CRII: CHS: Overcoming Novice Programmers' Misconceptions of Program Behavior

CRII:CHS:克服新手程序员对程序行为的误解

基本信息

  • 批准号:
    1850027
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to investigate how programming tools can be enhanced to aid novice programmers in understanding how their program behaves. The number of people interested in learning computer programming has increased dramatically in recent years. However, a particularly challenging barrier that novice programmers face is they often hold misconceptions about how their code behaves. A key reason that novices have this issue is they often have a different definition of program correctness than professional programmers. Although current tools provide helpful feedback in fixing syntax errors, novice programmers often have considerable difficulty with semantic errors, which occur when the program compiles but behaves differently than the programmer expected. This research will investigate tool designs that identify novice programmers' misconceptions, correct the misconceptions, and prevent future misconceptions. Taking a user-centered design approach, the researcher will share findings from a series of comparative user studies and a field deployment that measure the effectiveness of the tool designs. The availability of such tools could lower the barriers that novice programmers face and improve accessibility to learn how to program.In particular, this project will develop novel tool designs that accomplish three mutually supportive goals: (1) identify misconceptions that novice programmers have about their program's behavior by leveraging program analysis techniques and predictive models, (2) correct novice programmers' misconceptions and explain the rationale without disrupting the programmers, and (3) prevent future misconceptions by generating test code for the novice programmers that will catch unintended changes to the program's behavior. The tools will be implemented as extensions to code editors, and will be made open source and publicly available for the public to use. Additionally, the project will contribute teaching materials to aid instructors in integrating the tools into programming courses, and maintain a publicly available database of key data that were obtained during the investigations. Overall, this project strives to make considerable impact by helping a diverse population of novice programmers to better understand their code while learning how to program.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
本研究的目的是调查如何增强编程工具,以帮助新手程序员理解他们的程序如何运行。近年来,对学习计算机编程感兴趣的人数急剧增加。然而,新手程序员面临的一个特别具有挑战性的障碍是,他们经常对代码的行为持有误解。新手有这个问题的一个关键原因是,他们对程序正确性的定义通常与专业程序员不同。尽管当前的工具在修复语法错误方面提供了有用的反馈,但新手程序员在处理语义错误时往往会遇到相当大的困难,这些错误发生在程序编译时,但其行为与程序员预期的不同。本研究将调查工具设计,以识别新手程序员的误解,纠正错误,并防止未来的误解。采用以用户为中心的设计方法,研究人员将分享一系列比较用户研究和现场部署的结果,以衡量工具设计的有效性。这些工具的可用性可以降低新手程序员面临的障碍,并提高学习如何编程的可访问性。特别是,该项目将开发新的工具设计,以实现三个相互支持的目标:(1)通过利用程序分析技术和预测模型来识别新手程序员对程序行为的误解,(2)纠正新手程序员的误解,并在不干扰程序员的情况下解释其基本原理,以及(3)通过为新手程序员生成测试代码来防止未来的误解,这些代码将捕获程序行为的意外更改。这些工具将作为代码编辑器的扩展来实现,并将开放源代码并公开供公众使用。此外,该项目还将提供教材,帮助教员将这些工具纳入编程课程,并维持一个公开提供的调查期间获得的关键数据数据库。总的来说,这个项目努力通过帮助不同的新手程序员更好地理解他们的代码,同时学习如何编程,从而产生相当大的影响。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Towards an Empirically-Based IDE: An Analysis of Code Size and Screen Space
迈向基于经验的 IDE:代码大小和屏幕空间分析
An Inquisitive Code Editor for Addressing Novice Programmers' Misconceptions of Program Behavior
一个好奇的代码编辑器,用于解决新手程序员对程序行为的误解
Designing an Effective User Interface for Analyzing Software Repositories
设计用于分析软件存储库的有效用户界面
Adaptive IDEs to Support Information Foraging for Novice Programmers
支持新手程序员信息搜集的自适应 IDE
Supporting Code Comprehension via Annotations: Right Information at the Right Time and Place
通过注释支持代码理解:在正确的时间和地点提供正确的信息
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