The Effects of Algorithm Visualisation on Elementary School Students' Algorithm-Learning Performance, Motivation, and Behaviour

Qian Fu

doi:10.1111/jcal.70049

2025-05-21

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DOI：10.1111/jcal.70049

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背景理解算法对于编程教育至关重要，但其抽象性常常给学生带来挑战。算法可视化（AV）已被证明能有效提升大学生的算法思维。然而，其在小学学生中的有效性以及最优的AV工具形式尚不明确。目标本研究旨在从科学和行为两个角度评估三种AV形式（即算法动画、静态可视化和无可视化）下学习者的表现、动机和行为。方法采用准实验设计，涉及中国东部一所K-12学校的104名六年级学生（年龄11-12岁）。在一所学校的拓展课程中，开展了为期9周的算法教学活动，涵盖最优路径、枚举和搜索算法。两个实验组和一个对照组分别使用不同的AV形式。定量数据通过问卷和算法能力测试（ACT）收集，而行为数据通过计算机屏幕录制和课堂视频录制分析。结果与结论尽管未发现总体学习表现存在显著差异，但算法动画对高熟练度学生尤为有益。与无可视化相比，算法动画和静态可视化显著提升了学生的学习动机。行为分析显示，使用算法动画的学生表现出更强的自主性和主动性，而无可视化的学生则偏好被动学习。本研究关于基于AV的算法教学表明，引入AV能有效提升学生的主动性和动机，为教师在引导课堂中整合可视化提供了见解。

Keyword:

algorithm visualisation

behaviour

elementary school students

motivation

performance