写経型学習の欠点を補う摂動を用いた理解度確認問題生成手法—二項演算子の事例に基づく有効性評価

摘要

プログラミング初学者は，サンプルコードを模倣して，実行結果を確認することによる学習をよく行う.これは写経型学習と呼ばれるが，この学習法では思考を伴わないような単調な作業となり，対象言語の構文や意味についての理解が不十分になりがちである.そこで本研究では，ソースコードに微小な変更を加えることによる新たな学習法を提案する.提案手法では，ソフトウェアテスト手法の1つであるミューテーションテストのミュータント生成を利用して，コードに微小な変更を加える.この変更を摂動と呼び，例として二項演算子に対して摂動を加えてソースコードを生成し，それに関連した問題を初学者に提示する.提案手法に基づいて，プログラミング学習支援ツールを開発し，開発したツールを用いて初学者を対象に評価実験を行った.その結果，テスト形式に近い演習問題を解く学習法を行ったグループよりも，写経型学習に加えて摂動に基づく学習法を行ったグループの方が，学習効果が向上したことを確認した.さらにアンケートを実施した結果，提案学習法がプログラミング初学者の学習意欲を向上させる効果があることが判った.また，ツールの実装の詳細についても報告する.