Identifying cognitive abilities to improve CS1 outcome

Introductory programming courses entail students’ high failure and dropout rates. In an effort to tackle this problem, we carried out a qualitative study aiming to shed some light on the programming phase that is most challenging for students, in order to elicit the specific difficulties they experience while learning to program. In doing so, distinctive cognitive abilities, differentiating subjects in terms of the way they handle programming tasks, were detected. Such aptitudes are represented in three groups of students: those who learn easily, those who never seem to fully grasp what programming requires despite true effort, and those who experience a sudden insight, making them leap from a point were they had difficulties to another where they overcome them. By interviewing teachers and students, abstraction and sequencing elaboration were found to be the two core skills for programming. These results impelled us to consider the mental models’ approach, concluding that there are very specific cognitive functions that are more favorable to learn programming and that are fostered by more adequate schemas of representing reality. Some conclusions involving Problem-based learning as a fit teaching methodology to overcome students’ difficulties are also presented

Syntax circuitry: a mobile game for practicing programming language syntax

According to the U.S. Bureau of Labor Statistics [1], computer science professions are among the fastest growing occupations in the U.S., and computer science occupations will add more than half a million new jobs in the next ten years. A similar need for computer professionals is expected in Kazakhstan. Simultaneously, universities in the U.S. and worldwide are seeing poor retention rates in computer science, a major reason being that students often view the early courses in the subject as uninteresting and dull [2]. Game-based learning is one of many techniques proposed to address this issue [2,3,4,5]. We have developed a mobile game that provides an engaging way for students to practice (not learn) the basic syntax of C, C++ and Java (since these languages share the same syntax for basic constructs like declarations, selection and iteration). Learning programming language syntax is a tedious process. Practicing by programming is, of course, ideal, but we believe that a game which is fun to play in their spare time will help students get used to distinguishing correct syntactical constructs quickly

Resumo do Mapeamento Sistemático sobre o método Problem Based Learning

A metodologia de Aprendizagem Baseada em Problemas (PBL) é adotada no curso de Engenharia de Computação da UEFS desde seu surgimento em 2003, representando um importante diferencial na formação do aluno [1, 2]. O método PBL propõe que o aluno aprenda o conteúdo proposto de forma diferente, simulando um ambiente de criação e discussão de projetos, como nas empresas.Um método desta natureza requer constante aprimoramento dos atores envolvidos em sua aplicação. Vários aspectos envolvem a aplicação do método de forma adequada. Um deles é a uniformidade de aplicação do PBL no curso. Outra se refere ao impacto causado na aprendizagem do estudante. Há também a necessidade de os tutores seguirem um modelo adequado e uniforme de avaliação e atuação com suas turmas.Uma das dificuldades em tratar estas questões é que a maior parte dos professores envolvidos no PBL do curso de Engenharia da Computação não possui formação que enfoque métodos pedagógicos de ensino. A maior parte dos professores teve contato com o método quando ingressaram na UEFS e no curso de Engenharia de Computação. Este contato tipicamente ocorreu a partir de oficinas e recomendações de leituras realizadas pelos próprios professores do curso. Uma das dificuldades que os professores enfrentam, entretanto, é que as atividades de pesquisa, ensino e extensão dificultam a disponibilização de tempo para o aprimoramento constante sobre o método PBL. Atualmente há um extenso conjunto de estudos sendo realizados sobre o método PBL [3, 4, 5, 6]. O problema é tornar este conhecimento acessível e útil para a aplicação do PBL no curso de Engenharia da Computação

To Heck With Ethics: Thinking About Public Issues With a Framework for CS Students

This paper proposes that the ethics class in the CS curriculum incorporate the Lawrence Lessig model of regulation as an analytical tool for social issues. Lessig’s use of the notion of architecture, the rules and boundaries of the sometimes artificial world within which social issues play out, is particularly resonant with computing professionals. The CS curriculum guidelines include only ethical frameworks as the tool for our students to engage with societal issues. The regulation framework shows how the market, law, social norms, and architecture can all be applied toward understanding social issues

To Heck With Ethics: Thinking About Public Issues With a Framework for CS Students

This paper proposes that the ethics class in the CS curriculum incorporate the Lawrence Lessig model of regulation as an analytical tool for social issues. Lessig’s use of the notion of architecture, the rules and boundaries of the sometimes artificial world within which social issues play out, is particularly resonant with computing professionals. The CS curriculum guidelines include only ethical frameworks as the tool for our students to engage with societal issues. The regulation framework shows how the market, law, social norms, and architecture can all be applied toward understanding social issues

Advances in Teaching & Learning Day Abstracts 2006

Proceedings of the Advances in Teaching & Learning Day Regional Conference held at The University of Texas Health Science Center at Houston in 2006

Multimedia Development of English Vocabulary Learning in Primary School

In this paper, we describe a prototype of web-based intelligent handwriting education system for autonomous learning of Bengali characters. Bengali language is used by more than 211 million people of India and Bangladesh. Due to the socio-economical limitation, all of the population does not have the chance to go to school. This research project was aimed to develop an intelligent Bengali handwriting education system. As an intelligent tutor, the system can automatically check the handwriting errors, such as stroke production errors, stroke sequence errors, stroke relationship errors and immediately provide a feedback to the students to correct themselves. Our proposed system can be accessed from smartphone or iPhone that allows students to do practice their Bengali handwriting at anytime and anywhere. Bengali is a multi-stroke input characters with extremely long cursive shaped where it has stroke order variability and stroke direction variability. Due to this structural limitation, recognition speed is a crucial issue to apply traditional online handwriting recognition algorithm for Bengali language learning. In this work, we have adopted hierarchical recognition approach to improve the recognition speed that makes our system adaptable for web-based language learning. We applied writing speed free recognition methodology together with hierarchical recognition algorithm. It ensured the learning of all aged population, especially for children and older national. The experimental results showed that our proposed hierarchical recognition algorithm can provide higher accuracy than traditional multi-stroke recognition algorithm with more writing variability

METODOLOGIAS ATIVAS NO ENSINO SUPERIOR: UM MAPEAMENTO SISTEMÁTICO NO CONTEXTO DOS CURSOS DE ENGENHARIA

Active learning is all pedagogical alternatives that place the focus of learning on the students. With the mediation of competent teachers, the students learn by discovery, by investigation, and by problems. Such methodologies commonly promote more content retention and comprehension once the students are engaged in activities, whether through research, group collaborations, discussion, and problem solving. This work aimed to verify the temporal evolution of active learning methods in higher education Engineering courses, based on a systematic mapping of the literature. We observed which are the main researchers in this field, their geographic location and which methodologies are preferred in the context of these courses. From the results, we observe a growth of scientific publications on active learning methodologies and Engineering Education, especially in the last five years of the period analysed (between 2015 and 2020). We also see researchs on this field in all continents, with a predominance of studies led by American and European researchers. In the mapped studies, the inverted classroom and problem-based learning were the most identified methodologies. It demonstrates a concern of teachers in this area to promote activities with high involvement, which allow the development of personal and professional skills and competencies, even during their training period.Las metodologías activas pueden entenderse como alternativas pedagógicas que ponen el foco del aprendizaje en los alumnos. Con la mediación de profesores competentes, los alumnos aprenden a partir del descubrimiento, la investigación y los problemas. Estas metodologías suelen promover una mayor retención y comprensión de los contenidos enseñados, ya que el alumno participa en actividades, ya sea a través de la investigación, la colaboración en grupo, el debate y la resolución de problemas. Este trabajo tuvo como objetivo verificar la evolución temporal del uso de las metodologías activas en el contexto de los cursos de educación superior en Ingeniería, a partir de un mapeo sistemático de la literatura. A partir de un protocolo de investigación debidamente definido, se buscó verificar cuáles son los principales investigadores en esta área, su ubicación geográfica y cuáles son las metodologías preferidas en el contexto de estos cursos. A partir de los resultados, se pudo observar que el crecimiento en el número de publicaciones científicas sobre metodologías activas en el contexto de la Enseñanza de la Ingeniería, especialmente en los últimos cinco años del período analizado (entre 2015 y 2020). Se puede observar la realización de investigaciones en este contexto en todos los continentes, con un predominio de estudios dirigidos por investigadores americanos y europeos. En los estudios mapeados, el flipped classroom y el aprendizaje basado en problemas fueron las metodologías más identificadas. Esto demuestra una mayor preocupación entre los profesores de la zona por promover actividades con alta implicación que permitan el desarrollo de habilidades y competencias personales y profesionales durante el periodo de formación.As metodologias ativas podem ser entendidas como alternativas pedagógicas que colocam o foco do aprendizado nos estudantes. Com mediação de docentes competentes, os alunos aprendem a partir da descoberta, da investigação e por problemas. Tais metodologias comumente promovem uma maior retenção e compreensão de contéudos ensinados, uma vez que o aprendiz se encontra engajado nas atividades, seja por meio de pesquisa, colaborações em grupo, discussão e resolução de problemas. Este trabalho teve como objetivo verificar a evolução temporal do uso de metodologias ativas, no contexto dos cursos superiores de Engenharia, a partir de um mapeamento sistemático da literatura. A partir de um protocolo de pesquisa devidamente definido, buscou-se verificar quais os principais pesquisadores desta área, sua localização geográfica e quais as metodologias preferidas no contexto destes cursos. A partir dos resultados, foi possível observar que o crescimento do número de publicações científicas sobre metodologias ativas no contexto da Educação em Engenharia, em especial nos últimos cinco anos do período analisado (entre 2015 e 2020). Pode-se notar a realização de pesquisas neste contexto em todos os continentes, com predomínio de estudos liderados por pesquisadores americanos e europeus. Nos estudos mapeados, a sala de aula invertida e a aprendizagem baseada em problemas foram as metodologias mais identificadas. Isso demostra uma maior preocupação dos professores da área em promover atividades com elevado envolvimento, que permitam o desenvolvimento de habilidades e competências pessoais e profissionais, ainda no período de formação

Savinglife®: an educacional technology for basic and advanced cardiovascular life support in nursing

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Enfermagem, Florianópolis, 2016.A taxa de sobrevivência da parada cardiopulmonar continua pobre, apesar dos avanços na Ressuscitação Cardiopulmonar e no Suporte Avançado de Vida em Cardiologia (ACLS). Muitas deficiências têm sido relatadas por pesquisadores durante a realização de cuidados de ressuscitação. Métodos de treinamento convencionais são muitas vezes insuficientes para treinar profissionais para oferecer alta qualidade nos cuidados de reanimação. Por outro lado, a abordagem da Aprendizagem Baseada em Problemas (PBL) mostrou-se como um melhor método de ensino para a ressuscitação cardiopulmonar e o treinamento em suporte avançado de vida em cardiologia. O desenvolvimento das tecnologias da informação e da comunicação e a acessibilidade dos dispositivos móveis aumentaram as possibilidades do processo de ensino-aprendizagem em qualquer lugar e a qualquer hora. Aplicações móveis e web permitem a produção de modelos de ensino e aprendizagem construtivos em vários contextos educacionais, mostrando o potencial de aprendizagem ativa em enfermagem. A tese teve como objetivo: Desenvolver e avaliar, o Savinglife®, uma tecnologia educacional para suporte cardiovascular básico e avançado de vida em Enfermagem.Os resultados foram divididos em três fases: a primeira fase consistiu na realização de uma revisão sistemática que avaliou o uso de métodos e tecnologias de aprendizagem baseada em problemas no ensino em ressuscitação cardiopulmonar e suporte avançado de vida em cardiologia. A metodologia de revisão sistemática Cochrane foi seguida para pesquisar em quatro bases de dados eletrônicas: PubMed, LILACS, COCHRANE e Science Direct dos estudos publicados. Entre os 164 artigos obtidos, 9 estudos foram incluídos. As evidências disponíveis sugerem que as abordagens e tecnologias de aprendizagem baseada em problemas é um melhor método de ensino para o ensino de RCP e ACLS e aumentam o conhecimento, as habilidades e as competência dos alunos. Na segunda fase, apresentamos o desenvolvimento de uma tecnologia educacional (Savinglife®, um aplicativo) para a aprendizagem em ressuscitação cardiopulmonar e o treinamento em suporte avançado de de vida cardiovascular. Savinglife® é uma produção tecnológica, baseada no conceito de aprendizagem virtual e com a abordagem de aprendizagem baseada em problemas. O estudo foi desenvolvido de janeiro de 2016 a novembro de 2016, utilizando cinco fases (análise, projeto, desenvolvimento, implementação, avaliação) do processo de desenvolvimento de sistemas de ensino. A tecnologia apresentou 10 cenários e 12 simulações, abrangendo diferentes aspectos do suporte básico e avançado da vida em cardiologia. O conteúdo do aplicativo pode ser acessado de forma não linear, deixando os alunos livres para construir seus conhecimentos com base em sua experiência anterior. Na terceira fase, analisamos a qualidade e a usabilidade do Savinglife®. Para validade da qualidade e conteúdo, o aplicativo foi avaliado com a ferramenta LORI. O instrumento de avaliação baseado na norma ISO 9241-11 foi utilizado para avaliação de usabilidade do Savinglife®. A avaliação envolveu 15 especialistas em enfermagem e 4 programadores de computadores. Os especialistas em enfermagem avaliaram e analisaram a qualidade e a validade do conteúdo por meio do instrumento LORI, e os programadores avaliaram a usabilidade de Savinglife® usando instrumento de usabilidade composto de 15 itens. Os resultados extrapolaram a média alvo (4 - Muito Bom) na avaliação pelos especialistas em enfermagem (4,71) e pelos programadores (4,43). A análise das médias atribuídas a todas as nove variáveis na ferramenta LORI e todas as quinze variáveis na ferramenta Usabilidade tiveram pontuações elevadas (média geral de 4,71 e 4,43, respectivamente). Dentre as variáveis que compõem o instrumento LORI 2.0, a \"Interação e Usabilidade\" (4,93 ± 0,25) teve a média mais alta. Entre as variáveis que compõem o instrumento de Usabilidade, o \"O usuário é capaz de acessar o aplicativo facilmente\" (5 ± 0,00) teve a média mais alta. A partir dos resultados, é possível confirmar que Savinglife® tem critérios de Qualidade e Usabilidade e é adequado para ser utilizado no ensino em Suporte Básico e Avançado de vida. O Savinglife® pode preencher as lacunas de aprendizagem e das habilidades na tomada de decisão dos alunos de forma segura e ética.Abstract : The survival rate from cardiac arrest remains poor despite advances in Cardiopulmonary Resuscitation and Advanced Cardiovascular Life Support (ACLS). Many shortcomings have been reported by researchers during the performance of resuscitation care. Conventional training methods are often insufficient to train professionals to deliver high-quality resuscitation care. On the other hand, Problem Based Learning (PBL) approach has been shown a better instruction method for cardiopulmonary resuscitation and advanced cardiovascular life support training. The development of information and communication technologies and the accessibility of mobile devices has increased the possibilities of the teaching and learning process anywhere and anytime. Mobile and web application allows the production of constructive teaching and learning models in various educational settings, showing the potential for active learning in nursing. The objective of this thesis was to develop and evaluate, Savinglife® , an educational technology for basic and advanced cardiovascular life support in nursing. The results were divided in three phases: first phase consists of conducting a systematic review with the aim to evaluate the use of problem-based learning methods and technologies in the education of cardiopulmonary resuscitation and advanced cardiovascular life support. The Cochrane systematic review methodology was followed to search the four electronic databases of PubMed, LILACS, COCHRANE and Science Direct for published studies. Among 164 articles retrieved, 9 studies were finally included in the review. The available evidence suggests that problem based learning approaches and technologies is a better instruction method in the education of CPR and ACLS and enhance the knowledge, skill and competency of learners. In the second phase, we presented the development of an educational technology (Savinglife®, an app) for learning cardiopulmonary resuscitation and advanced cardiovascular life support training. Savinglife® is a technological production, based on the concept of virtual learning and problem-based learning approach. The study was developed from January 2016 to November 2016, using five phases (analyze, design, develop, implement, evaluate) of the instructional systems development process. The technology presented 10 scenarios and 12 simulations, covering different aspects of basic and advanced cardiac life support. The contents of the application can be accessed in a non-linear way leaving the students free to build their knowledge based on their previous experience. In the third phase, we analyze the quality and usability of Savinglife®. For quality and content validity the App was evaluated with LORI tool. The evaluation instrument based on the ISO 9241-11 standard was used for usability assessment of the Savinglife®. The evaluation involved 15 nursing experts and 4 computers programmers. The nursing experts assessed and analyzed the quality and validity of the content through LORI tool, and the programmers assessed the usability of Savinglife® using Usability instrument consist of 15 items. The results exceeded the target level (4 - Very Good) in the evaluation of nursing experts (4.71) and computer programmers (4.43). The analysis of the averages assigned to all nine variables in the LORI tool and all fifteen variable in the Usability tool have high mean scores (with general average of 4.71 and 4.43 respectively). Among the variables that make up the LORI 2.0 instrument, the Interaction and Usability (4.93 ± 0.25) has the highest average. Among the variables that make up the Usability instrument, the The user is able to access the application easily (5 ± 0.00) has the highest average. In the light of the obtained results, it is possible to confirm that Savinglife® has the Quality and Usability criteria and is adequate and suitable to be used in the education of BLS and ACLS. It is believed that Savinglife® can fill the gaps in learning and decision making abilities of students and can promote learning of BLS and ACLS skills in a safe and ethical manner