Retention in Introductory Programming

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3798-2
Title: Retention in Introductory Programming
Author: Hellas, Arto
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Computer Science
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2017-10-27
Language: en
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3798-2
http://hdl.handle.net/10138/225855
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The introductory programming course is one of the very first courses that computer science students encounter. The course is challenging not only because of the content, but also due to the challenges related to finding a place in a new community. Many have little knowledge of what to expect from university studies, some struggle to adjust their study behavior to match the expected pace, and a few simply cannot attend instruction due to e.g. family or work constraints. As a consequence, a considerable number of students end up failing the course, or pass the course with substandard knowledge. This leads to students failing to proceed in their studies at a desirable pace, to students who struggle with the subsequent courses, and to students who completely drop out from their studies. This thesis explores the issue of retention in introductory programming courses through multiple viewpoints. We first analyze how the teaching approaches reported in literature affect introductory programming course pass rates. Then, changes on the retention at the University of Helsinki are studied using two separate approaches. The first approach is the use of a contemporary variant of Cognitive Apprenticeship called the Extreme Apprenticeship method, and the second approach is the use of a massive open online course (MOOC) in programming for recruiting students before they enter their university studies. Furthermore, data from an automatic assessment system implemented for the purposes of this thesis is studied to determine how novices write their first lines of code, and what factors contribute to the feeling of difficulty in learning programming. On average, the teaching approaches described in the literature improve the course pass rates by one third. However, the literature tends to neglect the effect of intervention on the subsequent courses. In both studies at the University of Helsinki, retention improved considerably, and the students on average also fare better in subsequent courses. Finally, the data that has been gathered with the automatic assessment system provides an excellent starting point for future research.Ohjelmointi on nykyajan käsityöläistaito, jolle on akuutti tarve työelämässä. Tämän taidon opettelua harkitseva tietää harvoin, kuinka riippuvainen yhteiskuntamme on ohjelmoinnin tuotoksista eli ohjelmistoista. Ilman ohjelmointia esimerkiksi yhteydenpito, kaupankäynti, matkustaminen ja terveydenhuolto olisivat heikommalla tasolla. Puhelimet eivät toimisi, internettiä ei olisi, eikä lääketeollisuus pystyisi käsittelemään yhtä suuria datamassoja uusia parannuskeinoja etsiessä. Kukaan ei olisi kirjoittanut ohjelmaa, joka auttoi avaruuteen pääsemisessä. Väitöskirjassa tarkastellaan ohjelmoinnin opetusmenetelmiä ja niiden toimivuutta korkeakouluissa sekä esitellään kognitiiviseen oppipoikamalliin (Cognitive Apprenticeship) perustuva “ajatuskäsityöläisten” opetusmenetelmä tehostettu kisällioppiminen (Extreme Apprenticeship). Tehostetussa kisällioppimisessa oppimista edesauttava yksilöllinen ohjaus on mahdollista skaalata satoja opiskelijoita sisältäville kursseille. Väitöskirjatyössä ehdotetaan lisäksi kaikille avoimen verkkokurssin (MOOC) käyttöä yliopisto-opiskelijoiden valintaan sekä tarkastellaan tällaisen valintaväylän toimivuutta tietojenkäsittelytieteen alalla. Väitöskirja käsittelee myös ohjelmointitehtävien automaattista arviointia ja esittelee tähän tarkoitetun Test My Code -järjestelmän, jota voidaan käyttää askeleittaisten ohjeiden ja palautteen antamiseen aloitteleville ohjelmoijille sekä tiedon keräämiseen ohjelmointiprosessissa esiintyvistä ongelmista. Tällaista tietoa voidaan tutkia oppimisanalytiikan menetelmin. Väitöskirjassa tarkastellaan myös aloittelevien ohjelmoijien ensimmäisten ohjelmien kirjoittamisessa esiintyviä ongelmia sekä esitellään ohjelmointitehtävien vaikeuden ennustamiseen sopivia menetelmiä.
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
retentio.pdf 1.745Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record