[論文レビュー] The Importance of Computing Education Research

Steve Cooper, J. M. Forbes+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2016

Teaching and Learning Programming参考文献 14被引用数 4

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、多様な学生層における計算教育の需要が高まる中で、計算教育研究（CER）がコンピュータサイエンス分野における基盤的研究分野となるべきだと主張している。CERの取り組みを進めるために、CS部門が主導的役割を果たし、教育法や技術の改善を通じて、ますます多様化する学習者に対して効果的で包摂的な指導を実現すべきだと提言している。

ABSTRACT

Interest in computer science is growing. As a result, computer science (CS) and related departments are experiencing an explosive increase in undergraduate enrollments and unprecedented demand from other disciplines for learning computing. According to the 2014 CRA Taulbee Survey, the number of undergraduates declaring a computing major at Ph.D. granting departments in the US has increased 60% from 2011-2014 and the number of degrees granted has increased by 34% from 2008-2013. However, this growth is not limited to higher education. New York City, San Francisco and Oakland public schools will soon be offering computer science to all students at all schools from preschool to 12th grade, although it will be an elective for high school students. This unprecedented demand means that CS departments are likely to teach not only more students in the coming decades, but more diverse students, with more varied backgrounds, motivations, preparations, and abilities. This growth is an unparalleled opportunity to expand the reach of computing education. However, this growth is also a unique research challenge, as we know very little about how best to teach our current students, let alone the students soon to arrive. The burgeoning field of Computing Education Research (CER) is positioned to address this challenge by answering research questions such as, how should we teach computer science, from programming to advanced principles, to a broader and more diverse audience? We argue that computer science departments should lead the way in establishing CER as a foundational research area of computer science, discovering the best ways to teach CS, and inventing the best technologies with which to teach it. This white paper provides a snapshot of the current state of CER and makes actionable recommendations for academic leaders to grow CER as a successful research area in their departments.

研究の動機と目的

• コンピュータサイエンスへの関心の高まりに伴い、K-12教育および高等教育分野における計算教育の需要が拡大する背景に対応する。
• 多様な背景・動機・準備状況を持つ、ますます多様化する学生を教えるという課題に応える。
• 計算教育研究（CER）をコンピュータサイエンス部門内での基盤的研究分野として確立する。
• 教育的効果を高め、幅広いアクセスを可能にするための革新的な教育技術の開発を促進する。
• 学術リーダーがCERを持続可能な研究分野として成長・制度化するための実行可能な提言を提供する。

提案手法

• 計算教育研究（CER）の現状を包括的にレビューし、ギャップと機会を特定する。
• 2014年CRA Taulbee調査の登録者動向を分析し、コンピュータ専攻生の急増を数量的に把握する。
• ニューヨーク、サンフランシスコ、オークランドなどの都市におけるK-12教育イニシャチブを検討し、計算教育の拡大に向けた包括的取り組みの状況を評価する。
• CERを、多様な教育段階や学習者層において、コンピュータサイエンスをいかに効果的に教えるかを解明する研究分野として位置づける。
• CS部門がCERを研究ミッションに統合するための制度的戦略を提言する。具体的には、人材確保、資金支援、カリキュラム開発を含む。
• 学術リーダーがCERを根幹的分野として制度化するための根拠に基づいた提言を提示するホワイトペーパー形式を採用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コンピュータサイエンス部門は、ますます多様化し、急増する学生層を教えるために、どのように準備すべきか？
• RQ2 入門プログラミングから高度な理論的概念に至るまで、コンピュータサイエンスを教えるにあたり、最も効果的な教育的アプローチは何か？
• RQ3 計算教育のアクセシビリティと効果性を高めるために、どのような新技術が開発・統合可能か？
• RQ4 CERをコンピュータサイエンス分野における基盤的研究分野として確立するには、どのような制度的構造とインcentives（インcentive）が必要か？
• RQ5 CERは、K-12教育および高等教育制度全体における計算教育へのアクセス拡大にどのように貢献できるか？

主な発見

• 米国の博士号授与大学における学部の計算専攻生は2011年から2014年にかけて60％増加し、2008年から2013年にかけて学位取得者数は34％増加した。
• ニューヨーク、サンフランシスコ、オークランドなどの都市では、都市全域を対象としたK-12計算教育イニシャチブが実施されており、保育所から12年生までCS教育が提供されている。
• 需要が拡大しているにもかかわらず、多様な背景や準備状況を持つ学習者に対して、計算教育を効果的に教える方法については、まだ十分に理解されていない。
• 教育的課題の規模に比べて、計算教育研究（CER）分野は未だに発展途上にあり、深刻な研究ギャップが生じている。
• 学術リーダーは、戦略的採用、資金支援、部門ミッションへの統合を通じて、CERを制度化するよう促される。
• CERは、証拠に基づいた教育法や革新的な教育技術の開発を通じて、計算教育の変革を実現する可能性を秘めている。