Pedagogy and usability in interactive algorithm visualizations: Designing and evaluating CIspace
Notice bibliographique
Résumé
Interactive algorithm visualizations (AVs) are powerful tools for teaching and learning concepts that are difficult to describe with static media alone. However, while countless AVs exist, their widespread adoption by the academic community has not occurred due to usability problems and mixed results of pedagogical effectiveness reported in the AV and education literature. This paper presents our experiences designing and evaluating CIspace, a set of interactive AVs for demonstrating fundamental Artificial Intelligence algorithms. In particular, we first review related work on AVs and theories of learning. Then, from this literature, we extract and compile a taxonomy of goals for designing interactive AVs that address key pedagogical and usability limitations of existing AVs. We advocate that differentiating between goals and design features that implement these goals will help designers of AVs make more informed choices, especially considering the abundance of often conflicting and inconsistent design recommendations in the AV literature. We also describe and present the results of a range of evaluations that we have conducted on CIspace that include semi-formal usability studies, usability surveys from actual students using CIspace as a course resource, and formal user studies designed to assess the pedagogical effectiveness of CIspace in terms of both knowledge gain and user preference. Our main results show that (i) studying with our interactive AVs is at least as effective at increasing student knowledge as studying with carefully designed paper-based materials; (ii) students like using our interactive AVs more than studying with the paper-based materials; (iii) students use both our interactive AVs and paper-based materials in practice although they are divided when forced to choose between them; (iv) students find our interactive AVs generally easy to use and useful. From these results, we conclude that while interactive AVs may not be universally preferred by students, it is beneficial to offer a variety of learning media to students to accommodate individual learning preferences. We hope that our experiences will be informative for other developers of interactive AVs, and encourage educators to exploit these potentially powerful resources in classrooms and other learning environments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,029 | 0,099 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,005 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».