Computational thinking through programming

Abstract

Η Υπολογιστική Σκέψη (ΥΣ) μέσω προγραμματισμού προσελκύει αυξημένη προσοχή τα τελευταία χρόνια, καθώς θεωρείται ιδανικό μέσο για την ανάπτυξη των δεξιοτήτων του 21ου αιώνα. Πρωτοβουλίες Υπολογιστικής Σκέψης έχουν αναδυθεί σε όλο τον κόσμο και ταυτόχρονα παρατηρείται ταχεία αύξηση των σχετικών ερευνητικών μελετών. Η συσσώρευση πληθώρας ερευνών οδηγεί στην ανάγκη για ένα εννοιολογικό μοντέλο Υπολογιστικής Σκέψης που θα μπορούσε να χαρτογραφήσει τον τομέα, διευκολύνοντας την ολοκληρωμένη κατανόηση των προκλήσεων του. Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι α) η ανάπτυξη ενός εννοιολογικού μοντέλου βασισμένου σε μια συστηματική βιβλιογραφική επισκόπηση που χαρτογραφεί την Υπολογιστική Σκέψη μέσω προγραμματισμού στην υποχρεωτική και στην τριτοβάθμια εκπαίδευση και β) η διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ ορισμένων στιγμιότυπων του μοντέλου, συγκεκριμένα των επιδράσεων της στρατηγικής μάθησης σκαλωσιάς και της στάσης προς στον προγραμματισμό, στην ανάπτυξη της Υπολογιστικής Σκέψης των μαθητών. Όσον αφορά τον πρώτο στόχο της παρούσας διδακτορικής διατριβής, το προτεινόμενο εννοιολογικό μοντέλο Υπολογιστικής Σκέψης μέσω Προγραμματισμού στην υποχρεωτική εκπαίδευση προκύπτει από τη σύνθεση 101 μελετών και τον προσδιορισμό των Περιοχών Υπολογιστικής Σκέψης και των μεταξύ τους σχέσεων. Το προτεινόμενο μοντέλο αποτελείται από έξι Περιοχές Υπολογιστικής Σκέψης (συγκεκριμένα: Γνωσιακή Βάση, Στρατηγικές Μάθησης, Αξιολόγηση, Εργαλεία, Παράγοντες και Ανάπτυξη Ικανοτήτων) και τις σχέσεις τους. Ορισμένες από τις σχέσεις μεταξύ των περιοχών δεν έχουν ακόμη διερευνηθεί επαρκώς στη βιβλιογραφία, όπως ποιες στρατηγικές μάθησης επιτρέπουν την ανάπτυξη της Υπολογιστικής Σκέψης. Το αναθεωρημένο μοντέλο για την τριτοβάθμια εκπαίδευση προέρχεται από μια συστηματική χαρτογράφηση 41 μελετών. Αυτό το μοντέλο περιλαμβάνει τις ίδιες περιοχές Υπολογιστικής Σκέψης και σχέσεις με το μοντέλο που αναπτύχθηκε για την υποχρεωτική εκπαίδευση. Ωστόσο, τα δύο μοντέλα διαφέρουν σε επίπεδο υπο-περιοχών. Η Περιοχή Γνωσιακής Βάσης, η Περιοχή Αξιολόγησης και η Περιοχή Εργαλείων έχουν εξελιχθεί σημαντικά κατά τη διάρκεια των ετών, ενώ η Περιοχή Ανάπτυξης Ικανοτήτων μόλις πρόσφατα εμφανίστηκε. Επιπλέον, η εισαγωγή της Υπολογιστικής Σκέψης στους φοιτητές των Παιδαγωγικών Τμημάτων σε σχέση με των υπολοίπων, διαφέρει κυρίως ως προς τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται και τα στοιχεία Υπολογιστικής Σκέψης που αξιολογούνται. Όσον αφορά τον δεύτερο στόχο, οι μαθητές εισήχθησαν στην Υπολογιστική Σκέψη υπό δύο διακριτές πειραματικές συνθήκες: μια έκδοση ενός παιχνιδιού Υπολογιστικής Σκέψης με χαρακτηριστικά σκαλωσιάς και μια έκδοση του ίδιου παιχνιδιού, όπου τα χαρακτηριστικά σκαλωσιάς απουσιάζουν. Τα αποτελέσματα αναφέρουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των βαθμολογιών Υπολογιστικής Σκέψης πριν από την παρέμβαση και μετά την παρέμβαση για όλους τους μαθητές και στατιστικά σημαντική βελτίωση στα μαθησιακά αποτελέσματα υπέρ της πειραματικής ομάδας σκαλωσιάς. Επιπλέον, η μελέτη υπέθεσε ότι οι στάσεις προς τον προγραμματισμό θα είχαν αντίκτυπο στην Υπολογιστική Σκέψη των μαθητών. Αν και αυτή η υπόθεση δεν έχει επιβεβαιωθεί, τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι μαθητές που έχουν λιγότερο θετική στάση προς τον προγραμματισμό θα μπορούσαν να επωφεληθούν ιδιαίτερα από τις στρατηγικές σκαλωσιάς στα παιχνίδια Υπολογιστικής Σκέψης.