Использование игрового чат-бота для развития навыков алгоритмического и логического мышления
https://doi.org/10.32517/0234-0453-2024-39-2-48-58
Аннотация
Использование специальных компьютерных игр на занятиях повышает вовлеченность обучающихся в образовательный процесс, поддерживает их интерес к получению знаний и навыков, в том числе при обучении программированию. Вследствие логического и рационального характера решения задач по программированию для обучения компьютерным наукам хорошо подходят логические игры и игры-головоломки, которые развивают когнитивные способности, логическое и алгоритмическое мышление. С учетом популярности игры-головоломки Wordle, а также того факта, что словесные игры очень эффективны для развития когнитивных способностей, был разработан игровой чат-бот с заданиями-головоломками, организованный по принципам Wordle, для изучения компьютерных наук и программирования. Целью статьи является исследование влияния разработанного игрового чат-бота на алгоритмическое и логическое мышление студентов.
В исследовании приняли участие студенты 3-го курса бакалавриата направления подготовки «Информационные системы и технологии» факультета информационных технологий Московского политехнического университета. Студенты использовали игрового чат-бота вне аудитории в течение десяти дней, а также заполняли анкеты до и после использования. Анализ опросов студентов показал положительное влияние данного чат-бота на активизацию памяти, внимания и в особенности логического мышления обучающихся, а также на оценку восприятия студентами сложности программирования, собственных знаний о языках программирования и навыков логического мышления.
Полученные результаты расширяют современные представления относительно применения игровых чат-ботов и заданий-головоломок при обучении компьютерным наукам и программированию. Представленный чат-бот повышает интерес обучающихся к занятиям, вовлеченность в процесс обучения, а также обеспечивает развитие их когнитивных способностей.
Сделанные в статье выводы могут иметь практический интерес для преподавателей информатики и программирования, вносят вклад в развитие построения игровых чат-ботов, а также использования словесных головоломок для обучения компьютерным наукам.
Ключевые слова
Об авторе
А. Н. ВарнавскийРоссия
Варнавский Александр Николаевич, канд. тех. наук, доцент, доцент департамента компьютерной инженерии, Московский институт электроники и математики им. А. Н. Тихонова
Москва
Список литературы
1. Nikula U., Gotel O., Kasurinen J. A motivation guided holistic rehabilitation of the first programming course. ACM Transactions on Computing Education (TOCE). 2011;11(4):1–38. DOI: 10.1145/2048931.2048935.
2. Santana B. L., Araujo L. G., Bittencourt R. A. Considerando a motivação dos estudantes em experiências de ensino-aprendizagem de computação. Anais dos Workshops do VII Congresso Brasileiro de Informática na Educação (CBIE 2018). Fortaleza, CE, Brasil, Sociedade Brasileira de Computação; 2018:500. (In Portuguese.) DOI: 10.5753/CBIE.WCBIE.2018.500.
3. Mayer R. E. Computer games in education. Annual Review of Psychology. 2019;70:531–549. DOI: 10.1146/ANNUREV-PSYCH-010418-102744.
4. Nouchi R., Taki Y., Takeuchi H., et al. Brain training game boosts executive functions, working memory and processing speed in the young adults: A randomized controlled trial. PLoS ONE. 2013;8(2):e55518. DOI: 10.1371/JOURNAL.PONE.0055518.
5. Huang V., Young M., Fiocco A. J. The association between video game play and cognitive function: Does gaming platform matter? Cyberpsychology, Behavior, and Social Networking. 2017;20(11):689–694. DOI: 10.1089/CYBER.2017.0241.
6. Cunningham-Nelson S., Boles W., Trouton L., Margerison E. A review of chatbots in education: Practical steps forward. Proc. 30th Annual Conf. for the Australasian Association for Engineering Education (AAEE 2019): Educators Becoming Agents of Change: Innovate, Integrate, Motivate. Brisbane, Queensland, Australia, Engineers Australia; 2019:299–306. DOI: 10.3316/INFORMIT.068364390172788.
7. Vahldick A., Mendes A. J., Marcelino M. J. A review of games designed to improve introductory computer programming competencies. Proc. Frontiers in Education Conference (FIE). Madrid, Spain, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2014:1–7. DOI: 10.1109/FIE.2014.7044114.
8. Zhan Z., He L., Tong Y., et al. The effectiveness of gamification in programming education: Evidence from a meta-analysis. Computers and Education: Artificial Intelligence. 2022;3:100096. DOI: 10.1016/J.CAEAI.2022.100096.
9. Long J. Just for fun: Using programming games in software programming training and education. Journal of Information Technology Education: Research. 2007;6:279–290. DOI: 10.28945/216.
10. Harteveld C., Smith G., Carmichael G., et al. A designfocused analysis of games teaching computer science. Proc. Games+Learning+Society Conf. (GLS10). Pittsburgh, PA, USA, ETC Press; 2015:109–117. DOI: 10.1184/R1/6686768.
11. Miljanovic M. A., Bradbury J. S. A review of serious games for programming. Serious Games. Proc. 4th Joint Int. Conf. JCSG2018. Lecture Notes in Computer Science. Springer Cham; 2018;11243:204–216. DOI: 10.1007/978-3-030-02762-9_21.
12. Giannakoulas A., Xinogalos S. A review of educational games for teaching programming to primary school students. Handbook of Research on Tools for Teaching Computational Thinking in P-12 Education. Hershey, PA, USA, Information Science Pub., IGI Global; 2020:1–30. DOI: 10.4018/978-1-7998-4576-8.ch001.
13. Nirmal L., Muthu M. S., Prasad M. Use of puzzles as an effective teaching-learning method for dental undergraduates. International Journal of Clinical Pediatric Dentistry. 2020;13(6):606–610. DOI: 10.5005/JP-JOURNALS-10005-1834.
14. Zamani P., Haghighi S.B., Ravanbakhsh M. The use of crossword puzzles as an educational tool. Journal of Advances in Medical Education & Professionalism. 2021;9(2):102–108. DOI: 10.30476/JAMP.2021.87911.1330.
15. Murphy M., Spillane K., Cully J., et al. Can word puzzles be tailored to improve different dimensions of verbal fluency? A report of an intervention study. The Journal of Psychology. 2016;150(6):743–754. DOI: 10.1080/00223980.2016.1182887.
16. WangL.-H., Chen B., Hwang G.-J., Wang Y.-Q. Effects of digital game-based STEM education on students’ learning achievement: A meta-analysis. International Journal of STEM Education. 2022;9(1):1–13. DOI: 10.1186/S40594-022-00344-0/TABLES/2.
17. Michalewicz Z., Michalewicz M. Puzzle-based learning: An introduction to critical thinking, mathematics, and problem solving. Melbourne, Victoria, Australia, Hybrid Publishers; 2008. 346 p.
18. Falkner N., Sooriamurthi R., Michalewicz Z. Puzzlebased learning for engineering and computer science. Computer. 2010;43(4):20–28. DOI: 10.1109/MC.2010.113.
19. Kawash J. Engaging students by intertwining puzzlebased and problem-based learning. Proc. 13th Annual Conf. on Information Technology Education (SIGITE’12). New York, NY, USA, Association for Computing Machinery; 2012:227–232. DOI: 10.1145/2380552.2380617.
20. Khorammakan R., Omid A., Mirmohammadsadeghi M., Ghadami A. Puzzle game-based learning: A new approach to promote learning of principles of coronary artery bypass graft surgery. BMC Medical Education. 2023;23:241. DOI: 10.1186/S12909-023-04156-W/TABLES/3.
21. Lindberg R.S. N., Laine T. H., HaaranenL. Gamifying programming education in K-12: A review of programming curricula in seven countries and programming games. British Journal of Educational Technology. 2019;50(4):1979–1995. DOI: 10.1111/BJET.12685.
22. Vahldick A., Farah P.R., Marcelino M.J., Mendes A.J. A blocks-based serious game to support introductory computer programming in undergraduate education. Computers in Human Behavior Reports. 2020;2:100037. DOI: 10.1016/J.CHBR.2020.100037.
23. Schlingloff B. H. Teaching model checking via games and puzzles. Proc. FMFun: International Workshop on Formal Methods — Fun for Everybody. Springer Cham, 2021;1301:143–158. DOI: 10.1007/978-3-030-71374-4_7/COVER.
24. Oyelere S. S., Agbo F. J., Sanusi I. T., et al. Impact of puzzle-based learning technique for programming education in Nigeria context. Proc. IEEE 19th Int. Conf. on Advanced Learning Technologies (ICALT 2019). Maceio, Brazil, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2019;239– 241. DOI: 10.1109/ICALT.2019.00072.
25. Schuster T., Kalyan A., Polozov O., Kalai A. T. Programming puzzles. arXiv preprint. 2021:1–38. DOI: 10.48550/arXiv.2106.05784.
26. A’yunin R., Aminin Z. Teachers’ voice of using crossword puzzle games to improve students’ vocabulary. RETAIN (Research on English Language Teaching in Indonesia). 2023;11(2):8–14. Available at: https://ejournal.unesa.ac.id/index.php/retain/article/view/54278
27. Kalkan N., Güler S., Bulut H., Au A. Views of students on the use of crossword and word search puzzle as a teaching technique in nursing education: A mixed-method study. Nurse Education Today. 2022;119:105542. DOI: 10.1016/J.NEDT.2022.105542.
28. Hussin H., Aziz A. A., Hussin A. H., Muda S. Effectiveness of cooperative learning: Jigsaw and cross word puzzles for semiconductor devices course. Proc. 2019 IEEE Int. Conf. on Engineering, Technology and Education (TALE). Yogyakarta, Indonesia, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2019:1–7. DOI: 10.1109/TALE48000.2019.9225983.
29. Simon. The cryptic crossword puzzle as a useful analogue in teaching programming. Proc. 6th Australasian Conf. on Computing Education (ACE ‘04). Dunedin, New Zealand, Australian Computer Society Inc.; 2004;30:299–303.
30. Toma M., Halpern D. F., Berger D. E. Cognitive abilities of elite nationally ranked SCRABBLE and crossword experts. Applied Cognitive Psychology. 2014;28(5):727–737. DOI: 10.1002/ACP.3059.
31. Friedlander K. J., Fine Ph. A. Fluid intelligence is key to successful cryptic crossword solving. Journal of Expertise. 2020;3(2):101–132.
32. Friedlander K. J., Fine Ph. A. The grounded expertise components approach in the novel area of cryptic crossword solving. Frontiers in Psychology. 2016;7:567. DOI: 10.3389/FPSYG.2016.00567.
33. Khamparia A., Pandey B. Effects of visual map embedded approach on students learning performance using Briggs—Myers learning style in word puzzle gaming course. Computers & Electrical Engineering. 2018;66:531–540. DOI: 10.1016/J.COMPELECENG.2017.12.041.
34. Bawazeer G., Sales I., Albogami H., et al. Crossword puzzle as a learning tool to enhance learning about anticoagulant therapeutics. BMC Medical Education. 2022;22:267. DOI: 10.1186/S12909-022-03348-0/TABLES/6.
35. Kaynak S., Ergün S., Karadaş A. The effect of crossword puzzle activity used in distance education on nursing students’ problem-solving and clinical decision-making skills: A comparative study. Nurse Education in Practice. 2023;69:103618. DOI: 10.1016/J.NEPR.2023.103618.
36. Brooker H., Wesnes K. A., Ballard C., et al. An online investigation of the relationship between the frequency of word puzzle use and cognitive function in a large sample of older adults. International Journal of Geriatric Psychiatry. 2019;34(7):921–931. DOI: 10.1002/GPS.5033.
37. Harrison-Dening K. “Use it or lose it”: The relationship between the frequency of word puzzle use and cognitive function. Evidence Based Nursing. 2020;23(4):104. DOI: 10.1136/EBNURS-2019-103165.
38. Hambrick D. Z., Salthouse T. A., Meinz E. J. Predictors of crossword puzzle proficiency and moderators of age-cognition relations. Journal of Experimental Psychology: General. 1999;128(2):131–164. DOI: 10.1037/0096-3445.128.2.131.
39. Juričić V., Radošević M. Puzzle-like programming languages in teaching programming. Proc. 42nd Int. Convention on Information and Communication Technology (MIPRO2019). Rijeka, Croatia, MIPRO, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2019:542–546. DOI: 10.23919/MIPRO.2019.8757192.
40. Fakhoury S., Ma Y., Arnaoudova V., Adesope O. O. The effect of poor source code lexicon and readability on developers’ cognitive load. Proc. 2018 IEEE/ACM 26th Int. Conf. on Program Comprehension (ICPC). Gothenburg, Sweden, ACM, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2018:1–11. DOI: 10.1145/3196321.3196347.
41. Biehle L., Jeffres M. Play games and score points with students. Clinical Teacher. 2018;15(6):445–450. DOI: 10.1111/TCT.12763.
Рецензия
Для цитирования:
Варнавский А.Н. Использование игрового чат-бота для развития навыков алгоритмического и логического мышления. Информатика и образование. 2024;39(2):48-58. https://doi.org/10.32517/0234-0453-2024-39-2-48-58
For citation:
Varnavsky A.N. Using the gaming chatbot to develop algorithmic and logical thinking skills. Informatics and education. 2024;39(2):48-58. (In Russ.) https://doi.org/10.32517/0234-0453-2024-39-2-48-58