[論文レビュー] Sustainability in Computing Education: A Systematic Literature Review

Anne-Kathrin Peters, Rafael Capilla+9 more|arXiv (Cornell University)|May 17, 2023

Green IT and Sustainability被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、コンピューティング教育における持続可能性に関する90件の研究を統合した体系的レビューであり、持続可能性の概念、教育的アプローチ、研究の質を特定した。学習目標と成果のためのフレームワークを提唱し、大多数の研究が批判的関与が限定的で経験報告にとどまっていることから、批判理論と変容的教育モデルのより深い統合が求められている。

ABSTRACT

Research shows that the global society as organized today, with our current technological and economic system, is impossible to sustain. We are living in the Anthropocene, an era in which human activities in highly industrialized countries are responsible for overshooting several planetary boundaries, with poorer communities contributing least to the problems but being impacted the most. At the same time, technical and economic gains fail to provide society at large with equal opportunities and improved quality of life. This paper describes approaches taken in computing education to address the issue of sustainability. It presents results of a systematic review of literature on sustainability in computing education. From a set of 572 publications extracted from six large digital libraries plus snowballing, we distilled and analyzed the 90 relevant primary studies. Using an inductive and deductive thematic analysis, we study 1) conceptions of sustainability, computing, and education, 2) implementations of sustainability in computing education, and 3) research on sustainability in computing education. We present a framework capturing learning objectives and outcomes as well as pedagogical methods for sustainability in computing education. These results can be mapped to existing standards and curricula in future work. We find that only a few of the articles engage with the challenges as calling for drastic systemic change, along with radically new understandings of computing and education. We suggest that future research should connect to the substantial body of critical theory such as feminist theory of science and technology. Existing research on sustainability in computing education may be considered as rather immature as the majority of articles are experience reports with limited empirical research.

研究の動機と目的

• コンピューティング教育研究における持続可能性の概念的捉え方を調査すること。
• カリキュラムにおける持続可能性の実装、すなわち内容、教育法、学習成果を分析すること。
• コンピューティング教育における持続可能性に関する研究の方法論的質と研究成熟度を評価すること。
• 特に構造的不平等や地球圏の限界に関する体系的かつ批判的関与の欠如という、現在の研究におけるギャップを特定すること。
• 変容的で、公平的かつ批判的な学習を支援する、持続可能性をコンピューティング教育に統合するためのフレームワークを提唱すること。

提案手法

• 6つの主要なデジタル図書館とスノーボール法を用いて、関連する出版物を特定するための体系的文献レビュー（SLR）を実施した。
• PRISMA準拠の選定手順により572件の出版物をスクリーニングし、分析対象として90件の主要研究を抽出した。
• インデュクティブおよびデュクティブなテーマ分析を適用し、持続可能性の概念、教育的アプローチ、研究の質に関するテーマを抽出した。
• 学習目標、成果、教育的アプローチをマッピングする概念的フレームワークを構築した。
• 複数名による合意形成と週次ミーティングを活用し、選定および解釈における方法論的厳密性を確保し、バイアスを低減した。
• 研究の結果を既存のカリキュラム基準およびフレームワークにマッピングし、整合性と統合可能性を評価した。

Figure 1. The selected publications per year.

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コンピューティング教育研究において、持続可能性はどのように概念化されており、それらの概念はコンピューティングと教育とどのように関連しているか？
• RQ2 コンピューティング教育における持続可能性に関する研究で報告されている教育的アプローチと学習成果は何か？
• RQ3 現在のコンピューティング教育における持続可能性に関する研究の方法論的質と研究成熟度はどの程度か？
• RQ4 現在のコンピューティング教育における持続可能性の実装は、地球圏の限界や社会的不平等といったシステム的課題に対して、どのように関与しているか？
• RQ5 批判理論と変容的教育は、コンピューティング教育における持続可能性の前進に、どのような役割を果たすことができるか？

主な発見

• 90件の研究のうち、わずか少数の研究が、地球圏の限界や社会的不正義といった、システム的・構造的・交差的課題に言及している。
• 大多数の研究は、実証的根拠が限定的な経験報告にとどまっており、この分野の研究が方法論的に未熟な状態にあることが示唆されている。
• 学生は、技術的知識を超えた持続可能性に関する意識の向上、関心の増大、能力の向上を報告しており、技術的知識以外の分野でも肯定的な学習成果が得られていることが示唆されている。
• 性別的・科学技術研究のフェミニズム的視点など、批判理論とのつながりが著しく欠落しており、コンピューティング教育における権力と公平性の理解を深める可能性が損なわれている。
• 大多数の実装は、持続可能性を追加的なトピックとして扱っているが、コンピューティングと教育の実践を再考するための変容的レンズとしては機能していない。
• 学習目標、学習成果、教育的アプローチを統合するためのフレームワークを構築した。これにより、カリキュラム統合と今後の研究の基盤が提供された。

Figure 2. The literature review process followed in this study.