Machine Learning Applications Supporting Large Scale Programming Education

Julkaisun otsikon käännös: Tekoälyä laajamittaisen ohjelmoinnin opetuksen tueksi

Sami Sarsa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Oppilaiden yksilöllisten tarpeiden huomioiminen laajamittaisen opetuksen toteuttamisessa on haastava ongelma, jota varten on kehitetty erilaisia tekoälyn avulla toimivia työkaluja ja älykkäita oppimisjärjestelmiä. Viimeaikoina erityisesti syväoppimismallit ja laajat kielimallit ovat vieneet teköälyn kehitystä eteenpäin avaten sekä uusia mahdollisuuksia että haasteita opettajille ja opetuksen kehittäjille. Tässä väitöskirjassa tutkitaan koneoppimismenetelmiä, jotka tarjoavat keinoja laajan mittakaavan ohjelmointikoulutuksen edistämiseen. Väitöskirjassa käydään ensin läpi menetelmällisiä ongelmia kurssilta putoamisvaarassa olevien oppilaiden tunnistamisessa sekä opiskelijoiden taitojen automaattisessa mallintamisessa, minkä jälkeen tarkastellaan miten erilaiset opiskelijoiden piirteet vaikuttavat heidän jatkamiseensa avoimessa aloittelijatason ohjelmoinnin verkkokurssien sarjassa, joka on suunnattu elinikäisille oppijoille. Tämän jälkeen, oppimateriaalien kehittämisen tueksi, esittelemme uuden laajoja kielimalleja hyödyntävän menetelmän. Menetelmän avulla voidaan tuottaa opiskelijoiden tarpeiden ja mielenkiinnon mukaan räätälöityjä ohjelmointiharjoitustehtäviä sekä ohjelmakoodin selityksiä. Lisäksi työssä kehitettiin automaattisesti tuotettuja ohjelmakoodin selityksiä oppimisympäristöihin ja havaitsimme, että opiskelijat pitivät automaattisesti luotuja ohjelmakoodin selityksiä oppimiselleen hyödyllisinä ja arvostelivat ne jopa paremmiksi kuin vertaisopiskelijoiden laatimat selitykset. Lopuksi väitöskirjassa tarkastellaan opiskelijan ohjelmointityöstä annetun palautteen nopeutta. Ohjelmointitehtävien tarkastamiseen liittyen esittelemme koneoppimista hyödyntävän automaattisen tarkastamisen viitekehyksen, joka nopeuttaa palautteenantamista verrattuna perinteiseen tapaan arvioida ohjelmia automaattisesti. Opiskelijat eivät myöskään aina pyydä apua tai palautetta etenemisestään, vaikka avunpyytäminen olisi tarpeellista. Tähän liittyen laadimme asiantuntijoiden kommentoimia aineistoja, jotka voivat toimia viitteenä koneoppimismalleille tai muille menetelmille siitä, milloin ja miten ohjelmoinnin oppijoille kannattaa antaa palautetta tai vihjeitä heidän ohjelmointitehtävissä etenemisensä perusteella. Yhteenvetona väitöskirja kattaa koneoppimismenetelmien tutkimusta opetuksen edistämiseen ulottuen (1) opiskelijoiden tarpeiden tunnistamisesta ja lisäavun oikein kohdentamisesta, (2) opettajien sisällöntuottamisen helpottamisesta (3) palautteen antamiseen. Näihin liittyen väitöskirjassa käsitellään sekä menetelmällisiä ongelmia että uusia mahdollisuuksia edistää laajamittaista ohjelmoinnin koulutusta koneoppimismenetelmien avulla.
Julkaisun otsikon käännösTekoälyä laajamittaisen ohjelmoinnin opetuksen tueksi
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Malmi, Lauri, Vastuuprofessori
  • Hellas, Arto, Ohjaaja
  • Leinonen, Juho, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1702-8
Sähköinen ISBN978-952-64-1703-5
TilaJulkaistu - 2024
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • tietokniikan opetus
  • oppimisanalytiikka
  • koneoppiminen
  • laajat kielimallit
  • oppijan mallintaminen
  • automaattinen palaute
  • automaattinen sisällöntuottaminen

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Tekoälyä laajamittaisen ohjelmoinnin opetuksen tueksi'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä