Ανάπτυξη και επικύρωση εργαλείου αξιολόγησης υπολογιστικής σκέψης μαθητών γυμνασίου

Abstract

The term Computational thinking (CT) has been initially used by Papert in 1980, Wing has given a definition and description in 2006 and since then there have been several definitions of CT. Some argue that CT is the physical evolution of algorithmic thinking, as described during the decade of 1950’s kai 1960’s, and nowadays algorithmic thinking is a dimension of CT, amongst others, like abstraction, evaluation, decomposition, logic and generalization. Throughout the last years, apart from several CT definition attempts, many countries have attempted the reformation of their curricula in order to integrate CT, and the very first attempts took place for computer science in countries such as the U.S.A. and in the U.K which proceeded to the change of ICT curriculum to a Computing curriculum. There is still no consensus on the definition of CT, however there is a general acceptance that basic concepts and method from Computer Science, which form CT, nowadays have invaded and changed thought processes in almost all disciplines. Consequently, these can be implemented in education, in the relevant computer science courses, as well as in other subjects. There are already suggestions with resources towards this direction, as well as studies about the teachers’ training, for both those that are already working and those that are still studying (pre-service teachers), so they could manage all requisitions of the undertaking of the CT implementation in their everyday teaching activities. Apart from teaching and teachers’ training, as well as the reassurance of the resources that are necessary for efficient instructing, a CT assessment framework is necessary for the scientific and educational community to be able to decide and argue about the efficiency of the educational interventions. Within our study’s context, we reviewed literature from the field of CT for the last years, resulting to a literature review about its assessment, which has initially brought up several interesting conclusions. Based on this research, we continued with the study, design, creation and validation of a CT assessment tool entitled DACT (by the name of our attempt - Development and Assessment of Computational Thinking), which we have to ambition to become our contribution to the scientific and education community. The CT assessment tool DACT which has been designed, created and validated within this research, is a unique assessment tool for students 11-14 y.o., taking into consideration the six dimensions of CT (algorithmic thinking, evaluation, decomposition, generalization and patterns, abstraction and logic), not related to a programming environment and been administered in digital or hard copy form, and taking all this into consideration DACT consists our contribution to the scientific community. Our project is hosted by the Department of Primary Education of the University of Thessaly and can be accessed online at its website https://dact.pre.uth.gr/.

Η υπολογιστική σκέψη (ΥΣ) (computational thinking) αναφέρθηκε αρχικά ως όρος από τον Papert το 1980, ορίστηκε αναλυτικά από την Wing το 2006 κι έκτοτε έχουν υπάρξει αρκετοί ορισμοί της. Αρκετοί υποστηρίζουν ότι είναι η φυσική εξέλιξη της αλγοριθμικής σκέψης, όπως αυτή αναφερόταν κατά τις δεκαετίες του 1950 και 1960, και πλέον η αλγοριθμική σκέψη είναι μια συνιστώσα της υπολογιστικής σκέψης, μέσα σε άλλες που την συνθέτουν, όπως είναι η αφαίρεση, η αξιολόγηση, η αποσύνθεση, η λογική και η γενίκευση. Τα τελευταία χρόνια εκτός από διάφορους ορισμούς που δόθηκαν, έχει γίνει προσπάθεια σε αρκετές χώρες να αναμορφωθούν προγράμματα σπουδών ώστε να συμπεριλάβουν την υπολογιστική σκέψη, με τις πρώτες προσπάθειες να καταγράφονται σε προγράμματα σπουδών της επιστήμης υπολογιστών σε χώρες όπως οι Η.Π.Α., αλλά και στην αλλαγή του προγράμματος σπουδών των ΤΠΕ σε πρόγραμμα σπουδών του υπολογισμού στο Ηνωμένο Βασίλειο. Αν και δεν υπάρχει ακόμα σύμπνοια απόψεων στον ορισμό της ΥΣ, υπάρχει όμως γενική παραδοχή ότι οι βασικές αρχές και μέθοδοι της επιστήμης υπολογιστών που συνθέτουν την υπολογιστική σκέψη πλέον διατρέχουν και αλλάζουν τον τρόπο σκέψης σε όλα τα επιστημονικά πεδία. Ως επακόλουθο, μπορούν να εφαρμοστούν στην εκπαίδευση τόσο στα σχετικά μαθήματα πληροφορικής αλλά και σε άλλα αντικείμενα εκτός της επιστήμης υπολογιστών. Υπάρχουν ήδη προτάσεις υλικού προς αυτή την κατεύθυνση, όπως επίσης και μελέτες σχετικά με την επιμόρφωση των εκπαιδευτικών, τόσο για αυτούς που ήδη εργάζονται όσο και για αυτούς που εκπαιδεύονται ακόμα, ώστε να μπορέσουν να ανταπεξέλθουν στις απαιτήσεις του εγχειρήματος της ενσωμάτωσης της υπολογιστικής σκέψης στις καθημερινές εκπαιδευτικές τους δραστηριότητες. Εκτός από την διδασκαλία και την προετοιμασία των εκπαιδευτικών, αλλά και την εξασφάλιση των όποιων πόρων χρειάζονται για να διεξαχθεί η διδασκαλία, είναι απαραίτητο να υπάρξει πλαίσιο αξιολόγησης για να μπορεί η επιστημονική και εκπαιδευτική κοινότητα να αποφαίνεται για την αποτελεσματικότητα των διδακτικών παρεμβάσεων. Στο πλαίσιο της μελέτης μας επισκοπήσαμε αναλυτικά το χώρο της ΥΣ τα τελευταία χρόνια καταλήγοντας σε μια βιβλιογραφική έρευνα για την αξιολόγησή της, η οποία μας έδειξε αρκετά ενδιαφέροντα αρχικά συμπεράσματα. Βασιζόμενοι στην έρευνα προχωρήσαμε στη μελέτη, δημιουργία και επικύρωση ενός εργαλείου αξιολόγησης της ΥΣ με τίτλο DACT (όπως ονομάζεται η όλη μας προσπάθεια – Development and Assessment of Computational Thinking) το οποίο φιλοδοξούμε να αποτελέσει την συνεισφορά μας στην επιστημονική και εκπαιδευτική κοινότητα. Το εργαλείο αξιολόγησης της ΥΣ DACT το οποίο σχεδιάστηκε, υλοποιήθηκε και υποβλήθηκε σε ελέγχους επικύρωσης μέσα από την παρούσα έρευνα, αποτελεί μοναδικό εργαλείο αξιολόγησης ΥΣ μαθητών συγκεκριμένης ηλιακής ομάδας (11-14 ετών) που λαμβάνει υπόψη του τις έξι διαστάσεις της ΥΣ (αλγοριθμική σκέψη, αξιολόγηση, αποσύνθεση, γενίκευση και μοτίβα, αφαίρεση και λογική), που δεν συνδέεται με προγραμματιστικό περιβάλλον και που μπορεί να χορηγηθεί σε ψηφιακή ή σε έντυπη μορφή, και υπό αυτό το πρίσμα αποτελεί τη συνεισφορά μας στην επιστημονική κοινότητα. Η όλη μας προσπάθεια φιλοξενείται στο Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας στον ιστότοπο https://dact.pre.uth.gr/.