學習資訊專業學院—資訊教育研究所
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資訊教育研究所之碩士班成立於民國80年，博士班成立於民國86年，目前研究生共約160名。本所原屬資訊教育學系，於95學年度起因應系所組織調整，成為獨立研究所，歸屬教育學院。
本所以『資訊科技教育』和『數位學習』兩個專業領域之研究發展與人才培育為宗旨，課程設計分別針對此兩個專業領域規劃必、選修專業科目，提供學生紮實而嚴謹的學術專業知能及個別化之研究訓練。本所教育目標包括：
1、培育資訊科技教育人才；
2、培育數位學習產業人才；
3、培育資訊科技教育與數位學習研究人才。
本所目前六名專任教師，四位教授，二位副教授，在資訊教育領域均具有豐富之教學與研究經驗且均積極從事研究，每年獲科技部補助研究計畫之平均數量與金額在本校名列前茅。另外，本所教師積極參與國內重大資訊教育政策及課程綱要之制定，積極推動國內資訊教育之發展。
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Item 基於認知神經科學之運算思維導向程式設計視覺化輔助學習平台設計(2022) 賴思妤; Lai, Si-Yu近來程式設計教育備受重視，且著重運算思維的培養，但學習程式設計對於初學者來說並非易事。過去研究發現若工作記憶能力(包含：視覺空間畫版、語音迴路、中央執行功能)不足，學習者無法透過工作記憶的心像記憶與處理、語音複誦、資源統籌管理等進行演算法規劃與樣式辨識等運算思維，進一步影響程式設計的表現。為了彌補工作記憶能力的不足，本研究擬設計與發展一個視覺化程式設計輔助學習平台，輔助學生工作記憶的運作，藉以進行程式設計所需的演算法思維與樣式辨識之運算思維，進而提升程式設計表現。本研究所設計的視覺化輔助學習平台有三種主要功能：(1) 流程視覺化-透過視覺化的流程與架構標示，幫助學生產生程式流程的視覺心像，並統整程式執行的各項資料，以掌握演算法邏輯與流程樣式。(2) 模擬執行-透過程式模擬執行讓學生可透過修改輸入並觀察輸出的變化統整程式執行資訊，以了解程式的流程，並歸納演算規則。 (3) 程式解釋-透過程式解釋幫助學生進行程式碼內容的隱內複誦，以進一步了解程式的演算法流程。本研究透過準實驗研究法驗證所發展的視覺化輔助學習平台的效益，實驗對象為新北市某高中修習資訊科技概論課程的二年級文組生，實驗組31人使用視覺化輔助平台學習，控制組32人則授以傳統式講述式教學。研究資料蒐集自程式設計學習成就測驗、學習態度問卷、工作記憶測驗、運算思維能力測驗、訪談等資料，並進行分析。研究結果發現：在學習程式設計時，學習者對於程式理解時需記憶其中的變數變化、整合程式資訊，以及想像程式流程之視覺心像（視覺空間畫版）皆感到困難。在進行程式設計教學之後，採用運算思維導向程式設計視覺化輔助學習平台設計的實驗組學生在程式設計的能力上表現優於採用傳統講述式教學的控制組學生，亦即，藉由視覺化平台的輔助，可以提升程式設計能力。此外，從平台各功能使用率與程式設計進步幅度相關性、平台有效性比例以及訪談結果來看，「流程視覺化」與「模擬執行」能顯著輔助學生的視覺空間畫版以及中央執行功能，進而提升其程式設計能力。而從學生訪談結果可發現，透過「流程視覺化」中「變數記憶區」視覺化圖解能輔助學生視覺空間畫版的缺陷，引導學生想像程式執行的邏輯;透過「變數記憶區」變數的改變，能輔助學生中央執行功能統整程式資訊的概念。「模擬執行」功能則能夠藉由觀察「變數記憶區」中程式輸入與輸出的對應來統整程式邏輯的規律，進而輔助學生中央執行功能資料整合的能力;視覺化圖解以及程式變數的改變，則能幫助學生抽象化出程式概念。除了程式設計能力的提升，實驗結果也顯示：採用視覺化輔助程式設計學習比傳統式講述式教學更能增加學生學習程式設計的自我效能。Item 不同擬題系統對學習程式基本結構的影響(2022) 李盈潔; Li, Ying-Jie近年來，資訊科技的興起使得電腦科學逐漸受到重視。我國也依據資訊科技發展的趨勢，於十二年國教課綱中，將「科技領域」從「自然與生活科技領域」中劃分出來。資訊科技學習重點主要在於培養學習者運算思維與解決問題的能力。擬題教學策略能夠提升學習者的思考能力，並培養學習者發現和解決問題的能力，與資訊科技學習的重點能力契合。然而對於初次接觸擬題學習策略的學習者而言，面對尚未熟悉的學習內容以及新的學習模式，會導致學習者的認知負荷增加。而引導式擬題策略透過選擇的方式，能夠使得學習者在不增加外在認知負荷的情況下學習擬題技巧。 本研究的研究目的為比較與觀察文字擬題教學、引導式擬題教學、與引導式擬題策略為鷹架褪除至文字擬題的褪除擬題教學，何者較能提升擬題學習對於程式三大基本結構之流程圖的學習成就之成效。以準實驗法將新北市某國中七年級學習者分成文字擬題組、選擇擬題組、褪除擬題組，各組使用不同的擬題系統學習，並進行三周的實驗介入。所得知的結論如下： 一、以選擇擬題作為文字擬題的前導活動，有助於學習者於文字擬題活動時的表現與學習內容的理解。 二、於選擇擬題活動後加以文字擬題活動，可幫助學習者有練習的效果。 三、褪除擬題學習可以幫助學習者對於學習內容的把握度更有自信。Item 視覺化模擬輔助人工智慧教學之設計與評估(2021) 王聿; Wang, Yu隨著人工智慧於生活中的應用日益增加，人工智慧教育在K-12逐漸受到國際重視，然而過去人工智慧教學多實施於高等教育，目前較缺乏針對高中生設計的人工智慧教材。人工智慧包括許多抽象概念，以往針對K-12的人工智慧教育多著重在使用現有工具動手操作，而不介紹人工智慧理論，學習者難以瞭解其背後原理。模擬可以將抽象概念具體化。為了幫助學習者理解人工智慧抽象概念，本研究建置人工智慧主題的視覺化模擬輔助學習平臺，並提出模擬輔助教學步驟：操作觀察、概念探索、概念整合。研究探討所提出之視覺化模擬輔助人工智慧教學對高中生人工智慧素養（包含人工智慧概念與人工智慧演算法實作）、學習態度以及運算思維之影響。為瞭解視覺化模擬輔助人工智慧教學的有效性，本研究透過實證研究比較視覺化模擬輔助教學與傳統教學之差異。研究結果發現：一、視覺化模擬輔助人工智慧教學對人工智慧素養之影響實驗組在經過視覺化模擬輔助人工智慧教學後，其人工智慧概念與人工智慧演算法實作皆較控制組佳。顯示出視覺化模擬輔助人工智慧教學比傳統講述式教學更能夠幫助學習者學習人工智慧概念以及人工智慧演算法實作，透過視覺化模擬輔助人工智慧教學可以增進學習者之人工智慧素養。而在訪談中，實驗組學習者表示在視覺化模擬輔助平臺上修改演算法的參數以及實作練習題填答完後給予的即時回饋，皆有助於其對演算法之理解。此外，分析視覺化模擬輔助平臺的使用情形顯示，本研究發展之視覺化模擬輔助教學中，以「概念整合」的引導最能幫助學習者理解人工智慧概念。二、視覺化模擬輔助人工智慧教學對學習態度之影響經過本研究之視覺化模擬輔助人工智慧教學後，在「對人工智慧課程的感受」之學習態度面向，統計結果為實驗組顯著較控制組佳。顯示視覺化模擬輔助人工智慧教學比傳統講述式教學更能夠增加學習者學習人工智慧正向的態度，訪談中實驗組多數學習者提到「程式設計」之運用，可見他們將人工智慧概念與實作產生更多連結，更深入瞭解程式設計的意義與重要性。而在「視覺化模擬輔助人工智慧教學的有效性」面向，根據對實驗組學習者進行的半結構式訪談結果顯示，學習者普遍認為本研究發展之學習步驟具有引導學習之效，因此本研究發展之學習步驟有助於幫助學習。三、視覺化模擬輔助人工智慧教學對運算思維之影響實驗組經過視覺化模擬輔助人工智慧教學以及控制組經過傳統講述式教學後，兩組運算思維無顯著差異。代表視覺化模擬輔助人工智慧教學不會影響學習者的運算思維。此結果可能的原因為本研究之實驗時間有限，而運算思維需經過長時間的培養才能有所提升。Item 以聊天機器人實作培養學生運算思維(2018) 賴婉玥; Lai, Wan-Yueh我國即將實施之十二年國民教育「科技」科目課綱，以運算思維為主軸，並 涵蓋人工智慧學習內容。本研究依據 Kolb 體驗式學習循環設計教學流程，並以 聊天機器人為素材，設計教材以幫助學生學習人工智慧概念，並培養運算思維能 力。設計之教材，包括「問答聊天機器人」、「關鍵字聊天機器人」、及「學習 式聊天機器人」等三個單元，學習內容包含課綱的「演算法」以及「資料表示、 處理及分析」等學習主題‧教材評估是以北部某公立高中之 86 名高二社會組學 生為對象，進行教學實驗，評估所設計之教材對學生學習成就、態度與運算思維 之影響。 研究結果發現，本研究所發展的體驗式聊天機器人教材能有效幫助學生學習，提升學生學習電腦科學及人工智慧的興趣，以及提升學生運算思維能力。然而學生雖然能在學習單上展現正確的運算思維思考歷程，但學生要透過程式設計呈現其思考後的結果是有困難的，其原因可能在學生對於語法結構的不熟悉，建議未來類似之教材應加強程式語法說明，此外也建議未來能研究透過其他工具、軟體來教導高中生人工智慧，及研究選擇合適的運算思維能力之評量工具。Item 情境式運算思維教材之發展與評估(2016) 李威霖; Li, Wei-Lin本研究旨在發展學生培養運算思維的情境式教材，並評估教材對學生運算思維能力和學習態度之影響。教材發展以分解問題（Decomposition）能力為學習主軸，學習主題包含「二元搜尋法」、「快速排序法」以及「分析幾何繪圖」等三個單元。教學設計主要是讓學生面對情境式問題時，能嘗試不同的解題方法並比較其效率，讓學生體驗並思考運用分解問題策略解決問題之效率，以培養學生運算思維能力以及對電腦科學的興趣。教學實驗時間為期三週共計三小時，研究參與對象為北部某女子高中一年級學生，三班共計105位學生。教學實驗後施測分解問題能力測驗和自編態度問卷，並據以進行質性與量化分析。 研究結果發現，本研究發展的情境式教材能夠：（1）有效幫助學生學習運算思維中的分解問題策略，尤其是教材中的小遊戲及實作活動；（2）增加學生學習電腦科學的興趣與意願；（3）幫助學生瞭解運算思維與解決實際生活問題的相關性。建議後續研究建議後續研究在課程設計能以情境式學習進行運算思維教學，並加入實作活動，讓學生能對運算思維內涵有具體的經驗，知道如何在相關情境中察覺與應用所學的運算思維能力，以增進學生未來對於電腦科學學習興趣與意願。Item 中小學資訊科技課程運算思維內涵規劃(2015) 莊惠淇; Chuang, Hui-Chi電腦科學教育學者認為運算思維（computational thinking）是每個人都應具備的基本能力，電腦課程應能培養學生此方面之能力。本研究透過大慧調查法逐步取得學者專家的共識，界定中小學各學習年段學生應具備之運算思維能力。研究首先由文獻探討歸納運算思維之內涵，並據以發展大慧調查問卷初稿；接著針對13位專家小組進行的三次問卷及一次座談會議，逐步舉得學生應具備能力之共識。專家小組成員包含大專資訊科系教授、中小學資訊科技教師、及資訊相關產業研究員。專家小組提出擬出之運算思維能力包括九個向度，分別為：問題解決、拆解問題、演算法、資料表示、資料分析、模組化及模擬、抽象化、自動化、與其他領域之關係。各學習年段必要具備之運算思維能力共49項，包含國小階段13項，國中階段9項及高中階段27項；另有選備能力8項，分別於國中階段1項及高中階段7項。本研究結果可作為未來12年國民教育資訊科技課程擬定之參考。