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A Novice-Friendly Answer Interface with Code Behavior Visualization and AI Assistant for a Python Programming Learning Assistant System
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AI
DOI：10.3390/info17050509.png)
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摘要
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如今，Python因其代码简洁且库资源丰富，已成为初学者（包括高中生）首选的编程入门语言。因此，为学生提供从基础开始的学习环境至关重要，因为他们不了解程序在计算机上的运行机制。此前，我们开发了一个基于Web的编程学习辅助系统（PLAS），供大学生自学主要编程语言（包括Python）。该系统提供多种类型、不同学习目标和难度的练习题，支持分步学习。学生的答案会在答题界面自动评分，以提供快速反馈。然而，PLAS尚未实现针对高中水平学生的学习需求的功能。本文提出了一种面向初学者的Python编程学习辅助系统（PyPLAS）的友好答题界面，该界面引入了代码行为可视化和基于学习日志的AI助手。可视化功能允许学习者观察变量状态变化和控制流。AI助手在学习过程中提供多级提示，并在学习后通过分析日志（基于参与度、推理策略、学习进度和工具使用情况）提供反思性反馈。为评估该界面，我们使用Python Flask构建Web平台，并采用本地部署的Ollama作为AI模型。我们组织了一项试点应用，让高中生在PyPLAS中解决入门级Python练习题。结果显示，任务完成率高，参与者对嵌入的可视化和界面可用性持积极态度，教师观察到四维学习分析在解释学习者行为方面的有用性。这些发现初步证明了所提界面的可行性和实用价值，但需更大规模的对照研究来验证其教学效果。
Keyword:
Python programming learning assistant system (PyPLAS)
novice-friendly
programming learning environment
program visualization
AI-assisted learning
learning analytics
期刊
I
IF:
2.9
论文数:
855
被引数:
9.8K
机构
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