第三节 学习材料对编程质量提高的影响
一、研究目的
隐性知识是个体在实践活动中获得的，也就是个体在实践活动过程中经由内隐学习或外显学习的途径而获得。前面的研究表明，个体已有的隐性知识对计算机程序的编写质量存在明显的影响，而计算机编程方面隐性知识的获得往往通过编程练习、学习别人已编写好的程序样例等途径获得。所以，本研究拟探讨不同学习材料对个体计算机编程质量提高的影响，即考察不同学习材料对被试隐性知识获得的影响效果。
二、研究方法
（一）被试
华中科技大学交通学院大二本科生71名。提交数据71份，剔除未在规定时间内完成实验任务的数据9份，剩下有效数据62份。样例材料组被试22名，规则材料组被试19名，语法材料组被试21名。男性55名，女性5名，性别缺失2名，详细情况见表7－7。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7－7 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语法材料；②规则材料；③样例材料。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。自变量分别为语法材料、规则材料、样例材料，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语言显性知识问卷、学习材料以及一道C语言编程题。
学习材料有三种，即语法、规则、样例三种学习材料。其中语法材料内容为学习阶段练习题中需用到的书本上的语法知识；规则材料内容为学习阶段练习题中需用到的解题思路和简要语法提示；样例材料内容则为学习阶段练习题的参考代码。
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，涉及课本上提及的知识点，通过课本学习均可获得的知识。
C语言编程题如下：
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
实验分为三个阶段。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，将被试随机分配到不同的学习材料小组，让被试学习相关学习材料，学习时间为15分钟。在第三个阶段，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、结果分析
（一）被试在显性知识方面的比较
根据收集的数据，对三组被试在显性知识上的得分进行分析，结果表明，三组被试在显性知识的得分上不存在显著性差异（F＝0．736，p＞0．05），因此，三组被试在对C语言程序设计显性知识的掌握上不存在显著性差异。具体情况见表7－8。
表7－8 被试显性知识成绩的差异分析
（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非常一致，一致性系数（Cronbachα）分别为0．8780、0．8555、0．8078、0．66310、0．8119，具体情况见表7－9。
表7－9 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成绩的评定具有较高信度。
（三）被试在完成编程任务质量上的差异
本研究中，被试在各个因变量上的成绩采用三位专家评定成绩的平均数，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。三组被试在程序设计五个指标上的描述统计结果见表7－10。我们对三组被试的成绩进行One－Way ANOVA方差分析，结果表明，三组被试的五项指标的成绩均存在显著性差异。
表7－10 三组被试在程序各指标上的差异
（续表）
数据分析表明，样例材料组、规则材料组和语法材料材料组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方面均存在显著性差异，显著性水平均小于0．01。
以被试的显性知识成绩作为协变量对三组被试程序质量的五个指标进行差异分析，结果表明，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方面均存在显著性差异，显著性水平均小于0．01。具体数据见表7－11。
表7－11 三组被试在程序各指标上的差异分析
（续表）
通过进一步多重比较发现，在程序的正确性方面，样例材料组的成绩高于规则材料组和语法材料组，而规则材料组成绩则又高于语法材料组；样例材料组和规则材料组、语法材料组之间具有显著性差异，显著性水平均小于0．01，但规则材料组和语法材料组之间不存在显著性差异，显著性水平大于0．05。
在程序的编程风格上，样例材料组的成绩高于规则材料组和语法材料组，而规则材料组的成绩又高于语法材料组；样例材料组和规则材料组、语法材料组之间具有显著性差异，显著性水平分别为0．045和0．000，但规则材料组和语法材料组之间没有显著性差异，显著性水平为0．119。
在程序的代码效率方面，样例材料组的成绩高于规则材料组和语法材料组，规则学习组的成绩则高于语法学习组的成绩；样例材料组和规则材料组、语法材料组之间具有显著性差异，显著性水平为0．016和0．000，规则材料组和语法材料组之间则接近显著性差异，显著性水平为0．059。
在程序的健壮性方面，样例材料组和规则材料组之间不存在显著性差异，显著性水平大于0．05，但与语法材料组之间则存在显著性差异，显著性水平小于0．01；规则材料组和语法材料组之间没有显著性差异，显著性水平大于0．116。
在程序的可扩展性上，样例材料组的成绩高于规则材料组和语法材料组，而规则材料组的成绩又高于语法材料组；但样例材料组和规则材料组之间不存在显著性差异，显著性水平大于0．05，和语法材料组之间又存在显著性差异，显著性水平小于0．001；规则材料组和语法材料组之间具有显著性差异，显著性水平小于0．01。具体分析数据见表7－12。
表7－12 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，样例材料组被试所用的时间最少，而语法材料组被试完成实验任务所需的时间最多，平均为45．38分钟。进一步对不同学习材料小组被试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不存在显著性差异，F＝1．919，p＝0．156，见表7－13。
表7－13 被试完成编程任务所需时间的差异分析
四、讨论
本实验的主要目的是考察不同的学习材料对个体隐性知识获得和水平提高的影响，也就是检验学习材料不同的条件下，个体隐性知识水平提高的效果。从实验的结果来看，在样例材料条件下被试隐性知识提高的效果最好，规则材料条件次之，而语法材料条件下被试隐性知识提高的效果最差。这表明样例材料的学习对隐性知识的获得具有积极影响，能促进隐性知识的获得和水平的提高。
样例，又称例子或范例，是一种能够例说或表征较为抽象的概念原理的相对具体的实体，能够展示同一类事物性质的样本，或值得模仿的榜样。一般而言，样例可以说明一类问题的解法、例释一个概念、例说一个原理或例示一个公式及其用法，既能起到例示解决同类问题的解法原理和规则的作用，又能起到解释和说明概念、原理或公式内涵的作用，还能起到样板或示范作用。[12]样例具体到实践领域，就是该领域知识和技能的学习样例，包括了具体解题步骤的例题，它呈现给学习者的是隐性知识高水平者问题解决的模式。学习者在问题解决时的记忆中有了一定的图式，如果遇到图式可以适用的问题，就有可能以更大的组块记忆问题状态，也能把问题直接归入已有的认知机构，直接用强方法解决问题，而不是使用手段—目标分析这种弱方法，从而有助于减轻认知负荷，同时也有助于问题解决，还有助于新图式的获得。样例学习是隐性知识获得的重要手段，它通过已设计好的样例，将问题的初始状态、中间状态、目标状态以及从一种状态转换成另一种状态所适用的算子等，均呈现给被试，被试从该样例中归纳出隐含的抽象知识从而获得隐性知识。在样例学习过程中，被试需从具有详细步骤的事例中归纳出隐含的抽象知识，产生式规则隐含在样例中的，需要被试去归纳和揣摩。尽管样例条件下，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，这些都有助于被试隐性知识的获得和提高。
规则材料给被试提供了解决编程问题的规则，这种规则主要是以程序性知识的方式呈现，提供了隐性知识高水平个体在解决具体编程问题时的思路以及思考问题的方式，虽然这些材料对被试完成编程任务所具有的解题思想起到较大的帮助作用，但是这些材料对他们在模拟解决问题方面的帮助却不如样例学习材料，也就是说被试在理解这编程规则的时候缺乏与情境的交互作用，从而削弱了规则对完成编程任务的帮助。语法材料呈现的主要内容是关于解决编程任务所需要的全部基础知识，主要是一种陈述性的知识，这些知识是被试解决编程任务所必备的基础知识，但是由于缺乏具体情境的模拟和解题规则的学习，语法材料对被试完成实验任务的帮助却远远不如样例材料和规则材料。
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