Designing the virtual CAT: A digital tool for algorithmic thinking assessment in compulsory education

要約

アルゴリズム的思考（AT）は、今日のデジタル社会において重要なスキルであり、コンピューターサイエンス関連分野だけでなく、日常的な問題解決にも不可欠です。
デジタル教育と読み書き能力の基礎的な要素として、AT スキルの育成はすべての生徒にとってますます重要であり、義務教育の標準的な部分となるべきです。
ただし、AT を正式な教育にうまく統合するには、効果的な教育戦略と堅牢で拡張性のある評価手順が必要です。
この論文では、スイスの義務教育におけるアルゴリズムスキルを評価することを目的としたアンプラグド評価活動のデジタル適応である仮想クロスアレイタスク（CAT）の設計と開発プロセスを紹介します。
開発プロセスは反復的な設計サイクルに従い、専門家の評価を組み込んでツールの使いやすさ、アクセシビリティ、機能を改良しました。
参加型デザインスタディは、プラットフォームの形成において二重の役割を果たしました。
まず、教室環境におけるツールの関連性と実用性を確保するために、学生や教師を含むエンド ユーザーから貴重な洞察を収集しました。
第 2 に、生徒の AT スキルに関連するデータの収集と予備分析が容易になり、さまざまな発達段階にわたるツールの評価機能の初期評価が提供されました。
これは、就学前から中等教育レベルまでにわたる、4 歳から 12 歳までの多様な生徒グループを対象としたパイロット研究を通じて達成されました。
このツールは多言語サポートを特徴としており、ジェスチャーベースとビジュアルブロックベースの両方のプログラミングインターフェイスを備えているため、幅広い学習者が利用できるようになります。
パイロット研究の結果は、プラットフォームの使いやすさとアクセシビリティ、および AT スキルの評価への適合性を実証しており、予備的な結果では、多様な年齢層と教育的背景に対応できることが示されています。

要約(オリジナル)

Algorithmic thinking (AT) is a critical skill in today’s digital society, and it is indispensable not only in computer science-related fields but also in everyday problem-solving. As a foundational component of digital education and literacy, fostering AT skills is increasingly relevant for all students and should become a standard part of compulsory education. However, successfully integrating AT into formal education requires effective teaching strategies and robust and scalable assessment procedures. In this paper, we present the design and development process of the virtual Cross Array Task (CAT), a digital adaptation of an unplugged assessment activity aimed at evaluating algorithmic skills in Swiss compulsory education. The development process followed iterative design cycles, incorporating expert evaluations to refine the tool’s usability, accessibility and functionality. A participatory design study played a dual role in shaping the platform. First, it gathered valuable insights from end users, including students and teachers, to ensure the tool’s relevance and practicality in classroom settings. Second, it facilitated the collection and preliminary analysis of data related to students’ AT skills, providing an initial evaluation of the tool’s assessment capabilities across various developmental stages. This was achieved through a pilot study involving a diverse group of students aged 4 to 12, spanning preschool to lower secondary school levels. The resulting instrument features multilingual support and includes both gesture-based and visual block-based programming interfaces, making it accessible to a broad range of learners. Findings from the pilot study demonstrate the platform’s usability and accessibility, as well as its suitability for assessing AT skills, with preliminary results showing its ability to cater to diverse age groups and educational contexts.

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