國 立 交 通 大 學

理學院科技與數位學習學程

碩 士 論 文

探討建構教學中系統學習對於程式設計策略之影響

－以 scratch 為例

The impact of system learning in constructivism on program

design---take scratch for example

研 究 生李宗信

指導教授孫春在 教授

中 華 民 國 一 二 年 七 月

探討建構教學中系統學習對於程式設計策略之影響－以 scratch 為例

The impact of system learning in constructivism on program design---take

scratch for example

研 究 生李宗信 StudentThsung-Hsin Lee

指導教授孫春在 教授 AdvisorDr Chuen-Tsai Sun

國立交通大學

理學院科技與數位學習學程

碩士論文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-Learning

College of Science

National Chiao Tung University

In partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

In

Degree Program of E-Learning

July 2013

Hsinchu Taiwan

中華民國一二年七月

II

探討建構教學中系統學習對於程式設計策略之影響－以 scratch 為例

學生李宗信 指導教授孫春在 教授

國立交通大學理學院科技與數位學習學程碩士班

摘 要

本研究依學習方式不同將高中一年受試學生分為指令學習和系統學習二組以學

生學習過程中的程式設計策略和解題行為來觀察其學習歷程並以學習任務來檢測學習

成效探討個別差異在 Scratch 學習程式設計之影響

根據研究結果我們了解系統學習在 Scratch 程式設計上的影響在組合的課程中

是具有較佳的學習但系統學習組在剛開始學習時進入的過程較慢所以根據研究實

驗結果應該剛剛開始教師應使用引導式學習使學生較快速的適應軟體介面之後再

使用系統學習下載系統範例的學習讓學生自行發揮創造力和想像力對於不同學

習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例只要讓學習者有

充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試做中學經驗出程

式流程

關鍵字系統學習Scratch學習程式設計

III

The impact of system learning in constructivism on program design---take

scratch for example

StudentThsung-Hsin Lee Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

In this study we collect data from tenth grade students in high schools The students are

grouped according to learning methods One group is about instruction learning and the other

is about system learning We observe the studentsrsquo program design strategies and

problem-solving skills in their learning process and check the learning effect with learning

tasks We discuss the impact of individual differences on learning program designScratch

According to this study we discover that the students with system learning are better than

those with instruction learning on learning to merger Scratch program However the study

shows that the students with system learning find Scratch difficult at first So the teachers can

use methods for eliciting the m to adapt to Scratch quickly After that the students can use

system learning download Scratch and learn from examples To do this they have more

opportunities to be better

Keywords System about learning Scratch Learning of Programming

IV

誌 謝

這個結束應該是另一個開始在這兩年的研究所生涯中學到了許多除了教材製

作能力的提昇更重要的是個人想法和多角度的去看事情從研究中發現問題探究和

證明培養判斷和邏輯思考的能力往後我會將這些技巧實用於資訊教育上的

最感謝的是孫春在老師教導導正了許多在遊戲學習方面的錯誤觀念每次的

meeting 都能激發出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益

良多在研究過程中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有系

統脈絡了起來也謝謝林珊如和袁賢銘老師在口試時給予我的建議讓我的論文更加完

整

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的家人們尤其是媽媽無私的付出

照顧包容我讓我能在撰寫論文的過程無後顧之憂真的很謝謝家人

宗信

201307

V

目 錄

摘 要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipII

ABSTRACT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIII

誌 謝 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIV

目 錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipV

圖目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVII

表目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVIII

第一章緒論 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

11 研究背景與動機 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

12 研究目的 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13 研究問題 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

14 相關名詞釋義 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

15 研究範圍及限制 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5

第二章文獻探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

21 程式設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

22 Scratch 的特色 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

23建構主義範例式與系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

24程式設計策略helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

第三章研究方法與設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

31研究架構helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

32研究對象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

33研究工具helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

34研究流程helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

35實驗設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

第四章資料分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

41電腦素養調查表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

探討建構教學中系統學習對於程式設計策略之影響－以 scratch 為例

The impact of system learning in constructivism on program design---take

scratch for example

研 究 生李宗信 StudentThsung-Hsin Lee

指導教授孫春在 教授 AdvisorDr Chuen-Tsai Sun

國立交通大學

理學院科技與數位學習學程

碩士論文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-Learning

College of Science

National Chiao Tung University

In partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

In

Degree Program of E-Learning

July 2013

Hsinchu Taiwan

中華民國一二年七月

II

探討建構教學中系統學習對於程式設計策略之影響－以 scratch 為例

學生李宗信 指導教授孫春在 教授

國立交通大學理學院科技與數位學習學程碩士班

摘 要

本研究依學習方式不同將高中一年受試學生分為指令學習和系統學習二組以學

生學習過程中的程式設計策略和解題行為來觀察其學習歷程並以學習任務來檢測學習

成效探討個別差異在 Scratch 學習程式設計之影響

根據研究結果我們了解系統學習在 Scratch 程式設計上的影響在組合的課程中

是具有較佳的學習但系統學習組在剛開始學習時進入的過程較慢所以根據研究實

驗結果應該剛剛開始教師應使用引導式學習使學生較快速的適應軟體介面之後再

使用系統學習下載系統範例的學習讓學生自行發揮創造力和想像力對於不同學

習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例只要讓學習者有

充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試做中學經驗出程

式流程

關鍵字系統學習Scratch學習程式設計

III

The impact of system learning in constructivism on program design---take

scratch for example

StudentThsung-Hsin Lee Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

In this study we collect data from tenth grade students in high schools The students are

grouped according to learning methods One group is about instruction learning and the other

is about system learning We observe the studentsrsquo program design strategies and

problem-solving skills in their learning process and check the learning effect with learning

tasks We discuss the impact of individual differences on learning program designScratch

According to this study we discover that the students with system learning are better than

those with instruction learning on learning to merger Scratch program However the study

shows that the students with system learning find Scratch difficult at first So the teachers can

use methods for eliciting the m to adapt to Scratch quickly After that the students can use

system learning download Scratch and learn from examples To do this they have more

opportunities to be better

Keywords System about learning Scratch Learning of Programming

IV

誌 謝

這個結束應該是另一個開始在這兩年的研究所生涯中學到了許多除了教材製

作能力的提昇更重要的是個人想法和多角度的去看事情從研究中發現問題探究和

證明培養判斷和邏輯思考的能力往後我會將這些技巧實用於資訊教育上的

最感謝的是孫春在老師教導導正了許多在遊戲學習方面的錯誤觀念每次的

meeting 都能激發出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益

良多在研究過程中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有系

統脈絡了起來也謝謝林珊如和袁賢銘老師在口試時給予我的建議讓我的論文更加完

整

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的家人們尤其是媽媽無私的付出

照顧包容我讓我能在撰寫論文的過程無後顧之憂真的很謝謝家人

宗信

201307

V

目 錄

摘 要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipII

ABSTRACT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIII

誌 謝 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIV

目 錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipV

圖目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVII

表目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVIII

第一章緒論 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

11 研究背景與動機 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

12 研究目的 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13 研究問題 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

14 相關名詞釋義 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

15 研究範圍及限制 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5

第二章文獻探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

21 程式設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

22 Scratch 的特色 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

23建構主義範例式與系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

24程式設計策略helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

第三章研究方法與設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

31研究架構helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

32研究對象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

33研究工具helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

34研究流程helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

35實驗設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

第四章資料分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

41電腦素養調查表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

II

探討建構教學中系統學習對於程式設計策略之影響－以 scratch 為例

學生李宗信 指導教授孫春在 教授

國立交通大學理學院科技與數位學習學程碩士班

摘 要

本研究依學習方式不同將高中一年受試學生分為指令學習和系統學習二組以學

生學習過程中的程式設計策略和解題行為來觀察其學習歷程並以學習任務來檢測學習

成效探討個別差異在 Scratch 學習程式設計之影響

根據研究結果我們了解系統學習在 Scratch 程式設計上的影響在組合的課程中

是具有較佳的學習但系統學習組在剛開始學習時進入的過程較慢所以根據研究實

驗結果應該剛剛開始教師應使用引導式學習使學生較快速的適應軟體介面之後再

使用系統學習下載系統範例的學習讓學生自行發揮創造力和想像力對於不同學

習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例只要讓學習者有

充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試做中學經驗出程

式流程

關鍵字系統學習Scratch學習程式設計

III

The impact of system learning in constructivism on program design---take

scratch for example

StudentThsung-Hsin Lee Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

In this study we collect data from tenth grade students in high schools The students are

grouped according to learning methods One group is about instruction learning and the other

is about system learning We observe the studentsrsquo program design strategies and

problem-solving skills in their learning process and check the learning effect with learning

tasks We discuss the impact of individual differences on learning program designScratch

According to this study we discover that the students with system learning are better than

those with instruction learning on learning to merger Scratch program However the study

shows that the students with system learning find Scratch difficult at first So the teachers can

use methods for eliciting the m to adapt to Scratch quickly After that the students can use

system learning download Scratch and learn from examples To do this they have more

opportunities to be better

Keywords System about learning Scratch Learning of Programming

IV

誌 謝

這個結束應該是另一個開始在這兩年的研究所生涯中學到了許多除了教材製

作能力的提昇更重要的是個人想法和多角度的去看事情從研究中發現問題探究和

證明培養判斷和邏輯思考的能力往後我會將這些技巧實用於資訊教育上的

最感謝的是孫春在老師教導導正了許多在遊戲學習方面的錯誤觀念每次的

meeting 都能激發出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益

良多在研究過程中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有系

統脈絡了起來也謝謝林珊如和袁賢銘老師在口試時給予我的建議讓我的論文更加完

整

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的家人們尤其是媽媽無私的付出

照顧包容我讓我能在撰寫論文的過程無後顧之憂真的很謝謝家人

宗信

201307

V

目 錄

摘 要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipII

ABSTRACT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIII

誌 謝 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIV

目 錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipV

圖目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVII

表目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVIII

第一章緒論 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

11 研究背景與動機 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

12 研究目的 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13 研究問題 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

14 相關名詞釋義 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

15 研究範圍及限制 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5

第二章文獻探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

21 程式設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

22 Scratch 的特色 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

23建構主義範例式與系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

24程式設計策略helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

第三章研究方法與設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

31研究架構helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

32研究對象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

33研究工具helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

34研究流程helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

35實驗設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

第四章資料分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

41電腦素養調查表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

III

The impact of system learning in constructivism on program design---take

scratch for example

StudentThsung-Hsin Lee Advisor Dr Chuen-Tsai Sun

Degree Program of E-Learning

National Chiao Tung University

ABSTRACT

In this study we collect data from tenth grade students in high schools The students are

grouped according to learning methods One group is about instruction learning and the other

is about system learning We observe the studentsrsquo program design strategies and

problem-solving skills in their learning process and check the learning effect with learning

tasks We discuss the impact of individual differences on learning program designScratch

According to this study we discover that the students with system learning are better than

those with instruction learning on learning to merger Scratch program However the study

shows that the students with system learning find Scratch difficult at first So the teachers can

use methods for eliciting the m to adapt to Scratch quickly After that the students can use

system learning download Scratch and learn from examples To do this they have more

opportunities to be better

Keywords System about learning Scratch Learning of Programming

IV

誌 謝

這個結束應該是另一個開始在這兩年的研究所生涯中學到了許多除了教材製

作能力的提昇更重要的是個人想法和多角度的去看事情從研究中發現問題探究和

證明培養判斷和邏輯思考的能力往後我會將這些技巧實用於資訊教育上的

最感謝的是孫春在老師教導導正了許多在遊戲學習方面的錯誤觀念每次的

meeting 都能激發出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益

良多在研究過程中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有系

統脈絡了起來也謝謝林珊如和袁賢銘老師在口試時給予我的建議讓我的論文更加完

整

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的家人們尤其是媽媽無私的付出

照顧包容我讓我能在撰寫論文的過程無後顧之憂真的很謝謝家人

宗信

201307

V

目 錄

摘 要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipII

ABSTRACT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIII

誌 謝 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIV

目 錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipV

圖目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVII

表目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVIII

第一章緒論 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

11 研究背景與動機 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

12 研究目的 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13 研究問題 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

14 相關名詞釋義 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

15 研究範圍及限制 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5

第二章文獻探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

21 程式設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

22 Scratch 的特色 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

23建構主義範例式與系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

24程式設計策略helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

第三章研究方法與設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

31研究架構helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

32研究對象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

33研究工具helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

34研究流程helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

35實驗設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

第四章資料分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

41電腦素養調查表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

IV

誌 謝

這個結束應該是另一個開始在這兩年的研究所生涯中學到了許多除了教材製

作能力的提昇更重要的是個人想法和多角度的去看事情從研究中發現問題探究和

證明培養判斷和邏輯思考的能力往後我會將這些技巧實用於資訊教育上的

最感謝的是孫春在老師教導導正了許多在遊戲學習方面的錯誤觀念每次的

meeting 都能激發出另一種見解和看法從論文題目的挑選開始與老師的討論便獲益

良多在研究過程中的問題和困難老師都能一語道破讓雜亂無章的思緒都變得有系

統脈絡了起來也謝謝林珊如和袁賢銘老師在口試時給予我的建議讓我的論文更加完

整

也感謝實驗室的學長姐給予的幫助讓實驗的流程和統計分析都能順利完成實驗

室伙伴們的互相鼓勵和分享成為能夠繼續堅持下去的動力能跟你們在同一個實驗室

做研究真的很榮幸

最後要特別謝謝一直在我背後默默支持鼓勵的家人們尤其是媽媽無私的付出

照顧包容我讓我能在撰寫論文的過程無後顧之憂真的很謝謝家人

宗信

201307

V

目 錄

摘 要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipII

ABSTRACT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIII

誌 謝 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIV

目 錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipV

圖目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVII

表目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVIII

第一章緒論 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

11 研究背景與動機 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

12 研究目的 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13 研究問題 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

14 相關名詞釋義 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

15 研究範圍及限制 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5

第二章文獻探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

21 程式設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

22 Scratch 的特色 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

23建構主義範例式與系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

24程式設計策略helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

第三章研究方法與設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

31研究架構helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

32研究對象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

33研究工具helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

34研究流程helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

35實驗設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

第四章資料分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

41電腦素養調查表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

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Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

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Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

V

目 錄

摘 要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipII

ABSTRACT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIII

誌 謝 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipIV

目 錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipV

圖目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVII

表目錄 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipVIII

第一章緒論 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

11 研究背景與動機 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1

12 研究目的 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13 研究問題 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

14 相關名詞釋義 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

15 研究範圍及限制 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5

第二章文獻探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

21 程式設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6

22 Scratch 的特色 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11

23建構主義範例式與系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

24程式設計策略helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

第三章研究方法與設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

31研究架構helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

32研究對象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

33研究工具helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

34研究流程helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

35實驗設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

第四章資料分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

41電腦素養調查表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

VI

42各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

43程式設計之創造力分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

44兩組的「改」和「組」的更改次數來比較helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

第五章結論與建議helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

參考文獻 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 43

附件一電腦素養調查 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip47

附件二scracth「改」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip48

附件三scratch「組」的實驗回饋單 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

附件四創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip50

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

VII

圖 目 錄

圖 1 文字式程式設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10

圖 2 LOGO 程式語言設計介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

圖 3 Scratch 環境介面 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip13

圖 4 Scratch 繪圖編輯器 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

圖 5 Scratch 程式類別helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip145

圖 6 Scratch 的分享平台 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

圖 7 程式的基本設計流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19

圖 8 Scratch 系統學習helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

圖 9 Top-Down 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21

圖 10 Bottom-Up 設計策略 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip22

圖 11 研究架構圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip24

圖 12 Scratch 網站 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip25

圖 13 下載他人作品進行修改 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip26

圖 14 螢幕錄製軟體 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

圖 15 研究流程圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

圖 17 實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數之長條

圖 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

VIII

表 目 錄

表 1 Scratch 程式類別及功能 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15

表 2 與 Scratch 教學相關之研究 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

表 3 指令學習與建構學習之比較 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18

表 4 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23

表 5 創意評分表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip28

表 6 設計策略分類表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

表 7 電腦素養調查表分析表之有無學習經驗helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 8 電腦素養調查表分析表之對程式的印象helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 9 電腦素養調查表分析表之學習程式的意願helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

表 10 「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性分析表 helliphelliphelliphelliphelliphellip34

表 11 排除學過－「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 35

表 12 「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表 helliphelliphelliphelliphellip36

表 13 排除學過－「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析

比較表 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

表 14 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 15 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

表 16 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 17 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip39

表 18 在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

IX

表 19 在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述

性統計分析表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

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圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

1

第一章 緒論

本研究的主要目的在探討於 Scratch 軟體下利用系統學習建構出來的學習方式教

導學生會有何成效及其產生的影響本章共分以下五節第一節為研究背景與動機

第二節為研究目的第三節為研究問題第四節為相關重要名詞釋義第五節則為研究

範圍與限制

11 研究背景與動機

人類的社會是很複雜的它綿密的網路常常是牽一髮而動全身看似不同的東西會

彼此相互影響所以只有以系統的方式思考時才會周延問題才得以釐清

過去我們在學習時或教學時著重於基礎的學習常利用傳統的學習方式也就是

講述式教學法正是一般教師最習慣的教學方式因為它可以節省教師們準備課程的時

間而且同時也可以將知識完整且有系統的教授給學生所以教師幾乎都使用此方式教

學但講述法的時間不宜過長（以 20 分鐘為原則）教師也應該以肢體動作臉部表情

作為輔助再加上一些教學活動例如小組討論或上臺練習並善用教學媒體如此

才可以增加學生的注意力使教學活動生動而富有變化(張世忠民 89)

自從 Apple MAC OSMicrosoft Windows 31Windows95 發明以後「物件化」「圖

形化」「視覺化」的使用者介面成為一種趨勢如今現在多媒體的教學軟體充斥世面

各式各樣的豐富的物件化導向的操作介面使得初學者更容易上手也方便使用者操

作使用

研究者長期在桃園縣任教服務發覺在桃園縣各國中小學也常使用 Scratch 來激

發學生的創造力想像力並時常舉辦許多競賽但是程式設計也是一門公認既抽象且

複雜的科目為何 Scratch 可在小學甚至幼稚園推廣

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

2

因 Scratch 程式是由美國麻省理工學院媒體實驗室的米契爾雷思尼克（Mitchel

Resnick）教授所領導的終生幼稚園(Lifelong Kindergarten)團隊開發完成於 2007 年首

度公開目前的版本為 20 版現行版本的 Scratch 也支援 ArduinoPicoBoard 與樂

高(LEGO)WeDo 等外接式模組也可以透過 Kinect 與 Scratch 的中介程式與微軟

Xbox 360 之體感控制器 Kinect 做結合增加了 Scratch 在教學上的互動性(許惠美

民 100)

Scratch 讓數位表達更加大眾化透過 Scratch小朋友們可以創造他們自己的故事

遊戲以及動畫並可以在線上分享他們的創作當小朋友在學習重要的電腦程式運算

同時他們亦學會創意性思考有系統地推理以及協同合作所以被稱之為互動媒體的

Youtube(Resnick 2011)

因此興起利用建構式教學中系統學習進行程式設計策略方面的研究讓學習不再

像以前由基礎打起的傳統學習方式應該換個角度或模式來進行學習例如互動式或

建構的教學方式於是利用系統學習的建構學習方式讓初學者先經由認識外部整個

系統再去瞭解內部程式之間相互的因果關係進而產生有創意的想法達成我們預期

的學習目標

因此本研究試圖探討－由基礎教起的指令學習和建構式教學中系統學習此兩種

學習方式應用於 Scratch 程式設計時各自產生的影響及差異並希望藉此特性進

而推廣至其他方面的學習並以此學習方式提供教師參考以及往後設計適合的學習教

材及學習策略使得學習的過程更加有效率甚至使得學習者更加有興趣

主張實驗主義的教育哲學家杜威認為知識的來源起於經驗持續的改造是適應環

境而生藉由「做中學」的求知方式來學習數位遊戲提供了前所未有的設計平台也

使「透過設計來學習」成為遊戲式數位學習的一個新穎觀點(孫春在民 102)Kafai(1995)

指出學習設計注重學習達成目標的過程教育界常有一句話「過程比結果更重要」因

為即使學生未完成良好的產品但學習的過程和經驗已是最佳的良師

學生經過探詢和自我導向的學習都是「建構學習」（constructive learning）的重要

途徑只是我們應有適當輔助(Mayer2004)而 Guilford(1959)更利用擴散思維的理念

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

3

發表智力結構論首倡創造力的論點可以對建構學習有所助益(Torrance 1974)進一

步將其論點發展成為評量創造能力的專用測驗該測驗的試題係對三方面的心理特質而

設計

(1) 流暢性(fluency)指個人面對問題情境時能在短時間內表現出所想到的可能

答案答案越多者即表示創造力高

(2) 變通性(flexibility)指個人面對問題情境時思路活絡隨機應變能舉一反

三觸類旁通不墨守成規不鑽牛角尖能在同一時間所想出不同類型答案

越多者即表示創造力高

(3) 獨創性(originality)指個人面對問題情境時能別出心裁想出與同儕不同的

意見對同一題所提越創新者即表示創造力高

而本研究認為經過系統學習法的學生會較傳統學習法的學生有較多的創造力

12 研究目的

基於上述研究動機本研究之研究目的為

一 了解建構式系統學習在 Scratch 程式設計上的影響

二 設計符合建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程並進行教學

三 分析實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所產生的作品及

學習成果

四 探究教師參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後的感受以及從教

學過程中發現學生的成長

五 提出建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程實施的研究結果提供教師進

行學習課程設計教學在未來應用的參考與建議

13 研究問題

根據上述研究目的本研究的研究問題如下

一 了解建構式系統學習方式的學習課程內容實施方式及困境問題為何

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

4

二 如何設計實施及評估建構學習中系統學習的 Scratch 程式設計課程

三 學生參與建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程後學生所生成的作品及

學習成果為何

四 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程的感受為何並從過程中

發現學生有何成長

五 教師實施建構式系統學習的 Scratch 程式設計課程時所遭遇的困難及解決

方式為何

14 相關名詞釋義

1 系統學習

由看見一整個系統外部整體或者是會動可運作的系統然後經由更改拆裝

解組合的方式去學習和進入程式語言設計

指令學習

單純由教師跟著課本教學學生從基礎開展學習的方式並沒有特殊的課程設計或

學習方式本研究所指的傳統學習正是傳統的教學模式由教指令或基礎學起的方式去

學習

2 建構教學

以建構主義為基礎的教學方式而建構主義者主張知識乃學習者主動建構而成不

是被動的接受或吸收進行教學

3 Scratch

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

4 創造力

創造是一種行為的表現該行為表現的結果富有新奇與價值

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

5

5 程式設計學習策略

Bottom-up－由下而上從無到有的去設計一個程式此種程式設計方式傾向先

設計角色動作再個別完成每個角色

Top-down－由上而下此種程式設計方式會先規劃場景並將所需角色置入

再規劃設計每個角色的功能之後再修改微調功能甚至利用複製完成相同性質的角色

6 學習任務

「改」－學生從 Scratch的網站下載一個自己個人覺得有趣有興趣的程式在本

機電腦去更改程式內部資料

「組」－學生從 Scratch的網站下載兩個或兩個以上自己個人覺得有趣有興趣的

程式在本機電腦去進行更改合併和組合程式內部資料

15 研究範圍及限制

本研究以桃園縣某高中一年級的學生為對象探討學生在 Scratch 程式設計的學習

歷程及成效根據研究動機與研究目的本研究所欲研究的範圍與限制如下

一研究範圍和對象

本研究建構式系統學習 Scratch 程式設計課程是以傳統學習和系統學習的模

式在高中資訊科技概論課時實施故本研究參與的研究對象為桃園縣立某高級

中學一Ｏ一學年度一年級學生 94 人因為研究者在該校擔任高一的資訊科技概論

教師任教班級數有 6 班為採樣方便並配合課程進行故以該校高一學生為研究

對象

二研究限制

本研究以桃園縣立某高中一年級學生為研究對象研究對象共兩班94 人目

的是探討學生在建構式系統學習程式設計策略之影響受限於樣本數可能無法代

表所有當今高一學生程式設計策略因此不宜過度推論

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

6

第二章 文獻探討

本研究是以 Scratch 進行程式設計為出發點探討利用傳統學習法和系統學習法

不同的學習方式對受試者於學習程式設計的歷程和學習成效之影響本章以三節探討

相關的文獻第一節探討程式設計的相關議題第二節介紹 Scratch 的特性第三節定

義建構主義和系統學習及其相關研究進行整理歸納

21 程式設計

在電腦的發展過程中軟體扮演相當重要的角色即使電腦硬體功能再怎麼強大若缺

少軟體的支援也無法發揮應有的功用以下介紹軟體重要的里程碑

程式的起源

1801 年法國人賈克德(Joseph arie Jaquard)發明的花織布機只要在打孔片上打洞

就可以讓織布機讀取打卡片的內容織出不同的花色是最早使用程式的方式來控

制機器

電腦程式

第一個可在電腦上執行的程式是凱本(Tom Kilburm)於 1948 年為馬克一號(Mark I)

電腦所撰寫的程式這個程式是用來計算任一數字的最大因數利用重複的減法執

行運算

編譯器

編譯器(Compiler)是一種軟體可以將程式語言翻譯成機器語言讓使用者撰寫程

式可在電腦上執行美國的葛麗霍普(Grace Murray Hopper)於 1952 年投入編譯器的

開發並於 1960 年創造了第一個商用電腦程式語言 COBOL也是最早的高階程式

語言之一

提供編譯器功能的高階語言

以前的電腦程式是由「0」與「1」所組成想要學習程式設計必須了解程式中「0」

與「1」所表示的意義1954 年 IBM 公司的程式設計師巴克斯(John Backus)設計一

套語言規則用人們熟悉的單字做為程式指令並加入變數(Variable)條件判斷

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

7

編譯器等功能因此發展出第一種提供編譯器功能的高階語言 Fortran讓更多人可

以輕鬆使用程式語言撰寫程式並為後來的高階語言提供一個可供參考的典範

211 程式語言依發展時間分成五大階段如下

1 第一階段機器語言（Machine Language）

指電腦 CPU 能夠直接執行的語言由代表計算機指令的一串 0 與 1 所組成其

優點是執行速度快但缺點為非常不易撰寫與學習

2 第二階段組合語言（Assemblers Langauage）

組合語言是將機器語言基本 01 指令以人類可以理解的助憶符號取代之組

合語言需經 compiler 編輯後才能執行其優點是執行速度快但缺點為不易撰

寫與學習

3 第三階段高階語言（High Level Language）

高階語言是一種比較接近人類思考的電腦語言必須經由 compiler 或 interpreter

解譯之後才可在電腦上執行其優點是學習容易易撰寫但缺點為執行速度

慢例如常見的ＣＶＢＪＡＶＡhellip等都是屬於高階語言是屬於一種

程序導向（procedure）的語言

4 第四階段第四代語言（Fourth-generation Language）

是屬於一種問題（problem）導向的語言一般所謂的第四代語言是指不需要

專門技術即可使用的套裝軟體它通常以句子或圖像（icon）來選擇所要的功能

例如不必描述資料儲存的細節及資料如何顯示在螢幕上和在機器內的情形

只需描述所需的資料及它們之間的關係至於製作的細節會由軟體執行所以

使用者不必知道電腦內部相關的技術就能熟練地運用整個系統

5 第五階段自然語言（Natural Language）

特性是提供使用者以一般文字語句直接和電腦進行對話向電腦發出問題而

不必考慮程式語法使用起來更人性化更方便是所謂的人工智慧語言

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

8

212 程式設計的重要性

電腦早已影響每個人的學習工作與生活方式認識與應用電腦是二十一世紀的

現代人應該具備的基本知識剛開始接觸程式設計的學習者最常遭遇的困難主要是程

式設計的概念抽象學習程式主要有指令語法和演算法的思考方式兩個主要階段(豐

佳燕陳明溥民 97)而進行演算法的思考需將問題描述清楚細分成多個較好處

理的小問題再依序解決每個小問題(Copper Dann amp Pausch 2000)因為這些邏輯思考

程序本質不易理解所以初學者使用的程式語言應該具有「簡單化」「視覺化」兩大特

性(Boulay OrsquoShea amp Monk1989)若程式語言具有物件化導向的介面與事件驅動的機

制更可降低學習程式設計之難度(賴健二民 93)

張嘉宏(民 96)的研究中指出學生學習程式語言後卻仍然不具備程式設計的能力

主要的問題可歸類為以下三類

(一)程式語言複雜的邏輯觀念

傳統程式語言的學習強調其語言設計的專業功能不重視人機互動介面初學者

在學習程式語言時容易因語法文字過於複雜抽象概念不清與錯誤訊息難以理解等造成

學習進度緩慢甚至因此放棄學習的問題對於初學程式語言的人而言選擇一個能提

供互動程度高的介面而且又能夠以簡單的語法來訓練其邏輯思考能力及程式設計能力

的程式語言對提升程式語言的學習來說是非常的重要(董少桓林宗德沈維倫

錢傳明沈勇嘉民 94)

(二)老師需要付出很大的教學心力

傳統程式學習時學生如有問題大都只能透過提問或自習的方式來解決學習上的問

題老師亦只能靠經驗判斷個別指導或作業中來瞭解學生的學習情形老師在準備教

材批改學生的程式或是要解決學生個別不同程度的問題都需要花費很多的時間與心

力也影響學生的學習效率

(三)學生缺乏實際練習

一般程式設計的課程教師若採用講述式教學學生不易在短時間內理解學習加

上學生對於老師指派的程式設計作業練習不確實都會影響學習成效

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

9

如果學生能夠在學習的過程中透過一個簡易好用的介面來練習程式透過實作來

學習知識(learning by doing)利用漸進的方式來引導學習可以幫助學生迅速的學習程

式技巧解決問題與邏輯思考的能力(錢傳明民 97)

黃嘉文(民 99)的研究指出建構式語言系統雖然使用圖形化或實體物件呈現程式

的架構讓學習者在系統中建造出程式片段過程中明白不同物件搭配所產生的結果

進而從中瞭解程式語法和命令的意義但是忽略了程式設計事實上就是一種抽象而且

難以理解的問題若在教材中採用了與學習者本身未擁有的經驗與知識學習者將會缺

乏從經驗中將新舊知識融合的過程容易因失敗經驗而產生挫折感因而降低學習興致

從文獻中得知發現初學者在學習程式語言的過程中會參考別人的範例程式從中

參考模仿學習如遇到新的問題時則會參考功能類似的程式碼設法修改調整功能來

解決問題在程式設計問題解決過程中如果能提供適當的程式設計工具幫助學習者

將問題視覺化或物件化將能促進學習者的思考與解題(Funkhouser1993)

一個完整的程式可說是一群一群的模組集合而整程式模組是大程式中邏輯獨立和

離散的單位模組化(Module)程式設計的觀念乃是把程式設計的問題由大至小從上

而下進行分析後分成不同層次的片段程式形成各自獨立的程式模組物件模組化具

有「標準化」和「分割性」兩個特點物件之間可以彼此相容可以隨任務需要而進行

組合拆解可說是物件導向 (Object-Orientation)技術的前身具備物件導向

Has-A(Reuse-重複使用)的精神但不具備 Is-A(Inheritance-繼承)的概念Parnas(1972)

認為程式模組化包含了可以縮短管理發展的時間使程式更具有彈性容易被瞭解的

優點(張宇華民 92)根據文獻程式設計課程可以發展出有價值的生活技能資訊科

技的普遍性發展改變生活型態及教育環境在科技時代生長的數位原住民習慣同時

處理多樣訊息偏好視覺圖像介面喜歡主動探索和互動式學習除了熟悉使用數位媒

體外也應該設計創造和發明才能真正形成資訊科技知識的能力(Prensky 2001)

程式設計應是學生必備的基本技能透過反覆思考來培養解決問題和高層次思考的能

力尤其對於邏輯推理的解題方式有助於運用在其它學科及生活應用上許多學者(如

Shafto1986)指出程式設計課程讓學生在數學和科學的學習上是有幫助的證明清楚

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

10

有條理的分析確實執行驗證及偵錯能類化至其它學科的學習

213 程式設計的工具

以程式設計的開發環境介面做分類分為文字式與視覺化以下就二種類別分別說

明

一 文字式程式設計

圖 1 文字式程式設計介面

文字式程式設計介面分為程式碼撰寫區和執行結果區程式碼由使用者依照各個程

式語言的規則自行輸入沒有既定的模組和圖形化可供使用使用者在撰寫過程中若出

現錯誤只能一行一行找出問題所在不論是在程式設計或結果呈現上都比較抽象不具

體畫面缺乏生動和互動性(如圖 1)

學習者必須以文字的描述讓程式產生類別及物件程式的編輯以由上而下的方式

不需受限於已經建置好的物件設定或動作判斷控制性和延展性較強沒有預先的參考

程式模組學習者必須具有各個程式功能的先備知識適合專家型學習者例如 CC++

JAVAhelliphellip等程式執行結果缺少色彩與互動不易讓學習者產生興趣缺少具體且生

動的學習情境可能使得學習目標不夠明確

程式的撰寫需要較多的邏輯性通常需要事先規劃程式流程及架構對於程式的進

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

11

階設計提供比較彈性的空間但容易產生語法或語意錯誤且不同程式語言之間即使

表達相同意思語法卻有所不同例如 C 語言中的「printf」代表列印結果但在 C++

語言中為「cout」而 JAVA 語言則是使用「Systemoutprint」學習者可能花費過多時間

在偵錯上尤其初學者在不同程式語言間的轉換可能產生困難或混淆邏輯思考因此受

到阻礙

目前文字式的程式語言例如 CC++Java 等雖然程式撰寫功能較強但龐大

的程式結構並非為教學而設計對於初學者而言並不需要知道太多繁瑣的細節以精

簡的指令來建構出主要程式的流程才能使學習者專心於程式的設計(Kurtz 1981)

二視覺化程式設計

將問題視覺化或物件化可以使得問題變得具體將能更有效掌握程式設計的架

構促進學習的思考與解題尤其對於初學者能夠降低學習程式設計的門檻(Funkhouser

1993)以圖像式或特定指令模組讓程式的組成變得簡單雖然沒有提供完整和進階

的程式設計功能但具備初學者可能使用的程式基本語法重點放在程式的邏輯培養

22 Scratch 的特色

Scratch 程式設計軟體rdquo介紹說明rdquo如下

由 MIT 麻省理工學院所研發是一套適合初學或非資訊科學領域的學習者學習程

式設計的軟體具有互動性可製作動畫規劃遊戲設定音樂和藝術等不需要考慮

複雜的程式語法只要流程結結構和邏輯概念符合即可

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

12

圖 2 LOGO 程式語言設計介面

Scratch 是參考 LOGO 語言而設計的LOGO 是由 Bolt Beranek 和 Newman(BBN)

在 1967 年的研究中為自學而創造設計的最廣為人知的部分在 1969 年所發展出的「海

龜圖案」以視覺化的方式呈現輸出結果十分簡單易懂

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

13

圖 3 Scratch 環境介面

Scratch 的程式設計專案包含了媒體元件(media)和程式腳本(script)兩大部分

Scratch 可以從外部匯入圖片檔及聲音檔加以運用也可以利用內建的繪圖工具及錄音

功能來製作所需的媒體元件並透過彩色的指令積木針對舞台(stage)和所選定的 2-D

角色 (sprite)進行程式腳本的設計 (Resnick Maloney Rusk Silverman amp Eastmond

2010)整個 Scratch 是以降低新手門檻增加專案的種類以及支持不同的專案複雜度為

目標來進行規劃環境介面 (Resnick Maloney Monroy-Hernaacutendez Rusk Eastmond

Brennan Millner Rosenbaum Silver Silverman amp Kafai 2009)因此撰寫程式腳本就是以

指令積木為物件基礎透過滑鼠將需要的指令積木從拖曳至程式腳本區堆疊拼貼整

個 Scratch 程式碼就是由指令積木加上參數設定所組合而成（如圖 2 Scratch 環境介

面）

Scratch 在研究開發時就是以兒童及青少年為主要的使用對象而他們大都是初

學程式設計的人在考量其先備知識不足與能力有限的情況下因此具有許多與一般程

式語言迥然不同的創新設計Scratch 具有以下的特色

(一)屬於免費軟體可擴充硬體支援

(二)具有視覺化的單一視窗及多國語言介面

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

14

(三)積木組合式程式語言容易學習

(四)內建豐富的圖片及音效素材亦可自行製作素材並支援素材匯入的功能

(五)直觀式編譯執行結果立即可見除錯容易

(六)公開專案程式碼有助於觀摩學習並可上傳作品至官方網站與全世界同好分享

而 Scratch 程式語言具有直覺式的中文介面設計互動性高並用拖曳指令積木取

代了傳統編寫語法指令並將程式碼包含在角色物件中使得在程式設計過程中可以

重複使用這些物件執行時所見即所得這些直觀視覺化的設計大幅降低學習的困難

度也提高了學生的學習興致學習過 Scratch 程式語言的學生大都持正向的學習態

度表示喜愛 Scratch 程式設計課程並認為是一種有趣的活動不會感到焦慮或排斥(楊

書銘2008王麒富2009蔡孟憲2010張素芬2010蕭信輝2010)研究結

果亦顯示實施 Scratch 程式設計課程對於國小學生的問題解決能力有顯著的提升(王

麒富2009蕭信輝2010)對幾何概念的學習亦有顯著的影響(蔡孟憲2010)

針對 Scratch 的介面設計及其功能分述如下

(1)角色區Scratch 內建許多有趣的角色提供學習者使用也可藉由簡單的繪圖功能自

行繪製或修改現有的角色外觀或是直接從檔案匯入圖片角色製作的彈性很高(如圖

4)

圖 4 scratch 繪圖編輯器

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

15

(2)程式選擇區利用不同顏色來區分程式類別分為控制動作偵測外觀運算

聲音變數以及畫筆(如圖 5)各程式的使用時機和功能如表 1學習者不需要自行撰寫

程式直接從程式選擇區挑選適合的程式碼即可在程式組合時也不用擔心程式語法錯

誤拼圖式的外形讓符合的程式才能結合在一起

圖 5 scratch 程式類別

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

16

表 1

Scratch 程式類別及功能

(3)程式編輯區從程式選擇區挑選的程式碼使用滑鼠拖曳的方式拉到程式編輯區並

利用拼圖式的外形將程式組合起來避免程式語法錯誤參數的設定則是利用鍵盤直接

輸入或是下拉式選單來挑選簡單直覺又易用先將每個角色的造型及聲音匯入後

就可以用程式進行控制

(4)舞台區放置所有角色只要按下綠色旗子就能讓各個角色依照所挑選的程式進行動

作讓程式的結果以動態方式呈現

(5)功能區Scratch 本身也提供了「分享」功能學習者可以藉由分享平台搜尋特定主題

觀看並下載他人程式進行修改與增加新功能後再上傳自己的作品以「想像」「程

式」和「分享」為此分享網站的設立目的希望藉由集體創作和分享回饋等機制達

到更好的學習效果(如圖 6)

程式類別 功能說明

控制 用來驅動角色可以滑鼠鍵盤或廣播方式進行角色控制

程式流程的控制例如「重複執行」「如果否則」

動作 讓角色進行移動或旋轉提供座標軸來設定角色位置

外觀 角色造型大小及特效

偵測 是否進行滑鼠鍵盤輸入角色位置以及角色碰撞等

偵測的目的是要提供下一個步驟執行的依據

聲音 每個角色可匯入內建的音效或由使用者自行錄製聲音

運算 提供＋－及大小判斷等運算式

畫筆 可設定畫筆大小顏色及亮度等

變數 提供變數及列表可做進階程式設計

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

17

圖 6 Scratch 的分享平台

國內使用 Scratch 進行教學實驗的結果中不論在問題解決能力邏輯推理能力

創造力和學習態度上大部分都能呈現正向相關(如表 2)證明了 Scratch 適用於程式設

計學習的適切性且在眾多視覺化程式設計軟體中以 Scratch 為目前最廣為接受並運

用於教學現場

表 2

與 Scratch 教學相關之研究

研究者 研究結果

楊書銘(民 96)

學生對於學習 Scratch 認為是有趣的活動不會感到焦慮與

排斥且 Scratch 課程對於學童之「猜測原因」整體問題

解決能力「開放性」和「變通力」創造力等有顯著提升

王麒富(民 98) 多數學生對 Scratch 科技接受模式的滿意度高學習態度正

向且問題解決能力有所進步

蕭信輝(民 99) Scratch 教學課程對學習者整體科學過程技能科學問題解

決能力有顯著影響

蔡孟憲 (民 99) Scratch 程式設計課程對幾何概念有顯著提升

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

18

23 建構主義範例式與系統學習

231 建構主義學習

但只有範例式的學習仍然不夠知識藉由互動一來一往層層堆疊組成這個互動

必須透過實際操作也許是老師和學生的互動也許是學生和程式設計軟體間的互動

在設計程式的過程中學習者除了必須具備的邏輯概念為了完成作品也必須在製作

的過程學習相關的技能或知識甚至是學習到解題策略或培養創造力等於是不知覺中

讓學習成為一種主動知識的建構而非被動的吸收學習型態也由傳統教師為主導的方式

轉變為以學生為中心的學習模式

設計能將個人想法具體實現且在設計的過程能產生學習動機而設計也能讓學習

者將情意和認知相互結合即使學習者未能完成設計的成品在操作與練習的過程中已

經達到學習效果因此程式設計課程正是具備高度學習經驗的重要課題 (Kafai2009)

表 3

傳統學習與建構學習之比較

傳統學習 建構學習

以教師為中心

被動的接受

客觀真理

靠記憶

使用文字符號

安靜聽講

知識的傳輸

以學生為中心

主動的建構

主觀經驗

靠理解

有意義的內容

互相磋商

知識的建構

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

19

232 範例式學習

程式的基本設計流程分為四個階段分析規劃流程撰寫程式錯誤偵察(如圖

7)傳統的程式設計課程會從規劃程式流程開始但因個體認知型態的不同可能使

得解題流程產生差異甚至於分析題型上已造成學習阻礙利用流程圖雖然可以幫助學

習者了解程式的運作卻無法有效幫助初學者寫出程式學習者受挫於流程圖的繪製

或者對流程了解但仍無法具體著手進行程式設計於是對程式設計產生恐懼(Winslow

1996)

圖 7 程式的基本設計流程圖

為了讓初學者能快速進入程式撰寫階段教學者會先將各個語法的使用時機與撰寫

方式進行完整的介紹但程式概念抽象的本質不易理解使得初學者反而受限於程式語

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

20

法或專注在程式偵查上無法確實將思考邏輯清楚呈現且不同程式語言間的語法轉換

也可能讓學習者產生混淆於是教學者花費過多時間於程式語法的講解而學習者卻無

法真正學習到解決問題的能力(Costelloe 2004)

Bandura 的觀察學習理論一別以往直線性的思考認為人與生俱有經由觀察來獲

取訊息的能力而且能移轉至下次面對類似問題時的解決能力或是可以經由模仿他人

的經驗來吸取教訓避免自己發生同樣的錯誤(Bandura 1973)學習得自觀察與模仿

範例式學習便是讓學習者從現成程式範例去觀察各個程式語法的出現時機和運用方

式以專家的解題流程來讓新手經驗出解決問題的步驟對於背景知識缺乏的初學者而

言範例的模仿觀察能比傳統方式更快速達到學習目的且在解決相似問題時的錯誤也

較少(Sweller amp Cooper 1985)

233 系統學習

更進一步的我們經由看見一整個外部會動的可運作的系統經由去改拆和組

的方式去學習和進入程式設計

教師在教學的第一步應是先確認教學目標在程式設計時由單獨一個人獨自完成一項

作品程式其實是一件很沒有效率又難執行的工作所以現在興起將程式模組化或

者使用程式範例再去更改成我們需要的程式如此一來少了許多除錯偵查的時間

也可以使用好的程式讓其變得更好激發出更多不同的創意

圖 8 scratch 系統學習

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

21

24 程式設計策略

程式設計依據解題程序的不同可歸納為 Top-Down(由上而下)以及 Bottom-Up(由下

而上)兩種常見的設計策略分別說明如下

1Top-Down(由上而下)

Top-Down 先是將整體問題分層規劃成較簡單的子問題直到原來的複雜問題已經

可以由可理解的小問題來取代例如先將主程式分成 ABC 三個場景再將 A 場景

分解成 A1A2A3 三個角色B 場景分解成 B1B2 二個角色而每個角色又分別有

自己的動作行為例如 A1 角色有 A11 動作而 A2 角色有 A21 及 A22 動作helliphellip等等 (如

圖 9)

圖 9 Top-Down 設計策略

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

22

Top-Down 設計策略也可以稱做「模組化(Module)」設計先將程式可能會常用到

的主要功能規劃設計後再根據各個角色的需求將相似的部分重複使用再進行微調

易於分化問題也可組合起來解決不同且更複雜的問題

2Bottom-Up(由下而上)

Bottom-Up 則是依據題目要求先考慮較底層的項目找出相似的區塊以相同方

法按部就班的解決再將各個項目組合成整體問題例如先設計需要的角色 ABC

D再將角色間的關係組合成場景 X 和 Y最後完成主程式(如圖 10)

圖 10 Bottom-Up 設計策略

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

23

其中Top-Down 被認為是較有效的設計策略因能將問題分解成較容易解決的區

塊使得程式設計能由簡入繁而此兩種策略之特色及優缺點比較如下(如表 4)

表 4

Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略比較表

設計策略 Top-Down Bottom-Up

特色 先設計程式的主要功能再分層規劃

其次要功能

先完成細部的問題再逐次組合成完

整的問題

優點 1 延緩考慮細節問題

2 可依據題目要求來驗證程式主功

能再由主功能去檢測次要功能是

否正常且主功能被測試的機會最

多

3 若不符題目要求之功能可即早發

現問題

4 當程式規模過大時有助於減少程

式設計整合問題

1 可即早對各個細項的子問題評估

是否可行

2 最基本的問題能夠徹底解決

3 若錯誤發生在低層問題可即早

發現並解決

缺點 1必須先完成最高層的問題後才能

知道低層次的項目是否可行

2若無法正確分析出程式架構可能

造成整體程式設計方向錯誤

1同樣程式結構重複出現的機率較

高可能造成程式時間複雜度較差

2必須將區塊完全組合後才能看到

整個程式全貌

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

24

第三章 研究方法與設計

本研究之目的在探討不同學習策略教材－指令學習組和系統學習組分別對高中學

生程式設計創作力的影響以提供未來設計數位遊戲學習課程和教師們之參考以下依

序就研究對象研究設計研究工具實驗程序研究程序及資料處理與分析分別說明

31 研究架構

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

自 變 項 依 變 項

1指令教學2系統學習

程式設計創作力

圖 11 研究架構圖

32 研究對象

本研究採準實驗設計研究樣本以桃園縣立某高中一年級學生兩班共 94 人進行

實驗扣除研究期間曾經請假無法全程參與施測螢幕錄製軟體異常或作品上傳失敗

之人數其中有效樣本為 90 人首先以電腦素養調查表進行施測再隨機選擇研究

者任教的兩個班將其一班分為指令學習組另一班為系統學習組共兩組為配合實

際教學情況不另外將同一班內的研究對象做分組處理實驗時間即研究者任課時間

隨班進行研究活動

程式設計學習策略

程式設計學習創造力

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

25

33 研究工具

本實驗使用之研究工具有 Scratch 軟體學習歷程記錄軟體學習任務及問卷調查

等分述如下

一Scratch 軟體

為自由軟體由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology MIT)所開發的視

覺化程式設計軟體適合初次學習程式設計語言的新手使用的版本為 14選擇此軟

體的原因除了免費中文版視覺化介面和積木式結構設計受測者只要拖曳滑鼠便

能輕易將程式組合起來易用性高且 Scratch 本身所提供之社群網站(如圖 12)讓學

習者可以從觀摩仿效來達到自學效果研究期間由學生自行至 Scratch 分享網站註冊

帳號並進行搜尋和下載他人作品進行修改(如圖 13)

圖 12 Scratch 網站

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

26

圖 13 下載他人作品進行修改

二學習歷程記錄軟體

學生的學習歷程全程使用螢幕擷取軟體－SCREEN2EXE(如圖 14)在學生進行程

式設計課程前由研究者先行安裝至學生使用的電腦上並於實驗中由學生自行操作錄

製

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

27

圖 14 螢幕錄製軟體

三電腦素養調查表

因為本實驗研究對象為高一學生很多人在國中小學時可能接受過 scratch 的學

習課程此一調查目的在於了解學生使用電腦軟體的相關經驗和對於程式設計的看法

以知悉學生是否學習使用過程式設計參閱附件一

四scratch「改」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「改」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱改了什麼地方

有幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程做一個歷程記錄參閱附件二

五scratch「組」的實驗回饋單

目的在於記錄學生進行「組」程式時的步驟選擇更改的檔案名稱結果為何改

了幾個部分以瞭解學生使用 scratch設計程式的過程參閱附件三

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

28

六scratch 創意評分表

評定「傳統學習」和「系統學習」兩組作品創意的標準分為「流暢力」「變通力」

與「獨創力」三種分項說明如表 5

表 5

創意評分表

指令學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現 05以下者得 2 分

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

29

七scratch 程式設計策略分類表

評定「指令學習」和「系統學習」兩組設計策略的標準分項說明如表 6

表 6

設計策略分類表

指令學習

Bottom -up

系統學習

Top-down

先設計角色動作 先規劃場景並將所需角色置入

個別完成每個角色 規劃設計每個角色的主要功能再修改微

調次功能

每個角色分別獨立完成 能利用複製功能完成相同性質的角色

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

30

34 研究流程

圖 15 研究流程圖

由於高中的一節課時間為五十分鐘所以研究者在做每一項實驗時皆以一節課為

單位每次分別為五十分鐘進行一項任務

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

31

35 實驗設計

本研究採用準實驗研究法主要步驟分為下列四個階段

一 施測階段

對所有樣本施測電腦素養表用以瞭解其是否上過程式設計課程有無 Scratch 軟體的

經驗以便往後做為判斷結果的依據

二 準備階段

每位受測者必須練習使用螢幕錄製軟體來記錄整個學習歷程並至 Scratch 網站註冊帳

號方便實驗時可以下載他人的範例程式

三 實驗階段

實驗期間由受試者自行進行系統式學習教師不加以引導或回答問題同時以螢幕擷取

軟體將學習歷程記錄成影像檔

四 資料分析階段

分析受測者之設計策略解題行為及創意評分並透過螢幕錄製軟體將學習過程中的

操作行為量化此外研究者對作品進行評分得分越高者表示創意越好最後使用

SPSS 進行統計分析的工作

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

32

第四章 資料分析

本研究就不同學習策略(指令學習系統學習)將所搜集之「改」和「組」的回饋

單上的更改次數數據分別進行對於程式設計分析以及其創意分析評分

41 電腦素養調查表分析

為了要檢驗兩組學生是否對於程式設計的先備知識及程度相當考慮學生未接受過

任何程式設計相關教學故採用「課前電腦素養調查」分析兩組學生對於資訊科學的

知識和程式設計的看法調查內容有學習過的軟體對程式的印象等

1有無學習 scratch 經驗

指令學習組學過 scratch 的學生佔全班 17系統學習組也佔全班 17

2學生學習過的程式語言

本題之目的在調查兩組學生是否學習過程式設計與程式語言為何指令學習組和系

統學習組在國中小除了 scratch 之外皆無程式語言的學習經驗

3對程式設計的印象

本題之目的在調查學生對程式設計的印象為何有三個選項分別為「困難的」「簡

單的」和「不知道什麼是程式設計」

指令學習組有 27 位學生認為程式設計是困難的佔全班 57有 17 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 36有 3 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 6

系統學習組有 31 位學生認為程式設計是困難的佔全班 66有 11 位學生不知道

什麼是程式設計佔全班 23有 5 位學生認為程式設計是簡單的佔全班 11

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

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47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

33

4學習程式設計的意願

本題之目的在調查學生對於學習程式設計的意願有三個選項分別為「想」「不

想」和「沒有意見」

指令學習組有 11 位學生想學習程式設計佔全班的 23有 13 位不想學習程式設

計佔全班 28有 23 位表示沒有意見佔全班 49

系統學習組有 8 位學生想學習程式設計佔全班的 17有 11 位不想學習程式設

計佔全班 23有 28 位表示沒有意見佔全班 60

從電腦素養調查表結果得知在學習過的軟體對程式的印象和學習程式設計的意願

上兩組的情況差不多證明兩組在電腦方面的先備經驗沒有明顯差別

表 7

電腦素養調查表分析表之有無學習經驗

指令學習組 系統學習組

有無學習 scratch 經驗 有 無 有 無

17 83 17 83

表 8

電腦素養調查表分析表之對程式的印象

指令學習組 系統學習組

對程式設計的印象 困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

困難的 簡單的

不知道

何謂程

式設計

57 6 36 66 11 23

表 9

電腦素養調查表分析表之學習程式的意願

指令學習組 系統學習組

學習程式設計的意願 想 不想

沒有

意見

想 不想

沒有

意見

23 28 49 17 23 60

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

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Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

34

42 各量表描述性統計與獨立樣本 t 檢定的統計分析

實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

表 10

「更改 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定描述性分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25652 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表10為指令學習組與系統學習組對「更改scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

154

118

0

50

100

150

200

1 2

組別

單

純

更

改

次

數

圖 16 實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

系統學習 指令學習

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

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43

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林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

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邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

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孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

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詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

35

排除學過的實施「改」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的

描述性統計分析表(如表11)

表 11

排除學過-「更改 scratch程式次數」之獨立樣本 t檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 28 42143 168561 7871 007 6171 49

系統學習 23 18696 75705

p lt 05p lt 01p lt 001

表11為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「更改scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別

為42143與18696變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 7871p = 0007 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= 6171p =0000 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表10和表11結果發現在「改」的課程中不論學生有無相關的學習經驗其

更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

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Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

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46

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108-117

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28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

36

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的統計比較圖

以長條圖方式呈現

81

107

0

20

40

60

80

100

120

1 2

合

併

更

改

次

數

圖 17 實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的更改次數的長條圖

實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數的描述性統計

表(如表12)

表 12

「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表12為指令學習組與系統學習組對「組合scratch程式次數」之影響以獨立樣本ｔ

檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變

異數相等的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形

有顯著差別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

指令學習 系統學習

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

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Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

37

排除學過的實施「組」的程式設計課程指令學習組和系統學習組的更改次數

的描述性統計分析表(如表13)

表 13

排除學過-「組合 scratch 程式次數」之獨立樣本 t 檢定的描述性統計分析表

組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 t 值 自由度

指令學習 17 14706 62426 4431 0042 -3174 40

系統學習 25 30800 201908

p lt 05p lt 01p lt 001

表13為指令學習組與系統學習組在排除學過的學生之後對「組合scratch程式次數」

之影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別

為14706與30800變異數相等的Levene檢定達顯著（F = 4431p = 0042 lt 005）表

示兩組成績之離散情形有顯著差別由假設變異數相等其t值= -3174p =0003 lt 005

檢驗結果達顯著水準

由上述表12和表13結果發現在「組」的課程中不論學生有無相關的學習經驗

其更改次數的關係皆為顯著而排除學習過後的又比未排除的顯著

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

周文忠李俊霖(民 101)Scratch 教學程式模組設計初探國立屏東教育大學資訊科學

系碩士論文

林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

理學院科技與數位學習學程碩士論文

林曉薇(民 99)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學

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邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

宜蘭縣教育資訊電子週報第 34 期

孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

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Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

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Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

38

43 程式設計之創造力分析

實施「改」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的描

述性統計分析表(如表14)

表 14

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 35000 214042 5369 023 2424 88

系統學習 46 25625 147048

p lt 05p lt 01p lt 001

表14為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式次數」兩組平均數分別為35000與25652變異數相等

的Levene檢定達顯著（F = 5369p = 0023 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= 2424p =0017 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「更改scratch程式次數」的課程中指令學習組在創造力之流暢性是高於

系統學習組

實施「組」的程式設計課程時指令學習組和系統學習組的創造力之流暢性的獨

立樣本ｔ檢定分析表(如表15)

表 15

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之流暢性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 35 23143 110537 5984 0017 -2395 65

系統學習 32 33438 226629

p lt 05p lt 01p lt 001

表15為指令學習組與系統學習組在創造力之流暢性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「組合scratch程式次數」兩組平均數分別為23143與33438變異數相等

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

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林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

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邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

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孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

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張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

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廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

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楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

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Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

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Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

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Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

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Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

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Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

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logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

39

的Levene檢定達顯著（F = 5984p = 0017 lt 005）表示兩組成績之離散情形有顯著差

別由假設變異數相等其t值= -2395p =0020 lt 005檢驗結果達顯著水準

所以在「組合scratch程式次數」的課程中系統學習組在創造力之流暢性是高於指

令學習組

表 16

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 12045 102480 0030 863 1757 87764

系統學習 46 08261 101772

p lt 05p lt 01p lt 001

表16為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為12045與08261變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0030p = 0863 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= 1757p =0082 gt005檢驗結果無顯著水準

表 17

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之變通性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 00909 029080 0308 580 -251 84119

系統學習 46 01087 037879

p lt 05p lt 01p lt 001

表17為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式類別的次數」兩組平均數分別為00909與01087變異

數相等的Levene檢定達顯著（F = 0308p = 0580 gt 005）表示兩組成績之離散情形有

無顯著差別由假設變異數相等其t值= -0251p =0803 gt005檢驗結果無顯著水準

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

周文忠李俊霖(民 101)Scratch 教學程式模組設計初探國立屏東教育大學資訊科學

系碩士論文

林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

理學院科技與數位學習學程碩士論文

林曉薇(民 99)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學

學報41(1)171-198

邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

宜蘭縣教育資訊電子週報第 34 期

孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

40

表 18

在「改」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 02955 055320 0672 415 495 87154

系統學習 46 02391 052429

p lt 05p lt 01p lt 001

表18為指令學習組與系統學習組在創造力之獨創性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為12045與08261變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0672p = 0415 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= 0495p =0622 gt005檢驗結果無顯著水準

表 19

在「組」的課程時指令學習組和系統學習組在創造力之獨創性的 t 檢定描述性統計分

析表

組別 個數 平均數 標準差 F 顯著性 t 值 自由度

指令學習 44 01818 049522 0970 327 -512 84345

系統學習 46 02391 056509

p lt 05p lt 01p lt 001

表19為指令學習組與系統學習組在創造力之變通性的影響以獨立樣本ｔ檢定檢驗

分組學生之「更改scratch程式的獨創性」兩組平均數分別為01818與02391變異數

相等的Levene檢定達顯著（F = 0970p = 0327 gt 005）表示兩組成績之離散情形有無

顯著差別由假設變異數相等其t值= -0512p =0610 gt005檢驗結果無顯著水準

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

周文忠李俊霖(民 101)Scratch 教學程式模組設計初探國立屏東教育大學資訊科學

系碩士論文

林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

理學院科技與數位學習學程碩士論文

林曉薇(民 99)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學

學報41(1)171-198

邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

宜蘭縣教育資訊電子週報第 34 期

孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

41

44 兩組在「改」和「組」的課程時更改次數比較之長條圖

441 指令學習組的

傳統學習組

154

108

0

50

100

150

200

1 2

更

改

次

數

圖 18 指令學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

指令學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 154 次變為 108 次

442 系統學習組的

系統學習組

118

111

106

108

110

112

114

116

118

120

1 2

更

改

次

數

圖 19 系統學習組進行「改」和「組」課程的次數比較圖

系統學習組進行「改」和「組」的課程發現更改次數由 118 次變為 111 次

由兩種學習方式的課堂更改次數比較發現指令學習組較系統學習組的次數減少的多

改的次數 組的次數

改的次數 組的次數

指令學習組

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

周文忠李俊霖(民 101)Scratch 教學程式模組設計初探國立屏東教育大學資訊科學

系碩士論文

林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

理學院科技與數位學習學程碩士論文

林曉薇(民 99)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學

學報41(1)171-198

邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

宜蘭縣教育資訊電子週報第 34 期

孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

42

第五章 結論與建議

本研究經由實驗發現於 Scratch 學習程式設計時指令學習的學生在 Scratch

學習程式設計其設計策略在程式修改上在「改」的課堂次數較多而在「組」的課

堂上次數較少系統學習的學生在 Scratch 學習程式設計其設計策略在程式修改上

在「改」的課堂次數較少而在「組」的課堂上次數較多

在進行「改」與「組」的程式設計課程時指令學習組較能明白程式流程的過程

因此在進行「改」的課程時能將學習任務修改的較完善若從綜觀的角度來看「組

合」的學習廣度比較寬因此在進行需要組合多種層次概念的學習任務時系統學習

組更能展現出組合的效果然而變通力與獨創力的創造過程需要長時間的醞釀較

無法在短期的課程當中展現出來因此教師可以根據不同的任務提供不同的教學方

式來引領學生將概念作結合

對於不同學習方式之學習者而言整體來說程式設計系統學習以 Scratch 為例

只要讓學習者有充分時間進行拆解組合有助於學習者產生程式概念於錯誤嘗試

做中學經驗出程式流程

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

周文忠李俊霖(民 101)Scratch 教學程式模組設計初探國立屏東教育大學資訊科學

系碩士論文

林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

理學院科技與數位學習學程碩士論文

林曉薇(民 99)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學

學報41(1)171-198

邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

宜蘭縣教育資訊電子週報第 34 期

孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

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黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

43

參考文獻

中文文獻

王麒富(民 98)應用直觀式 Scratch 軟體提升國小學童問題解決能力效益之研究國立

台中教育大學數位內容科技學系碩士論文

何昱穎張智凱劉寶鈞(民 99)程式設計課程之學習焦慮降低與學習動機維持－以

Scratch 為補救教學工具數位學習科技期刊2(1)11-32

周文忠李俊霖(民 101)Scratch 教學程式模組設計初探國立屏東教育大學資訊科學

系碩士論文

林美芳(民 98)遊戲自我效能和創意自我效能對玩家之創意表現的影響國立交通大學

理學院科技與數位學習學程碩士論文

林曉薇(民 99)維新或危機－論 Web20 及其對教育研究之意涵臺北市立教育大學

學報41(1)171-198

邱皓政(民 93)量化研究與統計分析台北市五南

許惠美(民 100)淺談 Scratch 與 Kinect 結合與實作方法讓你的 Scratch 更具互動性

宜蘭縣教育資訊電子週報第 34 期

孫春在(民 102)遊戲式數位學習台北市高等教育

張世忠(民 89)建構教學－理論與應用台北市五南

張春興(民 93)教育心理學－三化取向的理論與實踐台北市東華

張宇華(民 92)模組化知識管理系統之建構樹德科技大學資訊管理研究所碩士學位論

文

張素芬(民 99)國小資訊教育實施 Scratch 軟體教學之研究高雄師範大學工業科技教

育學系研究所碩士論文

張嘉宏(民 96)JSP 教學系統設計與評估國立雲林科技大學資訊管理系碩士論文

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

44

陳冠岑(民 101)以 Scratch 學習程式設計及其與學習者認知風格的關連性國立交通大

學理學院科技與數位學習學程碩士論文

詹惠麟(民 99)數位學習中鷹架輔助對策略發展及遊戲行為的影響國立交通大學理學

院科技與數位學習學程碩士論文

廖祐梓(民 101)遊戲導向教材對高中生程式設計學習之影響國立台灣師範大學資訊

教育研究所碩士論文

黃嘉文(民 99)以 Cyber-Physical 環境支援程式設計學習之探究國立中央大學網路學

習科技研究所碩士論文

楊書銘(民 96)Scratch 程式設計對六年級學童邏輯推理能力問題解決能力及創造力

的影響臺北市立教育大學數學資訊教育教學碩士論文

董少桓林宗德沈維倫錢傳明沈勇嘉(民 94)支援教師分身的智慧型程式言教學

平台雲林科技大學資訊管理系

蔡孟憲（民 99）Scratch 程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響

台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

蕭信輝(民 99)Scratch 程式設計對國小五年級學童科學過程技能問題解決能力及後

設認知之影響台北市立教育大學數學教育資訊學系教學碩士班碩士論文

賴健二(民 93)兒童視覺化中文程式語言之開發與研究國立台北師範學院教育傳播與

科技研究所碩士論文

錢傳明(民 97)支援同儕學習的程式語言教學平台雲林科技大學資訊管理系碩士論文

豐佳燕陳明溥(民 97)國小學生學習電腦程式之研究-以 Stagecast Creator 創作遊戲

為例GCCCE2008 第十二屆全球華人計算機教育應用大會

英文文獻

Bandura A (1973) Aggression A social learning analysis Englewood Cliffs

NJPrentice-Hall

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

45

Cooper S Dann Wamp Paush R (2000) Alice A 3-D tool for introductory programming

concepts In Proceedings of the 5th Annual CCSC Northeastern Conference 2000

Ramapo NJ April 28-29 2000

Costelloe D H (2004) Teaching Programming The State of the Art CRITE Technical

Report

du Boulay B OShea T amp Monk J (1989) The Black Box Inside the Glass Box

Presenting Computing Concepts to NovicesStudying the Novice Programmer E

Soloway and J C SpohrerHillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates 431-446

Parnas D L(1972) On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules

Communications of the ACM Vol 15 No 12 pp 1053 ndash1058 December

Ed Peschko amp Michelle Dewolfe amp Edward S Peschko2001Perl 56 CompleteMcGraw-Hill

Education

Funkhouser C P (1993) The influence of problem solving software on student attitudes

about Mathematics Journal of Research on Computing in Education 25(3) 339-346

Guilford J P (1959) Three faces of intellect American Psychologist 14 469~479

Kafai Y (1995) Minds in play Computer game design as a contest for childrenrsquos learning

Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associates

Kafai Y amp Resnick M (1996) Constructionism in practiceDesigning Thinking and

Learning in A Digital World Mahwah New Jersey LAWRENCE ERLBAUM

ASSOCIATES

Kurtz T E (1981) BASIC in ACM History of Programming Languages

Mayer R (2004) Should there be a three-strikes rule aginst pure discovery learning The

case for guided methods of instruction American Psychologist59 14-19

Mayer R E amp Fay A L (1987) A chain of cognitive changes with learning to program in

logo Journal of Educational Psychology 79 269-279

Prensky M (2001) Digital Natives Digital Immigrants On the Horizon 9(5) 1-6

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

46

Rayner amp Riding(1998)Cognitive Styles and Learning Styles Understanding Style

Differences in Learning and Behavior London David Fulton Publishers19-36

Resnick M Maloney J Monroy-Hernaacutendez A Rusk N Eastmond E Brennan K

Millner A Rosenbaum E Silver J Silverman B amp Kafai Y (2009) Scratch

Programming for Everyone Communications of the ACM 52(11) 60-67

ResnickM(2011)httpwebmediamitedu~mres

Resnick M Maloney J Rusk N Silverman B amp Eastmond E (2010) The Scratch

Programming Language and Environment ACM Trans Comput Educ 10 4 Article 16

Shafto S A S(1986) Programming for learning in mathematics and science ACM SIGCSE

Bulletin 18(1) 296-302

Stephen Copper Wanda Dann Randy Pausch (2000) Alice A 3-D Tool for Introductory

Programming Concepts JCSC the Consortium for Computing in Small Colleges

108-117

Sweller J amp Cooper G (1985) The use of worked examples as a substitute for problem

solving in learning algebra Cognition and Instruction 2 59-89

Torrance E P (1974) Torrance test of creative thinking Lexington MAGinn

Vygotsky LS (1978) Mind in a society Cambridge Harvard University of Chicago Press

Winslow L E (1996) Programming pedagogy A psychological overview SIGCSE Bulletin

28 17-22

Witkin H A Moore C A Goodenough D R amp Cox P W(1977) Field dependent and

field-independent cognitive styles and their educational implications Review of Educational

Research 47 1-64

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

47

附件一電腦素養調查

班別 座號 姓名

各位同學大家好

這份問卷中我們設計了一些問題以便瞭解大家對於電腦軟體與程式設計的看

法請各位同學依據以往對於「程式設計」的印象填答問題你的填答內容將

不會影響你的成績而且本調查所收集之資料將僅供研究之用

在此先謝謝你的協助填答此問卷

一請勾選你學習過的電腦軟體（指在正式課堂中學習過的電腦軟體）

Word Excel Powerpoint Frontpage

Scratch Alice Photoimpact Greenfoot

Flash VB C

二請問你有學習過程式設計嗎

有 沒有

若「有」請問你的程式語言為何

三請問你對程式設計的印象是什麼

困難的 簡單的 不知道什麼是程式設計

四請問你想學習程式設計嗎

想 不想 沒有意見

為什麼請敘述

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

48

附件二scratch「改」的實驗回饋單

繳交的日期

班別 座號 姓名

改了什麼地方

說明

有幾個部份

說明

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

49

附件三scratch「組」的實驗回饋單

繳交日期

班別 座號 姓名

結果為何

有幾個部份

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】

50

附件四創意評分表

傳統學習系統學習

流暢力分數 根據改變作品的次數

變通力分數

根據改變程式次數的類別

若元素屬於同一類 1 分

若元素分屬同二類 2 分

以此類推

獨創力分數

根據設計者作品中元素出現比例來進行加權

元素出現比重佔 1以上得 0 分

元素出現比重大於 05至 1之間者得 1 分

元素出現比重 05以下者得 2 分

【附錄】