Computational thinking in the teaching of Stellar Astrophysics: Analysis from a teaching intervention

Authors

DOI:

https://doi.org/10.26423/rcpi.v13i1.811

Keywords:

Astronomy, natural sciences, secondary education, computational thinking

Abstract

This study designs, implements, and evaluates a teaching strategy based on computational thinking (CT) to strengthen the teaching of stellar astrophysics in secondary education. Thirty-one 11th-grade students from the Escuela Normal Superior Leonor Álvarez Pinzón (Tunja, Colombia) were worked with using an action research approach. The methodology combined documentary analysis and practical application through a teaching sequence of four workshops, integrating CT skills such as abstraction, decomposition, and algorithmic thinking in experimental activities and computational modeling. The evaluation, based on rubrics and performance matrices, showed improvements in the structuring of thinking and conceptual understanding of astrophysical phenomena. The results suggest that CP facilitates the teaching of physics by promoting active and structured learning. It is recommended that the strategy be replicated in different educational contexts to validate its applicability and optimize its impact.

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Author Biographies

  • Duván Felipe Martínez Raba, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC) | Tunja – Colombia | CP 510001

    Duván Felipe Martínez Raba is a teacher in Natural Sciences and Environmental Education with experience in designing innovative pedagogical strategies that integrate computational thinking and experimentation to foster scientific skills in students. He has worked at institutions such as Escuela Normal Superior Leonor Álvarez Pinzón and Colegio Nuestra Señora de la Sabiduría, leading outstanding educational projects, including one on teaching astrophysics through computational thinking, which received an honourable mention from the Pedagogical and Technological University of Colombia (UPTC). He holds a Bachelor’s degree in Natural Sciences and Environmental Education from UPTC, where his thesis was awarded distinction for its focus on educational innovation. His skills include project leadership, experimental teaching, and proficiency in office platforms, along with a B2 level in English certified by EFSET. He has participated as a speaker in academic conferences, presenting the results of his pedagogical research.

  • Angie Alejandra Moreno Católico, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC) | Tunja – Colombia | CP 510001

    Angie Alejandra Moreno Católico es una docente de Ciencias Naturales y Educación Ambiental, egresada de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC) en 2024. Con experiencia en fortalecer las habilidades científicas de los estudiantes, fomenta un aprendizaje significativo integrando herramientas didácticas y pedagógicas innovadoras. Ha trabajado como docente titular en el Colegio Jesús Maestro de Duitama, diseñando materiales didácticos y liderando proyectos curriculares. Durante su práctica docente en la Escuela Normal Superior Leonor Álvarez Pinzón, desarrolló el proyecto de aula "Semillero BIOFIG", reconocido por su impacto académico. Además, ha participado como ponente en la Universidad Francisco de Paula Santander, presentando investigaciones en el área de astrofísica y pensamiento computacional. Su labor incluye ser tallerista en eventos educativos, como en el Colegio Nuestra Señora del Rosario, donde promovió actividades de astronomía para estudiantes de primaria. Entre sus logros, destaca ser Tesista Laureada con el proyecto "Pensamiento Computacional: un abordaje didáctico para el aprendizaje de la astrofísica estelar", reflejando su compromiso con la enseñanza innovadora.

  • Daniel Alejandro Valderrama, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC) | Tunja – Colombia | CP 510001

    Daniel Alejandro Valderrama is a Master’s candidate in Natural Sciences and Mathematics at the Pontifical Bolivarian University and holds a Bachelor’s degree in Natural Sciences and Environmental Education from the Pedagogical and Technological University of Colombia (UPTC). He is currently a lecturer in the areas of physics foundations and astronomy didactics in the Bachelor’s Programme in Natural Sciences and Environmental Education at UPTC. He is also a researcher in the groups Waira, Environment, Community, and Development; co-founder of the Physics and Education research seedbed (FIED); and a member of the Astrophysics and Cosmology Research Group at UPTC. Additionally, he is part of the Astronomy Education Office for Colombia (OAE) and the National Coordination Team of NAEC. Valderrama is a member of the Association of Astronomers of Colombia (AstroCo) and the founder of the Astronomy Teaching Network, AstrodidaXis. His research focuses on the didactics and teaching of astronomy, as well as on innovative approaches to teaching natural sciences, particularly physics.

  • Santiago Vargas Domínguez, Universidad Nacional de Colombia (UNAL) - Observatorio Astronómico Nacional | Bogotá – Colombia | CP 111321

    Santiago Vargas Domínguez is a Colombian astrophysicist renowned for his research in solar physics, particularly in the dynamics of magnetic fields, the solar atmosphere, and explosive solar phenomena. He holds a PhD in Astrophysics (summa cum laude) with a European mention from the Instituto de Astrofísica de Canarias, where his thesis focused on plasma flows in solar active regions using high-resolution data from telescopes such as the Swedish Solar Tower, SOHO, and Hinode. Previously, he earned a Master’s degree in Astrophysics from the same institution, specialising in the stellar distribution of the M33 galaxy, and a Bachelor’s degree in Physics from the Universidad de los Andes, with a project on neutron stars.

    His career includes postdoctoral appointments at prestigious institutions such as the Dutch Open Telescope at the University of Utrecht, the Big Bear Solar Observatory, and University College London, where he specialised in solar observations and image processing. Currently, he is an associate professor at the National University of Colombia and leads the Solar Astrophysics Group at the National Astronomical Observatory. His research focuses on the emergence of solar magnetic fields and the analysis of solar images using advanced techniques.

    In addition to his academic work, he has promoted science outreach through books like My First Book of the Sun and Stories of the Cosmos, inclusion projects such as "Astronomy for All," and over 400 science communication articles. He has received numerous accolades, including the "Meritorious Research Distinction" from the National University and international awards for his scientific presentations and contributions to space science.

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2025-06-26

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Vol. 13 No. 1 (2025): Junio 2025

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