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 程式設計補習班國中小學生之學習動機研究(2023) 束凱文; Shu, Kai-Wen面對資訊科技教育的全球潮流，台灣也將其列為必修，但實施上遇到問題。家長因此轉向補習教育，程式設計補習班的需求增加。儘管動機自主性對學習程式有顯著影響，但補習程式設計動機的相關研究卻有限。因此本研究期望探究學生程式設計補習的動機及持續意願之相關性，並了解不同背景參與者在這些構面間的差異。本研究的理論基礎為 「自我決定論 ( Self-Determination Theory, SDT ) 」 ( Deci& Ryan, 1985 )，綜合相關研究後建構出研究架構。本研究參與者為台灣某兒童程式設計教育機構之三年級以上學生，藉由問卷收集參與者的家庭背景、補習動機及持續意願等資料，研究過程皆確認了調查的匿名和自願性。經過施測，最後保留了 205 個有效樣本進行研究，均為國小三年級至國中的學生，分佈在各縣市。 研究結果發現： (1) 研究參與者展現出較高的自主動機、較低的受控動機及無動機 (2) 年級與內在調節構面呈負相關，但與其他動機構面無關 (3) 不同家長學歷、經濟狀況、居住地區在各動機構面上並無差異 (4) 越自主的動機與持續補習意願越呈正相關，而無動機則與持續意願呈負相關 (5) 在動機連續體中，越接近的動機之間越呈正相關，越遠的動機之間越容易呈負相關 (6) 相對於學校，研究參與者較認同補習班的程式設計課程與師資。 建議未來可探討學生在學科上的年級與動機的相關性、性別與城鄉之間的差異、學生對學校與補習班的程式課程態度存在差異的原因。Item 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。Item 自駕車模擬之教學套件設計與開發(2021) 葛顯亭; Ko, Hsien-Ting本技術報告開發一套自駕車教學套件，幫助學生透過設計自駕車程式，以了解自駕車如何偵測環境資訊及規劃路線，因而習得演算法的概念。本技術報告的創新在於，研究者發展的自駕車教學套件，可以讓學生在熟悉的Scratch程式語言平台中，及使用不需高效能的電腦即可進行學習，降低教學成本利於推廣。研發之教學套件有二，包括自駕車套件與地圖套件。自駕車套件可讓學生修改自駕車的偵測範圍、判斷邏輯、行駛參數等的程式碼來完成任務，以訓練學生演算法能力；地圖套件允許教師自行設計與擴充，提升教學設計的彈性。 開發的自駕車教學套件於台北市某國中試用，共有兩班九年級的75位學生參與，教學實施時間為8節課，並收集課堂觀察紀錄、學生專題作業、紙筆測驗、意見回饋等進行分析。使用結果發現，本教學套件有助於學生瞭解自駕車操控原理，且提升學生學習程式設計動機。建議未來自駕車套件應依功能模組區塊化，地圖套件應新增更多種類。此外，教學實施應有妥適規劃，例如：給予學生充分練習與操作時間，設計適當評量測驗、提供足夠範例等。Item 應用運算思維導向程式設計教學模式於國小學生學習迴圈概念(2020) 黃瑞萱; Huang, Ruei-Shiuan本研究以運算思維導向程式設計教學模式教授國小學生迴圈概念，並探討此模式對學生學習成就、運算思維和學習態度之影響。該模式是在學生進行程式設計解決問題之前，先透過逐步運算的過程中觀察解題規律，以理解迴圈的運作過程，然後再使用迴圈結構解決問題，並進而培養學生運算思維。本研究採準實驗研究設計，共102位國小四年級學生參與實驗。實驗組（53位）採用運算思維導向程式設計教學模式，對照組（49位）則使用傳統教學模式。研究工具包括：學習單、成就測驗、運算思維測驗、態度問卷、及Dash機器人。 研究結果顯示，兩組學生在成就測驗、運算思維能力及態度皆無顯著差異。根據課堂觀察沒有達到顯著差異的原因可能為：（1）兩種教學模式從不同面向幫助學生學習迴圈，（2）傳統模式在講解迴圈觀念也強調運算思維，（3）教學設計的安排，讓實驗組擁有較少的練習時間，（4）教材中的巢狀迴圈圖形對於國小學生過於複雜。建議未來研究應考慮學生的先備知識及認知能力，並給予學生更多的鷹架引導，以及更多的時間思考及練習；並可以將運算思維導向程式設計教學模式運用在其他主題，釐清是否因概念之差異而有不同之效果。Item 應用桌遊於國小學生學習程式設計(2020) 黃怡嘉; Huang, Yi-Chia本研究探討應用桌遊於國小學生學習程式設計對學生學習成就及態度之影響。研究採準實驗設計法，研究參與者為臺北市某國小四年級兩班共58名學生，其中一班29名學生為實驗組，採用海霸桌遊進行程式設計學習；另一班29名學生為控制組，採用視覺化程式設計教學，以code.org網站的活動學習程式設計。教學實驗共實施八週，蒐集分析之資料包含成就測驗、態度問卷調查、教師課堂觀察、學習單。 研究結果顯示，桌遊程式設計教學有助於學生學習基本程式結構概念（如，迴圈）但在複合程式設計概念（如，除錯+迴圈）的學習則兩組無顯著差異，推測其原因為桌遊教學不適用於複雜的混合教學主題。另外，在學習態度上兩組學生也無顯著差異。建議未來應用桌遊於程式設計教學應：(1)規劃額外時間讓學生熟悉桌遊活動(2)加入學生分享討論的時間(3)提供小組長訓練及參考答案。Item 應用App Inventor於高中程式設計教學之個案研究(2013) 蔡育融本研究旨在探討應用App Inventor於程式設計教學之可行性及可能之問題。研究採用個案研究法，參與對象為某公立女子高中資訊科教師一名，及其授課班級的41名學生。藉由分析參與教師應用App Inventor教材之教學情形，來探討應用App Inventor於程式設計教學的效應及問題。本研究教學時間為五週，共進行五個單元，十節課。教學內容包括：程式設計簡介、變數、關係運算及條件判斷等基本概念。教學結束後進行成就測驗和問卷施測，並針對教師及隨機抽選的六名學生進行訪談。 研究結果顯示：(1)學生對使用App Inventor學習程式設計有興趣； (2）使用App Inventor有助於學生理解程式，但對程式撰寫則沒有顯著成效；(3)App Inventor程式指令分類複雜，易影響學生學習成效。針對研究結果，建議教師使用App Inventor於初學者之程式設計教學，以引起學生學習興趣；而在進行程式撰寫教學時，應注意指令分類，由淺入深的導入，以增進學生之學習成就感。建議未來研究可以發展更多類型的App範例、加入性別因素探討，亦或拉長教學的時間，讓學生能夠更深入且廣泛的學習程式設計概念及其應用。Item LEGO NXT機器人3D模擬軟體於程式設計教學之行動研究(2013) 彭孟凱本研究使用LEGO NXT機器人3D模擬軟體進行程式設計教學，希望能改善學生學習情形，了解機器人模擬軟體的教學實施問題，並促進研究者本身教學專業的成長。本研究以行動研究法進行，研究對象為某高中一年級正修習資訊科技概論的2個班級共84名學生，研究者使用機器人模擬軟體，設計數個問題情境與模擬環境，讓學生透過程式設計進行電腦解題實作，實驗時間共5週10個小時。資料蒐集與分析包括：實作心得紀錄、課程問卷、成就測驗、學生訪談與教學日誌。 研究結果發現：LEGO NXT機器人3D模擬軟體是可行的程式設計學習工具，並且可以提升學生程式設計學習興趣；在應用LEGO NXT機器人3D模擬軟體進行程式設計教學時，須兼顧基礎概念與解題能力的學習訓練，給予學生充分的實作時間進行練習與探索，並且透過實作心得紀錄，幫助老師了解學生學習歷程。此外，在課程實施之前，必須先考量執行模擬軟體所需的電腦軟硬體與時間，可依教學需求增加多元的教學範例，或是依課程需要調整教學內容順序，以提升學生的學習情形。Item Lego NXT機器人3D模擬軟體的開發與評估(2010) 陳玥汝; Yueh-Ju Chen本研究目的是開發與評估 LEGO Mindstorms NXT 模組之 3D 模擬軟體，並提出對未來發展類似機器人 3D 模擬軟體之建議。本研究使用 Waterfall Model 開發模擬軟體，首先分析 NXT 機器人模組之 3D 模擬軟體的設計需求，再使用Microsoft Robotics Developer Studio與Microsoft Visual Studio 2008實作模擬軟體；接著進行教師及學生使用模擬軟體評估，並依據評估結果做軟體的修改。 研究結果發現： (1) 除了聲音感應器未能模擬之外，教師及學生皆認為模擬軟體能模擬實體機器人行為動作。 (2) 教師及學生皆認為模擬軟體能模擬真實世界的 3D 環境，惟地圖內容物可再豐富些。 (3) 教師及學生皆認為模擬軟體使用者介面很方便。 (4) 教師及學生皆認為使用模擬軟體的程式編輯器輸入與傳輸程式至模擬軟體很方便，惟與實體機器人程式編輯器的操作介面有些微差異。 (5) 教師及學生皆認為以幾乎同樣的指令即可適用於模擬軟體與實體機器人的操控。建議未來發展類似模擬軟體時，需求分析可參考學生的意見，以及實體機器人與模擬軟體使用相同之程式編輯器。Item 初學者使用配對程式設計學習之成效及態度探討(2009) 張仁輔; Chang, Jen-Fu本研究旨在探討初學者使用配對方式進行程式設計的學習成效及態度。研究方法採用準實驗研究法，自變項為使用配對程式設計或個別程式設計，依變項為學生的學習成就及態度。研究參與者為台北市某高中一年級學生四班共145人，其中兩班學生共76人為配對組，採隨機分派方式兩人一組進行配對程式設計；另外兩班學生共69人為個別組，採個人單機方式進行程式設計。資料蒐集與分析包括學生的成就測驗、配對程式設計問卷、程式設計態度問卷、課堂觀察、對話錄音及焦點訪談。研究結果發現：（1）使用配對程式設計學習其學生的成就優於以傳統方式學習的學生；（2）使用配對程式設計的學生其學習態度並未優於使用傳統方式的學生；（3）配對程式設計傾向於產生有利學習的行為；（4）學生對配對角色的責任有正確的認知，但操作者常擔任較重的解題責任；（5）配對程式設計中學生常發生的互動行為依序為指導式對話、除錯式對話及討論式對話三種。