Preview

Информатика и образование

Расширенный поиск

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.

Об авторе

А. Н. Варнавский
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия

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

Просмотров: 225


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0234-0453 (Print)
ISSN 2658-7769 (Online)