Abgeschlossene Masterarbeit von Martin Ulrich Breuer

08.01.2020

Martin Ulrich Breuer stellt seine Masterarbeit zum Thema "Untersuchung von Problemlösestrategien und Kompilierverhalten von Studierenden in einer Serious-Game-Umgebung" vor.

 

Zusammenfassung

Seit 2016 unterstützt das Serious Game „Codescape“ das Erlernen der Programmiersprache Java im ersten Semester des Informatikstudiums. Langfristig sollen adaptive Komponenten entwickelt werden, um die Qualität des Spiels insgesamt und vor allem das Feedback im Spiel zu verbessern und auf verschiedene Nutzergruppen zuzuschneiden.

Ziel dieser Arbeit war es, die Verhaltensweisen der Studierenden beim Spielen von Codescape zu untersuchen. Hierzu wurde an die Forschung der Problemlösestrategien von Programmieranfängern angeknüpft, indem die Anwendbarkeit der Definitionen und Verfahren verschiedener Autoren diskutiert und das jeweilige Vorkommen der Problemlösestrategien im Codescape Datensatz der Vorlesung Programmierung an der RWTH-Aachen aus dem Wintersemester 2017/18 untersucht wurde. In einer ersten explorativen Analyse zeigten sich sowohl Unterschiede im Kontext, in dem die Daten erhoben wurden, als auch in der Anwendbarkeit der Definitionen auf die Problemlöseprozesse der Studierenden. Diese Unterschiede induzierten die Notwendigkeit der Anpassung der Definitionen. Es wurden Problemlösestrategien definiert, welche die Verhaltensweisen der Spieler des Serious Games repräsentieren. Hierzu wurde eine Aufgabe ausgewählt, für die schrittweise neue Problemlösestrategien definiert werden, bis eine vollständige Kategorisierung aller Studierenden durchgeführt werden könnte.

Zur automatisierten Bestimmung dieser Problemlösestrategien, die teilweise überlappend sind, wurden, angelehnt an ein Verfahren der Literatur, jeweils automatisiert ermittelbare Metrikausprägungen hergeleitet. Zusätzlich wurde das am besten anwendbare Verfahren der Literatur, das jedem Ereignispaar ein Muster zuweist, auf den Kontext des Codescape Datensatzes angepasst, implementiert, erweitert und eine Möglichkeit zur zukünftigen Verwendung vorgestellt.

Zusätzlich wurden Werkzeuge zur Visualisierung und detaillierten Untersuchung von Problemlöseprozessen bei freien Programmieraufgaben des Serious Games entwickelt und ein Analyseprozess ausgehend von den gesammelten Rohdaten zu einer Kategorisierung der Problemlösestrategien vorgestellt.