Codein'Play: um ambiente de mediação do erro a partir da avaliação de exercícios de programação de computadores

Abstract

A formação do estudante em programação de computadores ocorre por intermédio de um conjunto de disciplinas introdutórias do curso de Computação, que tem por objetivo fornecer os conceitos iniciais que utilizam uma linguagem de programação adotada, para que os alunos possam usar em comandos e estruturas para resolver os exercícios propostos no cronograma de ensino. Contudo, muitos discentes encontram barreiras ao tentarem desenvolver um programa, tais como: propor uma lógica que atenda a sua resolução; encontrar os erros e compreendê-los de modo a corrigi-los. Aliado a isso, os professores encontram dificuldades no acompanhamento individual das atividades realizadas pelo aluno devido ao elevado número de estudantes por turma. Isso também dificulta o aprendizado, haja vista que esses não conseguem esclarecer suas dúvidas e avaliar os erros no momento em que ocorrem, o que frustra e desmotiva; contribuindo no aumento dos índices de abandono e repetência nas disciplinas introdutórias de programação. Nesse contexto, com o propósito de melhorar essa situação, pesquisadores investigam o uso de ferramentas chamadas de juízes online no contexto educacional, para auxiliar na tarefa de avaliação automática dos códigos desenvolvidos pelos estudantes. Os juízes online são capazes de compilar, executar e testar o código-fonte submetido ao ambiente e informar, automaticamente, se o programa funcionou corretamente ou não, exibindo orientações (feedback) em caso de falha. Diante disso, tendo como base a Epistemologia Genética, mais precisamente a teoria da equilibração, e o estudo das dificuldades enfrentadas pelos alunos iniciantes em programação, esta pesquisa pretende elaborar uma estratégia de feedback que auxilie na sistematização e padronização do processo de mapeamento e de registro dos erros pelo professor, buscando clarificar o que é o erro, porque ele ocorreu e como corrigi-lo. Essas ações devem ser aplicadas a um juiz online, chamado de Codein’play, que permita avaliar se a estratégia proposta realmente elucida os equívocos encontrados durante a resolução dos exercícios e promova uma melhora na aprendizagem do discente. Esta pesquisa teve uma abordagem quali-quantitativa e foi aplicada na disciplina de Linguagem de Programação I do Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet no Instituto Federal do Rio Grande do Sul - Campus Porto Alegre/RS. O instrumento de coleta dos dados é constituído de observações, questionários aplicados em diferentes momentos durante o semestre e pesquisas bibliográfica e documental. Intencionase, com este estudo, mapear um número considerável de erros cometidos pelos estudantes iniciantes e seus feedbacks, além de medir a eficácia deste como ferramenta de auxílio no ensino de programação. O juiz online foi avaliado no segundo semestre de 2019 e o resultado evidenciou a contribuição da ferramenta ao proporcionar um ambiente que ajuda o aluno em seus estudos mediante a resolução de exercícios de programação. Nesta aplicação, observouse uma redução de 6,82% de reprovação na disciplina. Destaca-se, todavia, que são necessárias novas avaliações para que se possa verificar a influência desta pesquisa isoladamente. A ferramenta foi avaliada positivamente, com destaque nas recomendações sobre o erro por meio de feedback fornecido aos alunos; na execução automática do código aplicando testes de caixa preta, na exibição da cobertura do código mostrando por onde o compilador passou e nos relatórios disponíveis para professor e alunos.

The formation of the student in computer programming occurs through a set of introductory subjects of the Computer courses, whose objective is to provide the introductory concepts with the use of a programming language adopted in the discipline, where the students must use the commands and structures of language to solve the proposed exercises. However, many students face difficulties when trying to develop a program, such as: proposing a logic that meets the problem's resolution, finding the errors and understanding them to correct them. Allied to this, teachers find it difficult to individually monitor the activities carried out by the student due to the high number of students per class, which also hinders their learning, since they are unable to clarify their doubts and errors when they occur, which frustrates and demotivates even more; thus contributing to the increase in dropout rates and repetition in the discipline. In this context, in order to improve this situation, researchers are investigating the use of tools called online judges in the educational context to assist in the task of automatic assessment of codes developed by students. Online Judges are able to compile, execute and test the source code submitted to the environment and automatically inform if the program worked correctly or not, displaying guidelines (feedback) in case of failure. Therefore, based on Genetic Epistemology, more precisely on the theory of equilibrium, and on the study of the difficulties faced by students beginning in programming, this aimed to develop a feedback strategy that would help in the systematization and standardization of the process of mapping and recording errors and their recommendations by the teacher, in order to clarify what the error is, why it occurred and how to correct it, applied to an online judge, called Codein'play, that would allow to evaluate if the proposed strategy really elucidates the errors found during the resolution of the exercises and promotes an improvement in student learning. The research used both quantitative and qualitative approaches and was applied in the discipline of Programming Language I of the Superior Course of Technology in Internet Systems at the Instituto Federal do Rio Grande do Sul Campus Porto Alegre/RS. The data collection instrument consisted of observations, questionnaires that were applied at different times during the semester, bibliographic research and documentary research. The aim of this research was to map a considerable number of mistakes made by beginning students and their feedbacks, in addition to measuring the effectiveness of feedback as an aid tool in teaching programming. The online judge was evaluated in the second half of 2019 and the result showed the contribution of the tool in providing an environment that would help the student in his studies from the resolution of programming exercises. In this application of the approach, it was found a 6.82% reduction in failure, however further investigation is required in order to isolate the reasons of such reduction. In general, the tool was positively evaluated, with emphasis on recommendations about the error through feedback provided to students, automatic code execution by applying black box tests, display of code coverage showing where the compiler went through and the reports available to the teacher and students.