Visualisierung von Lösungsversuchen auf einer Programmierübungsplattform mittels schrittweise durchlaufbaren Kontrollflussgraphen

Abstract

Diese Bachelorthesis befasst sich mit der Entwicklung eines Systems für eine Programmierübungsplattform, das es ermöglichen soll, die auf der Plattform abgegebenen Lösungsversuche zu visualisieren. Dazu soll der Ablauf des Lösungsversuchs als Kontrollflussgraph dargestellt werden. Der Graph soll für vorgegebene Werte schrittweise durchlaufbar sein. Die Belegung der Variablen sowie die Inhalte von Sammlungen und 1- und 2-dimensionalen Arrays sollen in jedem Schritt angezeigt werden. Dafür werden die präattentive Wahrnehmung und die Gestalttheorie als Aspekte der menschlichen Wahrnehmung vorgestellt, die berücksichtigt werden sollen. Außerdem wird die Programmierübungsplattform und deren Struktur vorgestellt, nach der sich der Entwurf des Systems richtet. Im Anschluss wird untersucht, nach welchen Kriterien Informationsvisualisierungen gestaltet werden können, um dem Nutzer die präsentierten Daten angemessen zu übermitteln. Schließlich wird untersucht, wie der pädagogische Wert dieser Visualisierung, insbesondere für Programmieranfänger, erhöht werden kann. Auf Grundlage der präsentierten Erkenntnisse wird ein Entwurf vorgestellt, der diesen gerecht wird. Abschließend wird auf interessante Details der Implementierung eingegangen und das entwickelte System mit realen Daten getestet.

This bachelor thesis deals with the development of a system for a programming practice platform, which should make it possible to visualize the solution attempts submitted to the platform. For this purpose, the solution attempt is to be represented as a control flow graph. The graph will be stepwise traversable for given values. The values of variables as well as the contents of collections and 1- and 2-dimensional arrays shall be displayed in each step. For this purpose, preattentive perception and Gestalt theory are introduced as aspects of human perception that shall be considered. In addition, the programming exercise platform and its structure are presented, according to which the design of the system is based. Next, the criteria by which information visualizations can be designed to appropriately convey the presented data to the user are examined. Afterwards, it is examined how the pedagogical value of this visualization can be increased, especially for novice programmers. Based on the presented findings, a design is presented that satisfies them. Finally, interesting details of the implementation are discussed and the developed system is tested with real data.