The Automata Learning Tool
Author
Mortensen, Morten Stig
Term
4. term
Education
Publication year
2019
Submitted on
2019-05-31
Pages
29
Abstract
Denne afhandling udvider et tidligere semesterprojekt om et læringsværktøj til automatteori. Den rapporterer et lille klasseeksperiment, der skulle afprøve hypotesen om, at værktøjet er lige så godt eller bedre end traditionelle papir-og-blyant-øvelser for studerende, der netop er introduceret til emnet. Elleve studerende på et introduktionskursus gennemførte et forløb med test–øvelse–test–øvelse–test, hvor grupperne byttede mellem medier (værktøj vs. papir) i korte sessioner. Testopgaverne dækkede mængdeoperationer, spørgsmål til en given deterministisk endelig automat (DFA) og konstruktion af DFA’er, og læringsudbytte blev målt som pointsforskelle mellem testene. I modstrid med hypotesen viste resultaterne større forbedringer efter papir-og-blyant-øvelser end efter brug af værktøjet. Forfatterne reflekterer over forsøgsdesignet og ønskede også indsigt i deltagernes mediepræferencer. På trods af dette videreudvikles værktøjet for at støtte forståelse gennem visualisering og automatisk kontrol af konstruktioner: Ud over DFA understøtter det nu også ikke-deterministiske endelige automater (NFA) og pushdown-automater (PDA). Afhandlingen gennemgår den nødvendige teori, beskriver implementeringerne for NFA og PDA samt deres test, og afslutter med diskussion, konklusion og ideer til fremtidigt arbejde.
This thesis extends a prior semester project on an automata learning tool. It reports a small classroom experiment designed to test the hypothesis that the tool is at least as effective as traditional paper-and-pencil practice for students newly introduced to the topic. Eleven students in an introductory course completed a test–practice–test–practice–test sequence, alternating between media (tool vs. paper) in short sessions. The tests covered set operations, questions about a given deterministic finite automaton (DFA), and construction of DFAs, and learning gains were measured as point differences across tests. Contrary to the hypothesis, results showed larger improvements following paper-and-pencil exercises than after using the tool. The authors reflect on the experimental setup and also sought insight into participants’ media preferences. Despite these findings, the tool was further developed to support understanding through visualization and automatic checking of constructions: beyond deterministic finite automata (DFA), it now also handles non-deterministic finite automata (NFA) and pushdown automata (PDA). The thesis reviews the necessary theory, details the NFA and PDA implementations and their testing, and concludes with discussion and ideas for future work.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents