[論文レビュー] A Systematic Review of Computational Thinking in Early Ages

Edelberto Franco Silva, Bruno José Dembogurski+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 19, 2021

Teaching and Learning Programming参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

本システマティックレビューは、2〜5歳児を対象とした計算的思考（CT）ツールおよび教育戦略を特定・分類し、プログラミング（例：ScratchJr）、ロボット工学（例：KIBO）、遊び心をそそる学習ツールを焦点としている。2010年以降、研究の蓄積が著しく増加しており、実践的で実体験に基づく、遊び心を含むアプローチが強く重視されている。一方で、長期的でジェンダーに配慮した評価がさらに必要であり、早期CT教育の影響を強化するためのものである。

ABSTRACT

Nowadays, technology has become dominant in the daily lives of most people around the world. From children to older people, technology is present, helping in the most diverse daily tasks and allowing accessibility. However, many times these people are just end-users, without any incentive to the development of computational thinking (CT). With advances in technologies, the abstraction of coding, programming languages, and the hardware resources involved will become a reality. However, while we have not progressed to this stage, it is necessary to encourage the development of CT teaching from an early age. This work will present state of the art concerning teaching initiatives and tools on programming (e.g., ScratchJr), robotics (e.g., KIBO), and other playful tools (e.g., Happy Maps) for the development of CT in the early ages, specifically filling the gap of CT at the kindergarten level. This survey presents a systematic review of the literature, emphasizing computational and robotic tools used in preschool classes to develop the CT. The systematic review evaluated more than 60 papers from 2010 to December 2020, electing 31 papers and adding three papers from the qualitative stage. The paper's amount was classified in taxonomy to show CT's principal tools and initiates applied to children early. To conclude this survey, an extensive discussion about the terms and authors related to this research area is present.

研究の動機と目的

• 2〜5歳の幼児教育における計算的思考（CT）を促進する教育イニシャチブおよびツールを特定・分析すること。
• 幼稚園および未就学児レベルにおけるCT発達に関する研究ギャップを埋めること。
• 早期CT教育で最も一般的に使用されているツールおよびカリキュラム的アプローチを分類・分類すること。
• 若年齢児向けCT研究におけるメソドロジーの傾向を評価すること。これには、事例研究や検証手法の使用が含まれる。
• 長期的教育的影響を保証するため、より広範かつ包括的で、長期的な評価を早期CT介入に推進することを提言すること。

提案手法

• 2010年から2020年までの間に発表された60篇以上の論文を対象としたシステマティックレビューを実施し、深掘り分析の対象として31篇を抽出。さらに、質的検証から得られた3篇を追加した。
• ツールの種別（プログラミング、ロボット工学、その他の遊び心や実体験に基づくツール）に基づき、分類のための分類法を適用した。
• タイトルに頻出する語を特定するためのワードクラウド分析を実施し、『計算的思考』『プログラミング』『ロボット工学』といったキーテーマが顕在化した。
• 著者間の共著関係分析を実施し、特にマリナ・ウマシュ・バーズの著者による顕著な貢献を特定した。
• 年次、出版誌種別（学術誌 vs. コンファレンス）、研究デザイン（例：事例研究、アンケート）ごとの出版傾向を評価した。
• 研究の特徴に関するテーマ的・定量的分析を実施し、語の頻度、出版傾向、メソドロジカルな厳密性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2〜5歳児の計算的思考を促進するために開発されたツールおよび戦略は何か？
• RQ2 2010年から2020年までの間に、早期計算的思考分野における研究トレンドはどのように変化したか？
• RQ3 プログラミング、ロボット工学、遊び心・実体験に基づくツールの中では、どれが早期幼児教育におけるCT教育で最も一般的に使用されているか？
• RQ4 本分野の研究におけるメソドロジカルな質はいかがであり、特に検証および実証的テストの実施状況は？
• RQ5 主要な研究者および機関は、早期計算的思考教育の発展にどのように貢献しているか？

主な発見

• 『計算的思考』という語は分析対象論文の44％に登場し、『計算的』と『思考』はそれぞれタイトルで15回ずつ出現した。
• 2016年から2020年の間に、早期CTに関する論文発表数が3倍以上に増加しており、研究トレンドの拡大を示している。
• ScratchJr、KIBO、Happy Mapsは、幼児期のCT発達を促進する上で最も頻繁に引用されたツールの一部であった。
• マリナ・ウマシュ・バーズは最多発表著者であり、7件の論文を発表しており、分野の発展における中心的役割を果たしていることが示された。
• 事例研究およびアンケートは、非実証的論文の2倍の頻度で使用されており、検証および現実世界でのテストへの強い重視がうかがえる。
• 多くの論文が学会誌に発表された一方で、国際会議での発表は少ないことから、この分野における会議参加の拡大が求められている。