反馈类型对编程质量提高的影响

第四节　反馈类型对编程质量提高的影响

一、研究目的

经验是指在参与事件或活动中而积累的知识或技能。经验给个体提供了获取隐性知识的机会，个体遇到的具体经验决定了其获取隐性知识的可能性。^[13]知识的获得通常发生在与个体相关经验的某些形式的反馈之后。^[14]当提供及时和完整的反馈时，个体能够更加有效地在特定行为和结果之间产生概念性的联结，也就是说一个临时的心理模型被建立起来以便于发展适当的产生式系统。此外，所提供的反馈类型也对行为和结果之间概念性联结的发展具有影响，从而获得知识和技能。

本研究考察了反馈对个体计算机编程质量提高的影响，即考察不同反馈类型对隐性知识获得的影响效果。

二、实验方法

（一）被试

华中科技大学环境学院大二本科生75名。提交数据73份，剔除未在规定时间内完成实验任务的数据5份，剩下有效数据68份。抽象规则反馈组被试23名，解题思路反馈组被试23名，答案反馈组被试22名。男性54名，女性14名。被试详细情况见表7－14。被试均只在大一下学期学习过C语言程序设计课程，并未学习过其他程序设计等相关计算机类课程。

表7－14　被试情况表

（二）实验设计

本实验为单因素被试间实验设计，实验条件有：①抽象规则反馈；②解题思路反馈；③答案反馈。实验任务为在60分钟内完成规定的程序编程任务。记录被试程序设计代码，根据程序的正确性、编程风格、代码效率、健壮性和扩展性五个指标，采用专家评定法对被试程序进行成绩评定。自变量是反馈类型，分别为抽象规则反馈、解题思路反馈、答案反馈；因变量为程序的正确性、编程风格、代码效率、健壮性和扩展性五个指标。

（三）实验材料

本实验的实验材料主要由三个部分组成，包括C语言显性知识测试题、练习材料、反馈材料以及一道C语言编程题。

C语言显性知识测试问卷。该问卷由20道C语言基础知识测试题组成，主要考察被试对C语言课本中基础知识的掌握情况，考察主要涉及课本上提及的知识点，通过课本学习均可获得的知识。

练习材料为C语言编程题“用筛选法求100以内的素数”。

反馈材料有三种，即抽象规则反馈、解题思路反馈、答案反馈三种反馈材料。其中抽象规则反馈材料为学习阶段练习题的解题流程图；解题思路反馈材料为学习阶段练习题的解题思路及解题步骤；答案反馈材料为学习阶段练习题的答案。

C语言编程题：有15个人围成一圈，顺序从1到15编号。从第一个开始报数，凡报到n的人退出圈子。用C语言写出程序，输入n（n≥1）的值，输出最后留在圈子里的人的编号。

（四）实验程序

实验分为四个阶段。在第一阶段，被试完成与C语言相关的显性知识的纸笔测试，时间为15分钟；第二阶段，被试完成练习后，对被试的练习情况进行反馈，并让被试学习反馈材料10分钟；第三阶段，将被试随机分配到不同的反馈类型小组，让被试进行一道C语言练习编程题的练习；在第四个阶段，让被试按照实验任务，在60分钟内采用C语言完成指定的编程任务，并将所写代码以“学号．C”的格式保存在桌面上。

三、实验结果与分析

（一）被试在显性知识方面的差异分析

根据收集的数据，对三组被试在显性知识方面的得分进行分析，具体情况见下表7－15。

表7－15　被试显性知识成绩的差异分析

采用方差分析进一步分析，结果表明，三组被试在显性知识方面的得分不存在显著性差异，F＝0．736，P＝0．569，因此，三组被试在对C语言程序设计的显性知识掌握上不存在显著性差异。

（二）专家评定成绩的信度检验

采用SPSS软件计算Cronbachα系数的方法对专家所评定的成绩进行信度检验，结果发现对于程序代码从正确性、编程风格、代码效率、健壮性和可扩展性五个方面的评价，三位专家的评价结果具较高一致性，一致性系数（Cronbachα）分别为0．9027、0．6924、0．8171、0．8774、0．6289，具体情况见表7－16。

表7－16　专家评价成绩的一致性系数

数据分析结果表明，三位专家对被试所编程序的正确性、编程风格、代码效率、健壮性和可扩展性五个方面评定成绩的一致性系数具有较高水平。因此，不同专家对被试在程序设计五个方面的成绩评定具有较高信度。

（三）被试在完成编程任务质量上的差异分析

本研究中，被试的各个因变量指标的成绩采用三位专家评定成绩的平均数，进一步对三组被试在程序正确性、编程风格、代码效率、健壮性和可扩展性五个方面的成绩进行差异分析。结果表明，三组被试在五项指标的成绩均存在显著性差异，其中在正确性方面的显著水平达到0．001，编程风格方面的显著水平小于0．05，在代码效率方面显著水平小于0．01，健壮性方面的显著水平也小于0．01，在可扩展性方面小于0．05。详细情况见表7－17。

表7－17　三组被试在程序各指标上的差异分析

以被试的显性知识水平为协变量，对三组被试在程序的正确性、编程风格、代码效率、健壮性以及可扩展性五个指标进行差异分析，数据表明，抽象规则反馈组、解题思路反馈组和答案反馈组三组被试在这五个指标上的成绩均存在显著性差异，显著性水平均小于0．05，见表7－18。

进一步进行多重比较分析发现，在程序的正确性方面，答案反馈组的成绩要好于解题思路反馈组和抽象规则反馈组，解题思路反馈组的成绩好于抽象规则反馈组；答案反馈组和解题思路反馈组以及抽象规则反馈组均存在显著性差异，显著性水平分别为0．000和0．036，而解题思路反馈组和抽象反馈组之间不存在显著性差异，显著性水平大于0．05。

表7－18　三组被试在程序各指标上的差异分析

（续表）

在程序的编程风格方面，答案反馈组的成绩好于解题思路反馈组和抽象规则反馈组，并存在显著性差异，显著性水平分别为0．018和0．008；而解题思路反馈组和抽象规则反馈组之间的成绩相当。

在程序的代码效率方面，答案反馈组的成绩要高于解题思路反馈组和抽象规则反馈组，并和后者之间存在显著性差异，显著性水平均小于0．01。解题思路反馈组的成绩和抽象规则反馈组的成绩之间没有差异。

在程序的健壮性方面，答案反馈组和解题思路反馈组、抽象规则反馈组之间的成绩具有显著性差异，显著性水平分别达到0．042和0．001。解题思路反馈组的平均成绩虽然好于抽象规则反馈组，但是二者之间并无显著性差异，显著性水平要大于0．05。

在程序的可扩展性方面，答案反馈组的成绩要高于解题思路反馈组和抽象规则反馈组，且和二者之间有显著性差异，显著性水平均小于0．05。解题思路反馈组和抽象规则反馈组之间的成绩无明显差异。具体数据情况见表7－19。

表7－19　三组被试成绩的多重比较分析

（续表）

对被试完成实验任务的时间进行描述统计，结果发现，三组不同反馈类型小组所用时间相差不大。进一步对不同学习材料小组被试在完成实验任务的时间进行差异分析，结果显示，不同学习材料小组在完成实验任务的时间上没有显著性差异，F＝0．150，P＞0．05。详细见表7－20。

表7－20　被试完成实验任务所需时间的差异分析

四、讨论

有反馈的经验或任何形式的指导均有利于促进程序性知识的获得。^[15]经验给人们提供了获取隐性知识的机会，人们遇到的具体经验决定了人们获取隐性知识的可能性。知识的获得通常发生在与个体相关经验的某些反馈之后。当提供及时和完整的反馈时，个体能够更加有效地在特定行为和结果之间产生概念性的联结，也就是说一个非正式的心理模型被建立起来以便于发展适当的产生式系统。隐性知识是一种程序性知识，因此，有反馈的经验有助于隐性知识的获得，但是反馈的类型对隐性知识获得的效果有所不同。

本研究结果表明，三种反馈条件下，答案反馈条件下个体隐性知识提高的效果要好于解题思路反馈和抽象规则反馈条件下的效果，而解题思路反馈条件下的某些客观指标上隐性知识提高的效果又好于抽象规则反馈组。

答案反馈给被试提供的是关于正确答案的信息，被试可以从具有详细步骤的答案中归纳出隐含的抽象知识，并揣摩其中的产生式规则。尽管答案反馈条件下，规则不是直接呈现给被试，但是却给被试提供了模拟的情境，这有助于被试隐性知识的获得和水平的提高。答案反馈给被试提供的是关于任务的性能、特征等，即结果是怎样产生的。解题思路反馈对结果的产生具有较为详细和直观的解释，有利于被试直接获取信息，但本研究中的被试均为低水平被试，解题思路反馈加重了他们的认知负荷，从而降低了学习效果。抽象规则由于缺乏具体领域的情境信息，因而被试难以建立本领域的特定行为和结果之间的概念性联结，从而影响了隐性知识的获得和水平提高的效果。