A framework for Computing Education that fosters the development of creativity and critical thinking skills in children
| dc.contributor.advisor1 | Neris, Vânia Paula de Almeida | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0268728255033469 | |
| dc.contributor.author | Rodrigues, Stefane Menezes | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6878261293464930 | |
| dc.contributor.referee | Otsuka, Joice Lee | |
| dc.contributor.referee | Falcão, Taciana Pontual da Rocha | |
| dc.contributor.referee | Bim, Sílvia Amélia | |
| dc.contributor.referee | Aranha, Renan Vinicius | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/8235968002513082 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/5706959249737319 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/1808731785135915 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/1379046709112495 | |
| dc.date.accessioned | 2026-04-22T12:09:57Z | |
| dc.date.issued | 2026-03-20 | |
| dc.description.abstract | Research in Human–Computer Interaction has increasingly emphasized the importance of designing technologies and educational practices that are meaningful, inclusive, and sensitive to users’ contexts. In early childhood education, teaching computing presents additional challenges due to children’s cognitive, social, and expressive characteristics, as well as the limited availability of pedagogical frameworks that integrate participatory design, learning activities, and assessment strategies. Despite growing interest in co-design and participatory design with children, there is still a lack of consolidated approaches that support teachers in designing, applying, and evaluating computing education activities for preschool children. This doctoral thesis proposed and empirically evaluated a framework to support the teaching of computing in early childhood education, grounded in HCI principles and participatory design practices, with a particular focus on fostering creativity and critical thinking in children aged four and five. The research adopts a cumulative empirical approach, structured as a collection of articles. First, a systematic mapping study was conducted to investigate how co-design and participatory design have been applied with preschool children, identifying techniques, participant roles, contexts, and methodological challenges. Based on the identified gaps, pedagogical design principles for computing education in early childhood were derived from a thematic analysis of the literature. In parallel, an action research study was carried out involving early childhood education teachers and undergraduate students in pedagogy and computer science, who collaboratively designed and refined unplugged computing activity plans through a series of workshops. To support learning assessment, creativity, and critical thinking rubrics were translated and adapted to the early childhood context. The design principles, design activity plans, and rubrics for assessments were validated by experts through focus groups. Finally, the proposed framework was evaluated through a quasi-experimental study conducted in real classroom settings, comparing an experimental group and a control group, using qualitative triangulation of multiple data sources. The studies resulted in a set of co-designed activity plans and a validated set of pedagogical design principles that together constitute the proposed framework. The classroom evaluation revealed qualitative improvements in the experimental group, particularly regarding children’s engagement, expression of ideas, collaborative behaviors, and manifestations of creativity and critical thinking during computing-related activities. The adapted assessment rubrics proved feasible for capturing qualitative evidence of these skills in early childhood contexts. This thesis contributes to HCI and computing education by: (i) providing a systematic synthesis of participatory design research involving preschool children; (ii) proposing and documenting co-designed activity plans for early childhood computing education; (iii) formalizing pedagogical design principles grounded in theory and expert validation; and (iv) presenting an empirically evaluated framework that integrates participatory design, pedagogy, and assessment. These contributions advance HCI research on design with children and offer actionable guidance for educators and researchers seeking to design and evaluate computing education experiences in early childhood settings. | eng |
| dc.description.resumo | A pesquisa em Interação Humano-Computador (IHC) tem enfatizado cada vez mais a importância de projetar tecnologias e práticas educacionais que sejam significativas, inclusivas e sensíveis aos contextos dos usuários. Na educação infantil, o ensino de computação apresenta desafios adicionais devido às características cognitivas, sociais e expressivas das crianças, bem como à disponibilidade limitada de estruturas pedagógicas que integrem design participativo, atividades de aprendizagem e estratégias de avaliação. Apesar do crescente interesse em codesign e design participativo com crianças, ainda há uma falta de abordagens consolidadas que apoiem os professores no planejamento, aplicação e avaliação de atividades de educação em informática para crianças em idade pré-escolar. Esta tese de doutorado propôs e avaliou empiricamente uma estrutura para apoiar o ensino de computação na educação infantil, fundamentada nos princípios da IHC e em práticas de design participativo, com foco particular no fomento da criatividade e do pensamento crítico em crianças de quatro e cinco anos. A pesquisa adota uma abordagem empírica cumulativa, estruturada como uma coleção de artigos. Primeiramente, foi realizado um estudo de mapeamento sistemático para investigar como o codesign e o design participativo têm sido aplicados com crianças em idade pré-escolar, identificando técnicas, papéis dos participantes, contextos e desafios metodológicos. Com base nas lacunas identificadas, princípios de design pedagógico para o ensino de computação na primeira infância foram derivados de uma análise temática da literatura. Paralelamente, foi realizado um estudo de pesquisa-ação envolvendo professores de educação infantil e alunos de graduação em pedagogia e ciência da computação, que colaborativamente projetaram e aprimoraram planos de atividades de desplugadas por meio de uma série de workshops. Para apoiar a avaliação da aprendizagem, rubricas de criatividade e pensamento crítico foram traduzidas e adaptadas ao contexto da primeira infância. Os princípios de design, os planos de atividades e as rubricas de avaliação foram validados por especialistas por meio de grupos focais. Finalmente, a estrutura proposta foi avaliada por meio de um estudo quase-experimental conduzido em salas de aula reais, comparando um grupo experimental e um grupo de controle, utilizando triangulação qualitativa de múltiplas fontes de dados. Os estudos resultaram em um conjunto de planos de atividades co-projetados e um conjunto validado de princípios de design pedagógico que, juntos, constituem a estrutura proposta. A avaliação em sala de aula revelou melhorias qualitativas no grupo experimental, particularmente em relação ao envolvimento das crianças, expressão de ideias, comportamentos colaborativos e manifestações de criatividade e pensamento crítico durante atividades relacionadas à computação. As rubricas de avaliação adaptadas mostraram-se viáveis para capturar evidências qualitativas dessas habilidades em contextos da primeira infância. Esta tese contribui para a IHC e para a educação em computação ao: (i) fornecer uma síntese sistemática da pesquisa de design participativo envolvendo crianças em idade pré-escolar; (ii) propor e documentar planos de atividades co-criados para a educação em computação na primeira infância; (iii) formalizar princípios de design pedagógico fundamentados na teoria e na validação por especialistas; e (iv) apresentar uma estrutura avaliada empiricamente que integra design participativo, pedagogia e avaliação. Essas contribuições avançam a pesquisa em IHC sobre design com crianças e oferecem orientações práticas para educadores e pesquisadores que buscam projetar e avaliar experiências de educação em computação em ambientes de primeira infância. | por |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.identifier.citation | RODRIGUES, Stefane Menezes. A framework for Computing Education that fosters the development of creativity and critical thinking skills in children. 2026. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23964. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23964 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Educação em computação | por |
| dc.subject | Educação infantil | por |
| dc.subject | Habilidades do século XXI | por |
| dc.subject | Aprendizagem por meio do design | por |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO | |
| dc.subject.ods | 4. Educação de Qualidade | |
| dc.title | A framework for Computing Education that fosters the development of creativity and critical thinking skills in children | eng |
| dc.title.alternative | Uma estrutura para o ensino de computação que promove o desenvolvimento da criatividade e do pensamento crítico em crianças | por |
| dc.type | Tese |
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