[論文レビュー] The Importance of Computation in Astronomy Education

M. Zingale, F. X. Timmes+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 5, 2016

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、大学院および大学教育プログラムにおけるプログラミング、数値計算手法、ソフトウェア・カーペンタリーの基礎的スキルを統合することによって、天文学教育における計算的リテラシーの統合を提唱している。アメリカ天文学会（AAS）がオープン教育リソース（OER）を支援し、訓練ワークショップを拡充することで、学生の研究および産業界への準備を高めることを提言している。

ABSTRACT

Computational skills are required across all astronomy disciplines. Many students enter degree programs without sufficient skills to solve computational problems in their core classes or contribute immediately to research. We recommend advocacy for computational literacy, familiarity with fundamental software carpentry skills, and mastery of basic numerical methods by the completion of an undergraduate degree in Astronomy. We recommend the AAS Education Task Force advocate for a significant increase in computational literacy. We encourage the AAS to modestly fund efforts aimed at providing Open Education Resources (OER) that will significantly impact computational literacy in astronomy education.

研究の動機と目的

• 天文学教育および研究における計算スキルの増大するニーズに対応する。
• 天文学の学部および大学院学生における計算訓練のギャップを特定する。
• 計算的リテラシーの向上に向けた制度的およびコミュニティレベルの行動を提案する。
• アメリカ天文学会（AAS）がオープン教育リソース（OER）および訓練イニシャチブを支援することを奨奨する。
• 天文学教育を産業界の計算およびデータ分析スキルの要請に合わせることで、労働力の準備を強化する。

提案手法

• コマンドラインの使用、バージョン管理、スクリプト作成などの計算スキルを、天文学のカリキュラムの核に組み込むよう提唱する。
• データ分析およびシミュレーションの教育において、Python、AstroPy、Jupyterノートブックなどのオープンソースツールの使用を推進する。
• 天文学教育に特化したオープン教育リソース（OER）の開発および広報を支援する。
• AASが、ソフトウェア・カーペンタリー風のワークショップおよび分野特化型の訓練（例：CLOUDY、MAESTRO、yt）を会議で主催・資金援助することを提言する。
• 教育者を対象としたトレーニングプログラムを推進し、計算教育ワークショップの広範な複製を可能にする。
• 学生の実践的学習を高めるために、MESA-Web、Tychoデータ、GW150914などの実世界のデータおよびコミュニティツールを教育的演習に統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 計算的リテラシーをどのようにして学部レベルの天文学カリキュラムに体系的に統合できるか？
• RQ2 オープン教育リソース（OER）は、天文学教育における計算訓練をどのように促進するか？
• RQ3 AASのような専門学会は、どのようにして学生および教育者に対する計算訓練を効果的に支援し、スケーリングできるか？
• RQ4 大学院レベルの天文学プログラムにおける計算スキル訓練を効果的に提供するモデルは何か？
• RQ5 実世界のデータおよびコミュニティが開発したソフトウェアツールをどのように活用すれば、天文学の授業における学生の関与と学習効果を高められるか？

主な発見

• 多くの天文学の学生が、核心的な授業や研究に成功するのに十分な計算スキルを備えていなくても、学位プログラムに入学している。
• AstroPy、MESA-Web、Jupyterノートブックなどのオープンソースツールの使用により、学生は実際の天文学的データやシミュレーションにアクセスできるようになる。
• AASの会議で開催されたソフトウェア・カーペンタリー風のワークショップは、基礎的な計算スキルを教える上で効果的であることが実証された。
• 需要が高まる一方で、高品質なオープンアクセス教育資料が計算天文学分野において著しく不足している。
• CLOUDY、MAESTRO、yt などの分野特化型ツールの訓練は、大学院生の成功およびコミュニティへの統合にとって不可欠である。
• 計算的リテラシーは、学術界および産業界の両方でキャリア準備を高める高度に移転可能なスキルである。