内存管理、模块化和测试）的自信心显著增强。