基于群体学习行为数据的编程错误引导修复方法研究与实现

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在线教育的出现创造了一个新的教学模式,同时也为学习者提供了更多的选择,通过在线教育,学习者可以不再受时间地点的限制,只要有网络,随时随地可以进行学习,在线教育平台中涵盖了多种教学科目,几乎所有的科目都可以在其中找到教学视频。信息化时代的到来使得社会对编程人员的需求急剧增加,编程开始成为了一个热门学习科目,如今的在线编程教育主要包括三种模式,分别是文本、视频和在线编程,这三种模式都能够为学习者提供相应的知识点讲解,但是编程是一个实践性极强的科目,如果不能够动手编写代码,那么将不能真正地掌握知识点。在编程时无法避免会出现错误,修改程序错误会花费大量的时间和精力,而对于编程学习者来说,由于基础薄弱和编程经验的缺乏,错误的调试修改则更加困难。学生在在线教育平台中进行学习时,他们与老师不是面对面的,有时时间上也不是同步的,这导致当学生程序出现错误时,现存的在线编程教育平台不能为学生提供及时和有针对性的修复指导。因此,为在线编程教育中的学生提供及时精准的修复指导是一个亟需解决的问题。本文基于Educoder在线编程教育平台中的学生历史编程数据,实现了为学生提供个性化的修复指导。主要工作和贡献如下:第一、设计了一个个性化指导修复框架。当学生程序出现错误时,为学生提供两种选择,一种是错误所涉及知识点的教学页面,学生进入此页面对没有掌握的知识点进行学习,第二种是修复代码,学生选择这个就可以直接查看修复代码。这个个性化的指导修复系统着力于让学生明白自己的错误所在,并对没有掌握的知识点进行查漏补缺,提高学生的学习效果。第二、实现了语法编程错误修复。通过对Educoder平台中的学生历史编程数据的处理,提取出学生错误程序中的具体错误代码句、程序修改代码句和编译器的报错信息,然后循环匹配查找错误语句的修复代码。第三、实现了编程错误所属知识点分类。当错误代码查找到了相应的修复代码后,通过代码成分分割和成分模板化,对错误代码和修复代码的成分模板进行对比,得到错误成分,定位错误成分修复后在修复代码中的位置,把修复代码片段放入原程序框架中,然后提取符合语法规则的代码片段,在这个代码片段中对修复代码句进行定位,最后把代码片段生成抽象语法树,对语法树节点进行遍历,在访问到错误成分修复后的位置时,输出其语法结构名称,也就是错误代码所涉及的语法知识点,由此完成对错误所属知识点的分类。本文设计了一个个性化的编程错误修复指导框架,此框架的实现过程包括编程错误修复和编程错误所属知识点分类两个部分,通过个性化的编程错误修复指导,在学生编程出现错误时为学生提供修复方向,提高学生的编程学习效率。
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