Quantifying computational thinking abilities
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17666 |
Resumo: | Pensamento Computacional (PC) consiste em um processo de resolução de problemas explorando habilidades cognitivas do campo da Ciência da Computação. Na última década, diversas abordagens têm sido criadas para disseminar PC, bem como, formas de avaliá-la em estudantes. Assim, vários instrumentos têm sido criados para mensurar habilidades do PC. Na maioria dos casos, esses instrumentos são baseados em programação, como jogos, surveys e entrevistas sobre projetos de programação. Na maioria dos casos, esses instrumentos são baseados em programação de computadores, como questionários, pesquisas e entrevistas sobre projetos de programação. Essas abordagens são úteis para medir as habilidades de resolução de problemas dos alunos por meio de atividades de programação. Portanto, esses métodos dependem de atividades de programação para avaliar as habilidades de PC, ou seja, os alunos devem aprender programação de computadores e, em seguida, uma abordagem qualitativa ou quantitativa avalia as habilidades de PC exploradas nas atividades de programação. Em alguns cenários, no entanto, seria essencial ter meios para medir essas habilidades sem exigir conhecimentos prévios de programação dos sujeitos, porque Pensamento Computacional diz mais sobre as habilidades cognitivas usadas para resolver problemas do que sobre habilidades técnicas. O problema central da área consiste que as estratégias para avaliar as habilidades de pensamento computacional são incipientes. Embora várias abordagens tenham sido propostas para disseminar PC, pouco se sabe sobre como medir as habilidades de maneira confiável. De fato, vários estudos foram publicados recentemente, mas poucos abordam evidências empíricas guiadas por uma metodologia robusta e ferramentas estatísticas. Nosso principal objetivo é investigar estratégias e instrumentos para quantificar as habilidades de PC de maneira confiável, sem práticas de programação obrigatórias. Abordamos esse objetivo considerando as habilidades da PC como variáveis latentes (construtos) exploradas pelos itens, ou seja, perguntas, nos instrumentos. Durante esta pesquisa, propusemos um modelo teórico de PC baseado em estudos empíricos que podem ser usados para avaliar as habilidades sem práticas de programação obrigatórias. Avaliamos itens projetados para explorar as habilidades de PC usando uma abordagem psicométrica. Essa estratégia nos fornece uma melhor compreensão do que devemos observar para avaliar a PC, bem como uma perspectiva adequada para medir as habilidades da PC. Finalmente, reunimos um conjunto de lições aprendidas sobre as características dos itens, a fim de auxiliar pesquisas futuras para medir as habilidades de PC de maneira confiável. Em resumo, observamos que é possível quantificar as habilidades da PC usando uma metodologia e procedimentos estatísticos adequados. |
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Quantifying computational thinking abilitiesQuantificar habilidades de pensamento computacionalPensamento computacionalAvaliação de habilidadesAvaliação cognitivaEstudo e ensinoComputational thinkingPensamiento computacionalEvaluación de habilidadesCompetição BebrasBebras CompetitionStudy and teachingEstudiar y enseñarCiência da ComputaçãoPensamento Computacional (PC) consiste em um processo de resolução de problemas explorando habilidades cognitivas do campo da Ciência da Computação. Na última década, diversas abordagens têm sido criadas para disseminar PC, bem como, formas de avaliá-la em estudantes. Assim, vários instrumentos têm sido criados para mensurar habilidades do PC. Na maioria dos casos, esses instrumentos são baseados em programação, como jogos, surveys e entrevistas sobre projetos de programação. Na maioria dos casos, esses instrumentos são baseados em programação de computadores, como questionários, pesquisas e entrevistas sobre projetos de programação. Essas abordagens são úteis para medir as habilidades de resolução de problemas dos alunos por meio de atividades de programação. Portanto, esses métodos dependem de atividades de programação para avaliar as habilidades de PC, ou seja, os alunos devem aprender programação de computadores e, em seguida, uma abordagem qualitativa ou quantitativa avalia as habilidades de PC exploradas nas atividades de programação. Em alguns cenários, no entanto, seria essencial ter meios para medir essas habilidades sem exigir conhecimentos prévios de programação dos sujeitos, porque Pensamento Computacional diz mais sobre as habilidades cognitivas usadas para resolver problemas do que sobre habilidades técnicas. O problema central da área consiste que as estratégias para avaliar as habilidades de pensamento computacional são incipientes. Embora várias abordagens tenham sido propostas para disseminar PC, pouco se sabe sobre como medir as habilidades de maneira confiável. De fato, vários estudos foram publicados recentemente, mas poucos abordam evidências empíricas guiadas por uma metodologia robusta e ferramentas estatísticas. Nosso principal objetivo é investigar estratégias e instrumentos para quantificar as habilidades de PC de maneira confiável, sem práticas de programação obrigatórias. Abordamos esse objetivo considerando as habilidades da PC como variáveis latentes (construtos) exploradas pelos itens, ou seja, perguntas, nos instrumentos. Durante esta pesquisa, propusemos um modelo teórico de PC baseado em estudos empíricos que podem ser usados para avaliar as habilidades sem práticas de programação obrigatórias. Avaliamos itens projetados para explorar as habilidades de PC usando uma abordagem psicométrica. Essa estratégia nos fornece uma melhor compreensão do que devemos observar para avaliar a PC, bem como uma perspectiva adequada para medir as habilidades da PC. Finalmente, reunimos um conjunto de lições aprendidas sobre as características dos itens, a fim de auxiliar pesquisas futuras para medir as habilidades de PC de maneira confiável. Em resumo, observamos que é possível quantificar as habilidades da PC usando uma metodologia e procedimentos estatísticos adequados.Computational Thinking (CT) focuses on the problem-solving process using cognitive abilities in the Computer Science field. In the last decade, several approaches have been created to disseminate CT as well as to assess the development of CT skills in students. Therefore, various instruments have been used to evaluate CT abilities. In most cases, these instruments are based on computer programming, such as quizzes, surveys, and interviews about pro-gramming projects. These approaches are useful for measuring students’ problem-solving skills by means of programming activities. So, these methods depend on programming activities to assess CT abilities, i.e. the students must learn computer programming, and then, a qualitative or quantitative approach assesses the CT abilities exploited in their programming activities. In some scenarios, however, it would be essential to have means to measure such skills without requiring previous programming knowledge from the subjects, because CT is more about the cognitive abilities used to solve problems than about technical skills. The problem is that the strategies for evaluating computational thinking skills are incipient. Although several approaches have been proposed to disseminate CT, little is known about how to measure CT skill reliably. There has been little quantitative analysis of quantifying CT skills. In fact, various studies have been published recently, but few tackle empirical evidence guided by a robust methodology and statistical tools. Our main objective is to investigate strategies and instruments in order to quantify CT skills reliably without manda- tory programming practices. We approach this objective considering the CT skills as latent variables (constructs) explored through the items, i.e. questions, in the instruments. During this research, we have proposed a theoretical CT model based on empirical stud- ies which can be used for assessing CT skills without mandatory programming practices. We have evaluated items designed to explore CT skills using a psychometric approach. This strategy provides us a better understanding of what we should observe to assess CT as well as a proper perspective for measuring CT abilities. Finally, we have gathered a set of lessons learned on providing the items’ characteristics in order to assist future research in design items to measure CT skills reliably. In summary, we have observed that it is possible to quantify CT abilities using a suitable methodology and statistical procedures.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃOUFCGGUERRERO, Dalton Dario Serey.GUERRERO, D. D. S.http://lattes.cnpq.br/2050632960242405ANDRADE, Wilkerson de Lucena.ANDRADE, W. L.http://lattes.cnpq.br/3697205933296303CAMPOS, Lívia Maria Rodrigues Sampaio.FIGUEIREDO, Jorge Cesar Abrantes de.ARANHA, Eduardo Henrique da Silva.BITTENCOURT, Roberto Almeida.ARAÚJO, Ana Liz Souto Oliveira de.2019-08-292021-03-15T18:42:55Z2021-03-152021-03-15T18:42:55Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17666ARAÚJO, A. L. S. O. de. Quantifying computational thinking abilities. 2019. 97 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17666enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2022-03-16T14:16:39Zoai:localhost:riufcg/17666Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-03-16T14:16:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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