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程式語言教學方法及成效之探討

程式語言教學方法及成效之探討. 陳明溥、吳文鴻、蔡明翰 國立臺灣師範大學資訊教育研究所. 報告大綱. 研究背景 研究架構 文獻探討 研究方法 結果與討論 建議. 研究背景. 電腦多媒體應用於教學日益普及 如何妥善應用多媒體輔助教學是重要的議題 探討多媒體輔助程式語言教學之觀點： 教材呈現方式 ( 靜態或動態 ) 學習方式 ( 學習者控制與否 ) 學習者個別差異 ( 先備知識高低 ). 研究架構. 心智模型與概念模型. 心智模型 (Mental Model) : 學習者對於所學習內容的可運作模型 - 心智模型可幫助問題解決

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程式語言教學方法及成效之探討

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Presentation Transcript

  1. 程式語言教學方法及成效之探討 陳明溥、吳文鴻、蔡明翰 國立臺灣師範大學資訊教育研究所

  2. 報告大綱 • 研究背景 • 研究架構 • 文獻探討 • 研究方法 • 結果與討論 • 建議

  3. 研究背景 • 電腦多媒體應用於教學日益普及 • 如何妥善應用多媒體輔助教學是重要的議題 • 探討多媒體輔助程式語言教學之觀點： • 教材呈現方式(靜態或動態) • 學習方式(學習者控制與否) • 學習者個別差異(先備知識高低)

  4. 研究架構

  5. 心智模型與概念模型 • 心智模型(Mental Model): 學習者對於所學習內容的可運作模型 - 心智模型可幫助問題解決 • 概念模型(Conceptual Model) 專家對於所學內容的概念化表示，能精簡扼要表達出該概念 - 在教學中使用概念模型可促進心智模型的形成

  6. 資訊處理與概念模型、心智模型間的關係

  7. 雙碼理論 • 主張人在資訊處理過程中包含兩個分開卻互相關聯的系統 • 語文(verbal) • 文字、語音敘述等 • 以循序的方式處理 • 圖像(visual) • 圖形、環境的聲音及情緒表情等 • 以平行的方式處理

  8. 雙碼理論與多媒體輔助學習 學習成效視文字表示鏈結、圖形表示鏈結以及參照鏈結等三種鏈結建立之品質而定(Mayer & Sims, 1994)。

  9. 多媒體教材呈現對學習成效的影響 • 圖文整合有助於建立參照鏈結，進而提升學習成效(Mayer & Sims, 1994) • 圖文呈現也可能因設計不良造成反效果 • Split-attention effect 圖文未能整合，學習者需付出額外認知資源來建立彼此間參照鏈結 • Redundancy effect 圖文不需整合學習者即可有效學習，造成圖文呈現過於累贅 (Chandler & Sweller, 1991)

  10. 先備知識對學習成效的影響 • 高先備知識者： 可從長期記憶中提取有組織的心智模型來幫助建立圖形與文字表徵間的參照連結 • 低先備知識者： 可藉由多媒體教材之密切整合，幫助學習者建立圖形與文字表徵間的參照連結，以提升學習成效

  11. 學習者控制對學習成效的影響 • 在學習過程中讓學習者可依個人偏好、需要來自行決定學習活動(Singhanayok & Hooper, 1998) • 減少學習時的無趣感 • 養成學習者獨立、主動的學習習慣 • 對缺乏相關技能的初學者，學習者控制的方式反而會造成反效果 • 高先備知識的學習者以自我決定的學習方式表現較佳 • 低先備知識的學習者以結構化的學習方式表現較佳(Schnackenberg & Salivan, 2000; Singhanayok & Hooper, 1998)

  12. 研究方法 • 自變項 • 概念模型之型態 • 傳統教學組：程式執行過程以紙本方式呈現(靜態概念模型) • 教師演示組：教師操作多媒體概念模型以作為範例演示(動態概念模型、教師示範) • 自行操作組：給予學習者一段時間自行操作多媒體概念模型(動態概念模型、學習者控制) • 學習者的先備知識:高先備知識、低先備知識 • 依變項 • 學後測驗、學習態度

  13. 實驗對象 • 高職二年級的學生，三個班級參與實驗 • 在一年級時已學過基本的電腦概論，但未使用過本研究之多媒體概念模型 • 以班級為單位，隨機分派至傳統授課組、教師演示組及自行操作組 • 實驗之前，進行程式語言先備知識測驗將每個班級學習者區分成高先備知識與低先備知識兩組

  14. 研究工具 • 學習教材：程式流程控制(選擇、迴圈結構) • 學前測驗與學後測驗 • 程式碼評估測驗學習者是否能追蹤程式執行時變數內容動態改變的過程及寫出程式執行的結果 • 程式碼產生測驗學習者是否能撰寫程式以解決特定問題 • 多媒體概念模型 • 將程式執行中變數動態改變的過程加以視覺化並說明 • 將程式流程控制結構以具體的流程圖來呈現 • 學習態度問卷 • 了解學習者對多媒體概念模型之看法

  15. 資料處理與分析

  16. 學習成效 –程式碼評估 • 以Levene法進行變異數同質性檢定，各組間無顯著差異，F(5, 129)=1.578，p =.171。 • 概念模型╳先備知識交互作用達顯著水準，F(2,129)=3.229，p=.043。 • 高先備知識組：傳統教學、教師演示及學生自行操作組間無顯著差異 • 可能原因: 高先備知識者在實驗前已具有解題所需的心智模型 (與Bayman及Mayer的研究結果類似)

  17. 學習成效 –程式碼評估(續) • 低先備知識組： 概念模型主效果達顯著，F(2, 68)=3.966，p=.005。 • 傳統教學組 > 自行操作組 • 教師演示組 > 自行操作組 • 傳統教學組 = 教師演示組 • 可能原因: 教師演示組及傳統教學組成效較佳 • 在圖文整合的環境中，有助於低先備知識者建立心智模型 • 傳統教學組是以程式碼評估之範例為主，因此亦可有效達到學習成效 學生自行操作多媒體概念模型之成效不佳 • 學習者不熟悉學習環境

  18. 學習成效-程式碼產生 • 以Levene法進行變異數同質性檢定，各組間無顯著差異，F(3,58)=1.578，p =.251。 • 概念模型╳先備知識交互作用未達顯著水準，F(2,129)=1.588，p=.208。 • 先備知識主效果達顯著水準，F(1,129)=40.736，p=.001。高先備知識組 > 低先備知識組 • 可能原因: 高先備知識者在實驗前已具有解題所需的心智模型

  19. 學習成效-程式碼產生(續) • 概念模型主效果達顯著水準，F(2,129)=3.282，p=.041。 教師演示組 > 傳統教學組 教師演示組 = 自行操作組 接近>傳統教學組(p=.054) • 可能原因: • 程式碼產生需整合語法與語意知識進行問題解決 • 動態概念模型較容易具體表現及整合相關語法及語意知識 • 自行操作組的學習成效未如預期，可能是由於不熟悉操作環境所致

  20. 使用者態度分析 • 自行操作組及教師演示組對概念模型都傾向正面的看法 • 自行操作組對概念模型的接納程度顯著高於教師演示組，F(1,88)=4.096，p=.046。 • 可能原因： 在自行操作過程中可依照自己的需求來進行學習，因此有較高的接納程度 (與Singhanayok及Hooper研究結果類似)

  21. 建議 • 增加實驗時間及次數 • 自行操作組對於多媒體概念模型有較正面的態度但卻沒有較佳的學習成效 • 學習者可能不熟悉自行操作的學習環境 • 配合簡短的語音以引導學習者的注意力 • 相關研究(Najjar, 1996)建議：伴隨圖表的少量語文資訊，用語音的表現方式可減少學習者分心的機會

  22. The End

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