On the Road to a Software Profession: Students Experiences of Concepts and Thresholds

Abstrakt

På väg mot en profession som utvecklare av mjukvara

Tidigare studier har visat att det är vanligt att universitetsstudenter har problem med att lära sig ämnet datavetenskap. Framförallt har forskningen intresserat sig för studenters svårigheter med att lära sig programmering vilket är ett ämnesområde som förutsätter god förståelse av en mängd begrepp samt praktiska färdigheter. Det har bland annat visat sig att studenter har problem med att skriva, läsa, korrigera och designa programkod. Framförallt har studierna intresserat sig för studenters förmågor och problem under den tidigare delen av sin utbildning.De flesta som studerar på utbildningsprogram med datavetenskap som huvudämne är inriktade mot att arbeta professionellt med programvara när de är färdiga med sin utbildning. Forskning på akademiskt utbildade professionella programmerare har påvisat att de som nyanställda hade kunskapsluckor som de var tvungna att komplettera på egen hand. Det är alltså viktigt att undersöka hur de studenter som studerar dataämnen kan förberedas bättre inför sin framtida profession, för att underlätta övergången till yrkeslivet.För att öka förståelsen om lärande i datavetenskap och hur man bättre kan förbereda studenter för de krav som ställs i det professionella yrkeslivet, har två olika ansatser använts för att studera studenters relation till olika datavetenskapliga begrepp.I det första temat har en internationellt sammansatt forskargrupp undersökt vilka begrepp och företeelser inom datavetenskap som studenter uppfattar som särskilt utmärkande. Som teoretisk inramning använde gruppen en relativt oprövad teori om lärande och undervisning som framför en hypotes om förekomsten av så kallade tröskelbegrepp inom olika discipliner. Dessa karakteriseras av att de kan upplevas som problematiska, transformerande, oåterkalleliga, integrerande för den som ska lära sig och ibland markerar de ut ämnets gränser gentemot andra discipliner. Med denna definition som verktyg söktes empiriska belägg för existensen av sådana begrepp inom ämnet datavetenskap. Huvudsakligen har kvalitativa metoder använts och data samlades in genom enkäter, informella och semistrukturerade intervjuer, begreppsdiagram, samt skrivna berättelser om studenters erfarenheter av lärande inom datavetenskap.Det andra temat knyter nära an till studierna om tröskelbegrepp, men här har istället ett fenomenografiskt angreppssätt använts för att försöka förstå variationen i hur studenter uppfattar begrepp och andra företeelser. Fenomenografi är en kvalitativ forskningsansats som vill förstå på vilka kvalitativt skilda sätt ett fenomen beskrivs av en grupp av individer, och syftet är bland annat att kunna använda resultaten i undervisningssammanhang. Till skillnad från det första temat har den här forskningen inriktat sig på att undersöka på vilka olika sätt som studenter ser på olika yrkesmässigt relaterade fenomen för att bilda en uppfattning om hur förberedda studenterna är för yrkeslivets krav. De begrepp som valdes ut relaterar till utveckling och underhåll av programvara, mjukvarusystem, objektorientering, klassdiagram, samt Java-interface. Flera av dessa begrepp tillhör de områden där den tidigare forskningen hade påvisat kunskapsluckor hos nyanställda programmerare. För att samla in data om studenters olika uppfattningar har framförallt semistrukturerade forskningsintervjuer använts. I en av studierna utvecklades denna datainsamlingsmetod genom att använda ett rollspel som skulle påminna deltagarna om en professionell situation. Genom att spela rollen av en nyanställd programmerare fick informanterna i uppdrag att lösa ett problem som innebar att de skulle vidareutveckla en omfattande programvara.Genom att använda idén om tröskelbegrepp har studierna lyckats påvisa att det finns begrepp inom datavetenskap som ur studenters perspektiv är särskilt problematiska och betydelsefulla. Efter flera olika analyser av vad studenter själva berättar har ett antal sådana begrepp kunnat identifieras. Objektorientering och objektorienterad programmering var ofta återkommande begrepp. I en av undersökningarna studerades i vilken mån studenter kunde identifiera och integrera de underbegrepp som ingår i dessa övergripande områden det visade sig att en helhetsförståelse saknades. Ur data från studenter i slutet av utbildningen kunde det däremot påvisas att många av studenterna faktiskt förändras mot att börja tänka och agera mer som datavetare. Ett sätt att använda resultaten är att ta mer hänsyn till vilka begrepp som är särskilt viktiga ur studentens perspektiv. Exempelvis kan resultaten användas till att formulera lärandemål och i samband med att lärarresurser och undervisningstid ska fördelas.De fenomenografiska resultaten visar att studenterna erfor de fenomen som diskuterades i intervjuerna på ett antal kvalitativt distinkta sätt. Bland de kollektiva uppfattningar som framkom framträdde en variation, från ytliga synsätt som ofta hade en konkret karaktär, till mer avancerade förståelser som avspeglar både ett djup och ett helhetsperspektiv vilket även inbegriper yrkesmässiga aspekter. Resultaten kan användas av lärare som vill förstå hur det stoff som de lär ut kan uppfattas av sina studenter vilket leder till en kritisk reflektion över det egna sättet att se. De här insikterna kan också utnyttjas av lärare som vill hjälpa sina studenter att nå de djupare förståelsenivåerna. Jag har visat exempel på hur man kan åstadkomma detta genom att använda variationsteori, som genom att variera olika aspekter av ett fenomen hjälper den lärande att varsebli detta på nya, mer avancerade sätt. I det sammanhanget är det viktigt att överväga de professionella aspekterna av begreppen för att hjälpa studenterna att bli bättre förberedda inför sin framtida roll som professionella utvecklare av programvara.

On the Road to a Software Profession: Students Experiences of Concepts and Thresholds

Research has shown that there are gaps in knowledge between newly hired and experienced professionals and that some of these gaps are related to concepts, such as the concepts of object orientation. This problem, and the fact that most computer science majors want to work in the software industry, leads to questions regarding why these gaps exist and how students can be better prepared for their future careers. Against this background, this thesis addresses two theme-based perspectives that focus on students’ views of concepts in Computer Science.The first theme-based perspective investigated the existence of potential Threshold Concepts in Computer Science. Such concepts should be troublesome, transformative, irreversible, and integrative. Qualitative methods have been mainly used and empirical data have been collected through semi-structured interviews, concept maps, and written stories. The results identified two Threshold Concepts, suggested several more, and then described the ways in which these concepts have transformed students.The second theme-based perspective took a phenomenographic approach to find the variation in how students understand concepts related to the software profession. Data were collected via semi-structured interviews. In one study the interviews were held in connection with role-playing where students took on the role of a newly hired programmer. The results show a variety of ways to experience the addressed phenomena in the student collective, ranging from superficial views that often have a practical nature to more sophisticated understandings that reflect a holistic approach, including a professional point of view.Educators can use the results to emphasize concepts that are important from students’ perspectives. The phenomenographic outcome spaces can help teachers to reflect upon their own ways of seeing contrasted with student conceptions. I have indicated how variation theory can be applied to open more sophisticated ways of seeing, which in this context stresses the professional aspects to help students prepare for becoming professional software developers.