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面向迭代式问题解决建模的数据集

A Dataset for Modeling Iterative Problem-Solving

Fagun Patel · Sang T. Truong · Duc Q. Nguyen · Kazunori Fukuhara · Benjamin W. Domingue · Sanmi Koyejo · et al.

中文摘要

迭代式问题解决是一个序列建模任务:每次尝试中,求解者接收反馈并决定如何修改方案。预测多次尝试之间表现的提升、停滞或回落,是理解人类学习者与自主智能体迭代学习过程的核心问题。除了结果之外,建模哪些错误会持续存在、策略如何随尝试轮次转变,能进一步揭示序列学习的内在机制。研究这些动态需要观察大量求解者的尝试、接收反馈与修订过程。带有自动评分的编程课程恰好提供这一场景:学生迭代地向测试集提交代码并获得每轮反馈。基于此,本文构建了 CodeInsight 数据集,涵盖两个学年两门 C++ 入门课程的 3,286 名本科生超过 300 万次提交,包含测试用例级结果、时间戳与源代码。在此数据集上,本文建立了统一校准与评分协议下的基准测试,涵盖参数化、序列式与生成式三类模型,包括一个通过离散隐变量刻画求解者特征的循环状态空间模型(RSSM),以及一个生成显式方案的 LLM 预测器。在四门课程中的三门上,改造后的 RSSM 取得了最高的预测准确率。LLM 预测器准确率较低,但能在每次尝试时生成完整提交,便于直接分析失败模式。研究发现,模型自身的代码能力与其在此设定下的预测性能呈负相关,LLM 更适合被理解为基于上下文的生成式求解者,而非求解者行为的忠实预测器。代码与数据集可应请求公开。

关键要点

  1. 01针对迭代式问题解决中表现升降与错误演化的序列建模空白,构建了 CodeInsight 数据集,包含 3,286 名本科生超过 300 万次 C++ 课程提交及细粒度反馈
  2. 02统一校准与评分协议下,对比参数化、序列式与生成式三类模型,涵盖改造后的 RSSM 与 LLM 预测器
  3. 03改造后的 RSSM 在四门课程中的三门上取得最强预测准确率,LLM 预测器则因能生成完整提交而支持失败模式分析
  4. 04模型代码能力越强,其对该场景下求解者行为的预测准确率反而越低,表明 LLM 在此任务上更适合作为生成式求解者而非行为预测器

解读

尚无解读。

原始英文摘要

arXiv:2609.00940v2 Announce Type: replace Abstract: Solving problems through repeated attempts is a sequential modeling task: at each step, the solver receives feedback and decides how to revise their solutions. Predicting whether performance improves, plateaus, or regresses across attempts is central to understanding any iterative problem-solving process in both human learners and autonomous agents. Beyond outcomes, modeling what errors persist and how strategies shift across attempts provides deeper insight into the mechanics of sequential learning. Studying these dynamics requires observing many solvers as they attempt, receive feedback, and revise. Programming courses with automated grading provide this setting, as students iteratively submit code to test suites and receive feedback on every attempt. We therefore curate CodeInsight, a large-scale dataset of over 3 million submissions from 3,286 undergraduates across 2 introductory C++ courses in 2 academic years, with test-case-level outcomes, timestamps, and source code. On this dataset, we build a benchmark that evaluates models spanning parametric, sequential, and generative traditions under a shared calibration-and-scoring protocol, including a Recurrent State Space Model (RSSM) adapted to track solver characteristics through discrete latent variables and an LLM-based predictor that generates explicit solutions. The adapted RSSM achieves the strongest predictive accuracy on three of the four courses. The LLM predictor is less accurate but produces full submissions at each attempt, enabling direct analysis of failure modes. We find that the model's coding proficiency is inversely related to predictive performance in this setting, with the LLM better understood as a generative solver conditioned on context rather than a faithful predictor of solver behavior. We publicly release our code and the dataset on request to facilitate future research.

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