ÄûÃʵ¼º½

Väitöskirjan nimi: Towards Automated Programming Feedback with Open-Weight Language Models (title changed on 19.1.2026)

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Charles Koutcheme
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: professori Teemu Roos, Helsingin yliopisto
Kustos: professori Mikko Kivelä, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu 

Ohjelmointia opettelevien opiskelijoiden määrä kasvaa jatkuvasti, ja kasvavan opiskelijajoukon tehokas tukeminen on ollut jo pitkään haaste tietotekniikan opetuksessa. Vaikka opettajien tarjoama opetus ja ohjaus ovat korvaamattomia, oikea-aikaisen ja henkilökohtaisen palautteen antaminen ei skaalaudu suurille ohjelmointikursseille.

Viimeaikaiset kehitysaskeleet suurissa kielimalleissa ovat avanneet uusia mahdollisuuksia tekoälyavusteisten opetusassistenttien käyttöönottoon. Tunnetuimmat mallit ovat kuitenkin saatavilla vain suljettujen ja maksullisten rajapintojen kautta, mikä herättää kysymyksiä kustannuksista, toiminnallisesta autonomiasta sekä pitkäaikaisesta riippuvuudesta. Avoimen painotuksen mallit, jotka ovat vapaasti ladattavissa, tarjoavat tähän vähemmän tunnetun vaihtoehdon.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan, miten avoimia kielimalleja voidaan hyödyntää erityisesti ohjelmoinnin opetuksessa. Työ keskittyy pieniin kielimalleihin, joita voidaan ajaa rajallisella laitteistolla tai suoraan opiskelijoiden omilla tietokoneilla. Työssä käsitellään kolmea keskeistä haastetta: miten mallit saadaan korjaamaan opiskelijoiden ohjelmia pedagogisesti mielekkäillä tavoilla, miten palautteen laatua voidaan arvioida automaattisesti ilman ihmisarviointia sekä miten mallien kyvykkyyttä voidaan parantaa ilman kalliita, ihmisten tuottamia opetusaineistoja.

Väitöskirjassa esitellään kolme kontribuutiota, jotka yhdistävät ohjelmoinnin opetuksen, ohjelmistotekniikan sekä kielimallien tutkimuksen. Ensinnäkin kielimalleja yhdistetään perinteisiin ohjelmankorjausmenetelmiin, ja osoitetaan, miten mallit voivat korjata virheellistä opiskelijakoodia säilyttäen koodin oikeat osat. Toiseksi esitellään kaksi palautteen laadun arviointikehystä: kielimalli tuomarina -lähestymistapa sekä menetelmä, jossa ohjelmankorjaussuorituskykyä hyödynnetään palautteen laadun sijaismittarina. Keskeisenä havaintona osoitetaan, että automaattisesti mitattava ohjelmankorjauskyky korreloi palautteen laadun kanssa. Kolmanneksi esitellään vahvistusoppimiseen ja preferenssioptimointiin perustuvia menetelmiä pienten kielimallien pedagogisen kyvykkyyden parantamiseksi.

Empiiristen arviointien perusteella pienet kielimallit voivat lähestyä suurten kaupallisten järjestelmien palautteen laatua. Tulokset ovat merkityksellisiä toimijoille, jotka kehittävät kestäviä ja saavutettavia tekoälyavusteisia opetustyökaluja.

Avainsanat: Ohjelmoinnin opetus, automaattinen palaute, kielimallit, ohjelmankorjaus, tietotekniikan opetuksen tutkimus, koneoppiminen opetuksessa

Yhteystiedot:  

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): .