Introducing Computational Thinking in K-12 Education: Historical, Epistemological, Pedagogical, Cognitive, and Affective Aspects
Introduction de la pensée informatique dans l'enseignement de la maternelle à la 12e année : Aspects historiques, épistémologiques, pédagogiques, cognitifs et affectifs
Résumé
Introduction of scientific and cultural aspects of Computer Science (CS) (called "Computational Thinking" - CT) in K-12 education is fundamental. We focus on three crucial areas. 1. Historical, philosophical, and pedagogical aspects. What are the big ideas of CS we must teach? What are the historical and pedagogical contexts in which CT emerged, and why are relevant? What is the relationship between learning theories (e.g., constructivism) and teaching approaches (e.g., plugged and unplugged)? 2. Cognitive aspects. What is the sentiment of generalist teachers not trained to teach CS? What misconceptions do they hold about concepts like CT and "coding"? 3. Affective and motivational aspects. What is the impact of personal beliefs about intelligence (mindset) and about CS ability? What the role of teaching approaches? This research has been conducted both through historical and philosophical argumentation, and through quantitative and qualitative studies (both on nationwide samples and small significant ones), in particular through the lens of (often exaggerated) claims about transfer from CS to other skills. Four important claims are substantiated. 1. CS should be introduced in K-12 as a tool to understand and act in our digital world, and to use the power of computation for meaningful learning. CT is the conceptual sediment of that learning. We designed a curriculum proposal in this direction. 2. The expressions CT (useful to distantiate from digital literacy) and "coding" can cause misconceptions among teachers, who focus mainly on transfer to general thinking skills. Both disciplinary and pedagogical teacher training is hence needed. 3. Some plugged and unplugged teaching tools have intrinsic constructivist characteristics that can facilitate CS learning, as shown with proposed activities. 4. Growth mindset is not automatically fostered by CS, while not studying CS can foster fixed beliefs. Growth mindset can be fostered by creative computing, leveraging on its constructivist aspects.
[Traduction automatique] : L'introduction des aspects scientifiques et culturels de l'informatique (CS) (appelée "Computational Thinking" - CT) dans l'enseignement de la maternelle à la 12e année est fondamentale. Nous nous concentrons sur trois domaines essentiels. 1. Les aspects historiques, philosophiques et pédagogiques. Quelles sont les grandes idées de la CS que nous devons enseigner ? Quels sont les contextes historiques et pédagogiques dans lesquels la TC a émergé, et pourquoi sont-ils pertinents ? Quelle est la relation entre les théories de l'apprentissage (par exemple, le constructivisme) et les approches pédagogiques (par exemple, branché et débranché) ? 2. Aspects cognitifs. Quel est le sentiment des enseignants généralistes qui ne sont pas formés pour enseigner la CS ? Quelles idées fausses entretiennent-ils sur des concepts tels que la CT et le "codage" ? 3. Aspects affectifs et motivationnels. Quel est l'impact des croyances personnelles sur l'intelligence (mentalité) et sur la capacité à enseigner la CS ? Quel est le rôle des approches pédagogiques ? Cette recherche a été menée à la fois par une argumentation historique et philosophique, et par des études quantitatives et qualitatives (à la fois sur des échantillons nationaux et sur de petits échantillons significatifs), en particulier à travers la lentille des affirmations (souvent exagérées) sur le transfert de la CS vers d'autres compétences. Quatre affirmations importantes sont justifiées. 1. La culture scientifique devrait être introduite de la maternelle à la terminale comme un outil pour comprendre et agir dans notre monde numérique, et pour utiliser la puissance du calcul pour un apprentissage significatif. Le TC est le sédiment conceptuel de cet apprentissage. Nous avons conçu une proposition de programme d'études dans ce sens. 2. Les expressions CT (utile pour se distancier de la culture numérique) et "codage" peuvent être à l'origine d'idées fausses chez les enseignants, qui se concentrent principalement sur le transfert vers des compétences de réflexion générale. Une formation disciplinaire et pédagogique des enseignants est donc nécessaire. 3. Certains outils pédagogiques branchés et débranchés ont des caractéristiques constructivistes intrinsèques qui peuvent faciliter l'apprentissage de la CS, comme le montrent les activités proposées. 4. L'esprit de croissance n'est pas automatiquement favorisé par les CS, alors que le fait de ne pas étudier les CS peut favoriser des croyances fixes. L'esprit de croissance peut être favorisé par l'informatique créative, en tirant parti de ses aspects constructivistes.
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