从可视化编程到多模态编程：设计一个将分解思维外化的界面供初学者使用

分解是将复杂问题分解为可管理部分的过程，是计算思维的基础组成部分，但对初学者来说仍然具有挑战性。我们提出Spark，这是一个多模态编程接口，通过将用户阐述的目标组织成结构化步骤并通过可触摸机器人执行，使分解思维外部化，使分解可见且可检查。Spark的设计由理论驱动，其用户界面对齐三种分解原理：实质性、关系性和功能性分解。在使用20名成年初学者的研究中，我们将Spark与Scratch（一种基于块的可视化编程教育界面）进行了比较。虽然两个系统都与参与者自述分解技能的改进相关，但只有Spark与客观评估的可衡量收益相关，并且在首次体验时具有显著更高的任务成功率，同时保持可比较的工作量和完成时间。参与者报告说，将通常隐藏的分解过程外部化使编程更加具体化和激励人心。这些发现强调了多模态交互在塑造初学者分解体验中的互补作用，为旨在支持推理过程外部化的交互式编程界面的设计提供了信息。更广泛地说，我们的工作为学习人机交互领域做出了贡献，展示了多模态交互如何负责任地整合以支持推理、促进反思和促进计算领域的公平参与。