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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    基於機器學習之初學者程式設計迷思概念自動診斷與關聯性分析
    (2021) 廖容; Liao, Jung
    程式設計迷思概念經常造成學習者在學習過程中產生學習困難,並會在未來學習更高階的程式知識時學習表現不佳,進而導致撰寫的程式品質不佳,許多相關研究皆是透過人工分析的方式探究程式設計迷思概念。然而,這些研究方法大多樣本數少、針對單一程式語言,因此被指出不夠客觀、適用性不高。倘若能即時掌握學生迷思概念的狀況,即可趁早給予相對應的解決方案。因此,為了提供能廣泛應用、精準預測學生程式迷思之機制,本研究蒐集共一千多筆程式測驗資料,不侷限於單一程式語言,研究利用機器學習的技術,聚焦於流程控制(if-else, for-loop, while-loop),建構程式設計迷思的自動診斷機制,藉此可給予學生相關的教學輔助。本研究主要有兩大貢獻:1. 建構迷思概念自動診斷機制:應用多層感知器(Multilayer Perceptron, 縮寫MLP),擷取學習者所撰寫之程式碼的特徵為類神經網路的輸入,訓練模型使其輸出能夠預測迷思概念種類。研究透過727筆訓練資料多層感知模型,測試486筆資料之迷思概念診斷正確率為97.9%。2. 探究迷思概念間的關聯性:利用關聯規則學習法分析各個迷思概念之間的關聯性,發掘哪些迷思概念經常同時出現,藉以了解迷思概念產生之原因與各迷思概念彼此間的影響。研究結果發現:迷思概念「認為所有的if條件分支都是同時執行」與多個迷思概念之間具有關聯性,推測當學生對於電腦指令運行上持有迷思概念時,會影響日後程式設計的學習。本研究提出的研究結果,包含設計與實作迷思概念的自動診斷機制,以及探究各個迷思概念之間的關聯性,皆能夠為日後的程式教學上提供有益的參考。教師們能夠藉此即時了解學生程式設計迷思概念,並給予適切回饋。此外,根據研究所發現之迷思概念間的關聯性,可更清楚掌握導致迷思概念的原因與各迷思概念間之交互影響,藉以設計有效的程式設計教材,以防止或矯正學生迷思概念。
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    融入問題引導策略的模擬式學習環境之應用成效與學習歷程研究
    (2014) 陳裕隆; Chen Yu-Lung
    回顧過去20年來的應用發展情形,電腦模擬實具有深厚的潛力成為促進互動、觀察與概念反思的學習工具。本研究所發展的「問題引導式模擬學習環境」,一方面藉由兼具視覺化表徵觀察與實驗參數操弄的學習環境,發揮電腦模擬對於抽象或微觀概念的具象化觀察優勢,幫助學習者解決電子學二極體單元的學習困難;另一方面則改善過去學習支援策略不足之處,融入問題引導策略引領學習者藉由互動的操作與觀察引發認知覺察與反思,達成澄清電子學二極體單元迷思概念的目標。除此之外為瞭解問題引導策略對於學習活動的影響情形,本研究將同時進行學習行為模式的分析與探討。 經由實徵驗證,結果發現融入問題引導策略之「問題引導式模擬學習環境」對於電子學二極體單元概念的學習成效與迷思概念的修正成效均顯著優於未融入問題引導策略者,顯示「問題引導策略」確實有助於提升模擬式學習環境的應用成效。學習行為模式分析結果發現從模擬操作活動的學習行為模式中,確可顯示出問題引導機制具有引導學習者進行概念學習活動的效果。根據問卷調查分析結果,顯示超過70%的學生肯定「問題引導式模擬學習環境」可幫助他們提升學習成效、增進學習興趣及澄清迷思概念。
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    測驗化知識診斷系統-以類神經網路製作
    (1995-07-01) 張國恩; 陳世旺
    本論文使用類神經網路結構建置迷失概念診斷系統,系統能根據學生的反應來判斷學生的迷失概念。學生答錯問題,可能是有單一迷失概念,亦有可能有多重迷失概念;對於多重迷失概念的區分,系統能決定最恰當的題目來輔助判斷。至於診斷迷失概念所採用的方法,本論文有提出一套新的見解,新理論的思考角度跟以往的理論不同,另外亦說明了新理論的實施細節。為了考驗新理論是否真的能夠提高診斷迷失概念的功效,本論文選擇測試的領域是基本電學。首先分析基本電學領域的迷失概念,並且設計適當的題目,使題目之間的診斷功能相異。然後讓一些高中生作這些題目,根據學生的答案,以面談的方式來確認學生真正的迷失概念。本論文基本上是設計出一個以類神經網路為架構的通用迷失概念診斷系統,亦即能針對各種不同領域來動態調整神經元數目。系統會根據特定領域的迷失概念集合而自動產生每一層的神經元,然後訓練產生各個神經元間的神經鍵值,這對於通用性而言是很有幫助的。
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    一個以矯治直流電路中迷失概念為主之學習系統
    (行政院國家科學委員會, 1996-01-01) 張國恩; 簡聰茂; Chang, Kuo-En; Chien, Tsung-Mou
    本文探討一個矯治學習系統。該系統以情節為導向,矯治直流基本電路之迷失概念。依據精熟學習理論與精確矯治回饋概念構置本系統。因此本系統可謂是精熟學理論在直流電路上的電腦應用實作。經過實測分析,本系統在矯治學習上確有效果。