Algorithm design is a vital skill developed in most undergraduate Computer Science (CS) programs, but few research studies focus on pedagogy related to algorithms coursework. To understand the work that has been done in the area, we present a systematic survey and literature review of CS Education studies. We search for research that is both related to algorithm design and evaluated on undergraduate-level students. Across all papers in the ACM Digital Library prior to August 2023, we only find 94 such papers. We first classify these papers by topic, evaluation metric, evaluation methods, and intervention target. Through our classification, we find a broad sparsity of papers which indicates that many open questions remain about teaching algorithm design, with each algorithm topic only being discussed in between 0 and 10 papers. We also note the need for papers using rigorous research methods, as only 38 out of 88 papers presenting quantitative data use statistical tests, and only 15 out of 45 papers presenting qualitative data use a coding scheme. Only 17 papers report controlled trials. We then synthesize the results of the existing literature to give insights into what the corpus reveals about how we should teach algorithms. Much of the literature explores implementing well-established practices, such as active learning or automated assessment, in the algorithms classroom. However, there are algorithms-specific results as well: a number of papers find that students may under-utilize certain algorithmic design techniques, and studies describe a variety of ways to select algorithms problems that increase student engagement and learning. The results we present, along with the publicly available set of papers collected, provide a detailed representation of the current corpus of CS Education work related to algorithm design and can orient further research in the area.


翻译:算法设计是多数计算机科学本科教育中培养的关键技能,然而聚焦算法课程教学法的研究却寥寥可数。为系统梳理该领域已有成果,我们开展了一项计算机教育研究的系统性调查与文献综述。研究筛选标准同时满足:与算法设计相关且以本科生为评估对象。截至2023年8月,我们在ACM数字图书馆中仅检索到94篇符合条件论文。首先按主题、评估指标、评估方法和干预对象对论文进行分类,发现领域内存在显著的文献稀疏性——每个算法主题相关论文仅分布在0至10篇之间,这表明算法设计教学仍存在大量悬而未决的问题。同时,我们发现采用严格研究方法的论文亟待增加:在88篇呈现定量数据的论文中,仅38篇使用了统计检验;45篇呈现定性数据的论文中,仅15篇采用编码方案;仅17篇报告了对照试验。继而综合现有文献成果,揭示这些文献对算法教学方法的启示。多数研究探索将成熟教学实践(如主动学习、自动化评估)应用于算法课堂,但亦取得算法特有的发现:多项研究表明学生可能未充分运用特定算法设计技术,而相关研究描述了多种提升学生参与度与学习成效的算法问题选择策略。本研究结果与公开的论文集合,共同构建了当前计算机教育领域算法设计研究的完整图景,可为后续研究提供方向指引。

0
下载
关闭预览

相关内容

论文(Paper)是专知网站核心资料文档,包括全球顶级期刊、顶级会议论文,及全球顶尖高校博士硕士学位论文。重点关注中国计算机学会推荐的国际学术会议和期刊,CCF-A、B、C三类。通过人机协作方式,汇编、挖掘后呈现于专知网站。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
24+阅读 · 2024年2月23日
Arxiv
16+阅读 · 2020年2月6日
Deep Reinforcement Learning: An Overview
Arxiv
17+阅读 · 2018年11月26日
Arxiv
10+阅读 · 2018年2月17日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
8+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月10日
Arxiv
24+阅读 · 2024年2月23日
Arxiv
16+阅读 · 2020年2月6日
Deep Reinforcement Learning: An Overview
Arxiv
17+阅读 · 2018年11月26日
Arxiv
10+阅读 · 2018年2月17日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员