Computational thinking: an investigation of the existing scholarship and research

2013 Spring.Includes bibliographical references.Despite the prevalence of computing and technology in our everyday lives and in almost every discipline and profession, student interest and enrollment in computer science courses is declining. In response, computer science education in K-12 schools and universities is undergoing a transformation. Computational thinking has been proposed as a universal way of thinking with benefits for everyone, not just computer scientists. The focus on computational thinking moves beyond computer literacy, or the familiarity with software, to a way of thinking that benefits everyone. Many see computational thinking as a way to introduce students to computer science concepts and ways of thinking and to motivate student interest in computer science. The first part of this dissertation describes a study in which the researcher systematically examined the literature and scholarship on computational thinking since 2006. The aim was to explore nature and extent of the entire body of literature and to examine the theory and research evidence on computational thinking. Findings reveal that there has been a steady increase in the popularity of the concept of computational thinking, but it is not yet developed to the point where it can be studied in a meaningful way. An examination of the research evidence on computational thinking found inadequacies in the conceptual characteristics and the reporting of studies. Weaknesses were identified in the theoretical conceptualization of interventions, definitions of key concepts, intervention descriptions, research designs, and the presentation of findings. Recommendations for bolstering the research evidence around this burgeoning concept are presented, including collaboration between computer scientists and educational researchers to apply social science research methods to conduct robust studies of computational thinking interventions. The second part of this dissertation describes how computational thinking is currently incorporated into K-12 educational settings. The bulk of the literature on computational thinking describes ways in which programs promote this way of thinking in students. The K-12 programs that encourage computational thinking are classified, described, and discussed in a way that is intended to be meaningful for K-12 educators and educational researchers. Potential barriers and factors that might enable educators to use each category of interventions are discussed

Greenfoot evaluation as a tool for an introduction to game programming

Διπλωματική εργασία--Πανεπιστήμιο Μακεδονίας, Θεσσαλονίκη, 2018Τα τελευταία χρόνια, παρατηρούνται ολοένα και λιγότερες εγγραφές φοιτητών σε μαθήματα επιστήμης των υπολογιστών, λόγω της λανθασμένης αντίληψης ότι όσοι ασχολούνται με τον προγραμματισμό είναι μοναχικοί, απομονωμένοι άνθρωποι. Καλό είναι ο προγραμματισμός να διδάσκεται σε μικρότερες ηλικίες πριν σχηματιστεί αυτή η εικόνα, πράγμα το οποίο φέρνει άλλες δυσκολίες όπως είναι το χαμηλό ενδιαφέρον και κίνητρο των μαθητών. Ο προγραμματισμός έχει κάποια χαρακτηριστικά που μπορούν να βοηθήσουν πολύ τον μαθητή ή τον φοιτητή, όπως για παράδειγμα ότι επιτρέπει να αναπτυχθεί η δημιουργικότητα του, αναπτύσσει στοιχεία αλληλεπίδρασης, έχει άμεσα αποτελέσματα, ενώ παράλληλα ο τρόπος εκμάθησης του προγραμματισμού μπορεί να είναι συναρπαστικός. Μεταξύ των μεθοδολογιών που υπάρχουν για την αποτελεσματικότερη διδασκαλία των αρχών του προγραμματισμού είναι η χρήση εκπαιδευτικών μεθόδων, η χρήση κατάλληλων γλωσσών και εργαλείων που διευκολύνουν την αντιμετώπιση των δυσκολιών του προγραμματισμού και συντελούν στην αύξηση του κινήτρου των μαθητών. Ένα από τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για τη διαδικασία αυτή είναι το Greenfoot. Η παρούσα διπλωματική εργασία σχετίζεται με την παρουσίαση του εργαλείου αυτού τόσο από την εκπαιδευτική σκοπιά του προγραμματισμού, όσο και από την πλευρά της ανάπτυξης παιχνιδιών. Παρουσιάζονται έρευνες από τη σύγχρονη βιβλιογραφία, προκειμένου να παρουσιαστούν όλες οι πλευρές και οι μελέτες που έχουν γίνει με το εν λόγω εργαλείο. Παράλληλα, στην εργασία αυτή παρουσιάζονται και τα μέσα ανάπτυξης και οι στόχοι λειτουργίας του εργαλείου. Σκοπός της εργασίας είναι να γίνει μια πλήρης μελέτη των αναφορών που υπάρχουν και των πειραμάτων που έχουν γίνει. Παράλληλα, η εργασία παρουσιάζει και στηρίζει την ανάπτυξη μιας έρευνας η οποία έχει ως στόχο τη λήψη της γνώμης των χρηστών σχετικά με το εργαλείο Greenfoot, των επιλογών που έχει αυτό, των στοιχείων του, καθώς και της επισήμανσης των χαρακτηριστικών που του λείπουν ως εργαλείου ανάπτυξης παιχνιδιών. Μέσα από την έρευνα αυτή και την ανάλυση των αποτελεσμάτων, πάντα στο πλαίσιο της εργασίας, θα αναπτυχθούν δύο επεκτάσεις των δυνατότητων του περιβάλλοντος, των οποίων η παρουσίαση θα γίνει μέσα από ένα παιχνίδι σοβαρού σκοπού που αναπτύχθηκε στο Greenfoot

Creating Science Simulations Through Computational Thinking Patterns

Computational thinking aims to outline fundamental skills from computer science that everyone should learn. As currently defined, with help from the National Science Foundation (NSF), these skills include problem formulation, logically organizing data, automating solutions through algorithmic thinking, and representing data through abstraction. One aim of the NSF is to integrate these and other computational thinking concepts into the classroom. End-user programming tools offer a unique opportunity to accomplish this goal. An end-user programming tool that allows students with little or no prior experience the ability to create simulations based on phenomena they see in-class could be a first step towards meeting most, if not all, of the above computational thinking goals. This thesis describes the creation, implementation and initial testing of a programming tool, called the Simulation Creation Toolkit, with which users apply high-level agent interactions called Computational Thinking Patterns (CTPs) to create simulations. Employing Computational Thinking Patterns obviates lower behavior-level programming and allows users to directly create agent interactions in a simulation by making an analogy with real world phenomena they are trying to represent. Data collected from 21 sixth grade students with no prior programming experience and 45 seventh grade students with minimal programming experience indicates that this is an effective first step towards enabling students to create simulations in the classroom environment. Furthermore, an analogical reasoning study that looked at how users might apply patterns to create simulations from high- level descriptions with little guidance shows promising results. These initial results indicate that the high level strategy employed by the Simulation Creation Toolkit is a promising strategy towards incorporating Computational Thinking concepts in the classroom environment