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 視覺化模擬輔助人工智慧教學之研究-以類神經網路為例(2022) 蔡政宏; Tsai, Cheng-Hung當今社會中，人工智慧影響我們的生活面向甚廣。目前國際上的教育相關政策也將人工智慧議題納入探討，並期望從小教導孩子人工智慧相關知能。本研究針對高中年段的學生，設計視覺化模擬輔助人工智慧教學策略，並發展學習平台，透過「概念理解」、「概念反思」、「概念應用」三個教學步驟引導學生進行概念學習，教學主題聚焦於類神經網路。本研究以實證研究探討視覺化模擬輔助人工智慧教學與傳統講述式教學對高中生之人工智慧學習成就、學習態度影響之差異，以及學生對於視覺化模擬輔助教學的感受。從教學實驗結果發現：一、視覺化模擬輔助教學對人工智慧學習成就之影響 本研究發展之視覺化模擬輔助教學能透過模擬操作幫助學生建立概念：(1)， 提供學生操作與調整參數、觀察實驗結果的機會，使之能於操作過程中檢驗概念；(2) 輔助進行運算過程，以降低認知負荷並聚焦重要學習概念；(3) 模擬工具的設計融入日常生活情境，以幫助學生以解實際應用。實驗組學生因而能建立較正確清晰的人工智慧概念，進而增進其概念理解上的學習成就。但由於本研究的教學中程式設計相關教學內容較少，因此與傳統教學相較，雖亦使演算法程式實作有更好的表現，但其差異未達顯著。 二、視覺化模擬輔助教學對人工智慧學習態度之影響 實驗結果發現，使用視覺化模擬輔助教學之學生，由於能透過模擬操作測試概念並即時得到概念學習的回饋，對於自身學習成果的信心顯著高於接受傳統教學之學生。但兩組學生在「學習動機」、「自我效能」、「資訊科學抽象概念/程序之學習感受」面向沒有顯著差異。 三、學生對視覺化模擬輔助教學之感受 基於本研究的量化資料與質性訪談資料分析結果，視覺化模擬輔助教學相較於傳統教學，能使學生有更高的學習成就，實驗組學生也普遍認為視覺化模擬輔助教學對他們學習人工智慧相關知識有所幫助，此助益對學習艱深複雜的概念更加明顯。此外，訪談結果亦顯示學生認為模擬平台能夠幫助他們學習較抽象、具複雜運算的課程概念。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 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 模擬結合局部性分析(2007) 李俊佑; Chun Yu Li近年來，局部性分析在自動化軟體檢驗領域中佔有一席之地，是相當有前景的研究方向。局部性分析能夠成功的關鍵在於被檢驗的系統有良好的模組架構。利用合併及最小化的技術，我們可以取得子系統的介面行程。介面行程可以忽略內部行為而代表子系統，如此重覆進行局部性分析可以藉此減緩組態爆炸。 模擬是一種樂觀性的品質保證，雖然不能證明錯誤不存在，但是它的實用性在產業界和應用領域已得到很好的例證。模擬的好處之一在於其避免記錄大量的狀態而造成實體記憶體不夠的問題。只要盡可能花時間檢驗系統模型，對系統本身的正確性就更有信心。 在本篇論文中，我們將模擬和局部性分析結合在一起。利用局部性分析所取得的介面行程，只要模擬的路徑行經它，就可以視為已經拜訪過該介面行程所代表的子系統。這樣做的好處可以大大縮減模擬拜訪的深度。我們的simulator建立在既有的ArCats架構之上，運用物件導向的多型技巧，讓模擬運行在CFG（Control Flow Graph）與CCS（Calculus of Communicating System）兩種CFSM中。本篇論文會以實際的例子說明模擬結合局部性分析的好處，同時在實驗中評估其價值。Item 應用機器人於程式設計教學—實體機器人與模擬軟體使用成效比較(2007) 曾義智; I-Chih Tseng本研究之目的在比較應用實體與模擬軟體機器人學習程式設計的成效。研究採準實驗研究法，參與者為台北市某高中一年級四班學生共151人，其中兩班學生共76人為實體組，使用實體機器人學習程式設計基本觀念；另兩班學生共75人為模擬軟體組，使用機器人模擬軟體學習程式設計基本觀念。實驗教學時間共實施七週十四小時。研究結果發現：（1）使用實體機器人或機器人模擬軟體對學生學習成就之影響並無差異。（2）學生對使用實體機器人有較高的學習興趣。（3）實體機器人較有助學生想像程式的執行。由於實體機器人與模擬軟體皆可達到程式執行過程視覺化的目的，且成就測驗均為習題類似題，比較著重學生理解與記憶層次的考驗，推論此為學習成就無差異之可能原因。建議後續研究者可加長教學實驗之時間，並將學習內容及成就測驗加深，以增加研究之效度。