學位論文
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Item 基於認知神經科學之程式理解輔助平台設計與發展(2022) 郭芳雨; Kuo, Fang-Yu在資訊科技時代，程式設計是一項不可或缺的能力，而程式理解是程式設計中必備的程序。然而，程式理解表現可能受到程式理解策略（包含：自上而下（Top-down ）的影響，而理解的策略則受工作記憶（包含：視覺空間畫板、語音迴路及中央執行功能）能力的影響。為了彌補工作記憶能力不足的學習者無法使用有效的策略理解程式的缺點，本研究設計一程式理解輔助平台，藉由平台中的模擬提示、流程提示、架構提示及程式解釋四項輔助功能，協助學習者在工作記憶中視覺空間畫板、語音迴路及中央執行功能三個子系統的運作，以使其能運用有效的程式理解策略，進而提升學習者的程式理解表現。為了探究所設計之程式理解輔助平台的效益，本研究透過實證研究，以38位大學以上並有一年以上Python程式設計學習經驗的學生為受試者進行實驗，實驗過程中使用眼動儀來收取受試者的眼動資訊以分析其程式理解策略，並比較不同工作記憶能力與程式理解表現的受試者在有、無程式理解輔助平台的輔助情況下，其程式理解策略與表現的差異。實驗結果發現：無論是高、低工作記憶能力的受試者，在有輔助平台的幫助下程式理解表現皆高於無輔助平台輔助的受試者。此外，無論是高、低工作記憶能力的受試者，在有輔助平台的幫助下都傾向於使用自上而下的程式理解策略。亦即，透過本研究所發展的程式理解輔助平台，可幫助受試者工作記憶的運作，進而使用較有效的自上而下程式理解策略，因此能有較佳的程式解表現。Item 程式理解之認知神經科學研究(2020) 邱彤; Chiu, Tung本研究旨在探討程式理解能力、程式理解策略(由上而下以及由下而上)以及工作記憶(中央執行功能、語音迴路和視覺空間畫板)之間的關聯。實驗受試者為20名本科系學生，擁有至少一年的基礎程式設計經驗。本實驗使用兩種複雜的廣度任務(運作廣度和旋轉廣度)以及河內塔分別來對學生工作記憶能力的語音迴路、視覺空間畫板以及中央執行功能進行評估。本實驗要求受試者理解三題程式碼，它們具有不同類型的程式結構(條件判斷，迴圈結構和函式結構)，並且由眼動儀記錄眼球移動過程來推斷受試者的程式理解策略。透過程式理解測驗評估受試者程式理解能力，並且對受試者進行口頭訪談，以確認他們的理解策略。我們從實驗結果中得出三項重要發現：(一) 不同工作記憶能力的學生傾向使用不同的程式理解策略，語音迴路功能影響學生記憶重複的程式細節，而必須不斷地觀看，視覺空間畫板功能則可幫助學生以視覺心像掌握程式架構，以便直接進入主要的運算指令，而不必重複觀看程式細節；中央執行功能則可幫助學生掌握複雜程式的理解計畫；(二) 不同程式理解表現的學生傾向使用不同的程式理解策略，高程式理解表現者同時使用由上而下以及由下而上策略於程式理解上，而低程式理解表現者則因無法掌握程式架構，大多採用以逐行方式理解程式，採由下而上策略；(三) 工作記憶是會影響程式理解表現，在理解迴圈等需要反覆運算的結構時語音迴路能力的不同會影響學生在對於數字記憶表現；視覺空間畫板的不同則影響學生在進行程式理解期間使用心理黑板來記憶在多項數字的變化以及轉換，以及處理程式結構的模式辨識上的表現。結果揭示了高程式理解表現者可能的認知過程：通過視覺空間記憶能力，將程式模式與長期記憶中儲存的模式進行匹配，然後識別以由上而下的方式進行整體結構的理解方式。再從程序片段中收集詳細資訊，以建立進一步的了解。相反的，由於低能力者無法從長期儲存中檢索相似的模式，因此它們傾向於逐行解讀程式而沒有清晰的結構。