程式設計能力
21
中取材，例如點餐、職涯規劃、新聞時事等作為講解例子，提供學習者構思與製作專 題。
2. 控制變項
於預試實驗中，學習內容為控制變項，包含：認識電腦的五大單元、函式的呼叫 與製作、for 迴圈、if…elif…else 條件判斷、資料型別(數值/字串)等。
(二) 研究流程
由於實驗組前後使用了兩個研究工具的關係，又每個研究工具都會進行六周的 STEAM 科際整合程式設計教學，因此於預試實驗中，實驗組與控制組前後會個別歷 經兩次設計之教學策略。然而，兩組的學習內容皆相同。
在實驗開始前，為了瞭解研究對象的程式設計能力狀況，以及排除一開始的差異，
便施以程式設計能力前測。而在進行了六周的課程後，為了瞭解研究對象的程式設計 能力學習情況，便在第七周施以中測，爾後兩組又個別進行六周的STEAM 科際整合 程式設計教學與傳統講述式程式設計教學，並於第十五周開始，進行為期三周的專題 製作。最後再於第十八周施以程式設計能力後測，以此探究實驗組與控制組，在分別 進行 STEAM 科際整合程式設計教學與傳統講述式程式設計教學後，其對程式設計 能力的影響，茲將研究流程呈現於下：
22
圖3-2 預試實驗研究流程 三、研究工具
(一) STEAM 科際整合程式設計教學教材
學習內容相同，惟根據研究工具之不同，分別設計與調整符應工具之教學內容，
並 將 STEAM 科際整合程式設計教學教材分作兩個部分，依序是 EarSketch、
JythonMusic 課程教材，分別說明如下：
1. EarSketch 課程教材：
參考 EarSketch 網站(https://earsketch.gatech.edu/earsketch2/#)提供的教材資源，以 及Freeman et al. (2014)針對 Python 程式設計概念教學設計的課程架構，並根據研究 教學重點與配合十二年國教(108 課綱)資訊科技課綱，重新編排教材內容，將其製作
程式設計能力後測 專題製作 程式設計能力前測
STEAM 科際整合程式設計教學/傳統講述式程式設計教學
程式設計能力中測
STEAM 科際整合程式設計教學/傳統講述式程式設計教學
23
成一系列的授課簡報，以及相搭配的學習單，讓學生在系統化的教材中，循序漸進習 得基礎Python 程式概念。
2. JythonMusic 課程教材：
參考 Manaris and Brown (2014)針對 JythonMusic 所出版的 書籍，以 及對應 EarSketch 教授的程式概念，編排教材內容，將其製作成授課簡報與學習單，讓學生 在系統化的教材中，對於前六週所習得的程式概念更為熟悉。
(二) 程式設計能力測驗 1. 前測：
考量研究對象多數無程式設計之概念，因此測驗題目(共有十題)乃參考以演算法 設計與程式邏輯為設計主軸之 Bebras 國際運算思維測驗歷年考古題，藉此瞭解研究 對象的程式設計概念和狀況。
2. 中測：
進行了六周的課程後，針對兩組的學習內容設計試卷題目(共有十題)，進行紙筆 測驗，藉此觀看學生的學習成果。另，考量兩組使用的教學策略不同，因而在題目敘 述上有稍作修改，但是測驗的程式設計概念皆相同，並不會因語意表達的方式不同而 有所差異。
3. 後測：
課程結束後，針對兩組的課程教授內容設計試卷，進行紙筆測驗(共有五題)，藉 此觀看學生這學期的學習成果。同上，考量兩組使用的教學策略不同，因而在題目敘 述上有稍作修改，但是測驗的程式設計概念皆相同，並不會因語意表達的方式不同而 有所差異。
四、教學設計
於預試實驗中，實驗組採 STEAM 科際整合程式設計教學，控制組則採傳統講述 式程式設計教學，藉此探究兩組在歷經不同的教學策略下，對於程式設計能力的影 響。茲彙整表格將實驗期間的課程目標與內容呈現於下：
24 樂的結構與特性，以及 Earsketch 讓 學生瞭解程式設計的運作，進而鞏固
25 if…elif…else 條件判斷
音樂的基本術語，例如數位
26
第二階段 (8-14 周)
JythonMusic 內建函式操作 物件導向程式設計淺談 資料型別─串列(list)
for 迴圈
if…elif…else 條件判斷
譜號、音階、音符、拍值計 if…elif…else 條件判斷
第二階段 (8-14 周)
資料型別─串列(list) for 迴圈
if…elif…else 條件判斷 第三階段
(15-17 周)
撰寫應用於專題的程式
27
五、資料蒐集與分析
本研究為探討 STEAM 科際整合程式設計教學與傳統講述式程式設計教學對學生 程式設計能力學習成效的影響，同時蒐集量化與質性資料，而資料分析是以量化為 主、質性為輔，量化資料採SPSS 進行數據統計與分析，質性資料則是以教室觀察紀 錄、課堂學習單、半結構式訪談資料加以整理。茲將本研究蒐集的資料，以及資料分 析的結果說明於下：
(一) 量化資料分析
為驗證實驗組與控制組的程式設計學習成就表現的交互作用情形及其影響，分別 施以程式設計能力測驗之前、後測，並進行共變量分析比較兩組(三班)學習上的差異。
結果顯示：三組在於程式設計能力有顯著的差異，且控制組的表現較實驗組好。推估 造成此結果的原因有三，茲分點說明於下：
1. 兩組課程進度落差：
原定中測後，兩組將進行第二階段(六周)的課程，藉以熟悉第一階段(六周)的學習 內容，然而，控制組提前兩周結束，又為了配合實驗組的進度，並於第十五周進入專 題課程，控制組的受試者多了兩周的練習時間。
2. 研究工具熟悉度差異：
控制組在第二階段的課程中，並不需要再重新學習新的研究工具，實驗組則不然。
實驗組在第二階段的課程中，必須學習新的研究工具，藉此熟悉第一階段(六周)的課 程，而在研究工具的轉換之間，間接導致學生在撰寫程式的時候受到影響。
3. 課堂練習程式習題的狀況有別：
為了讓學生能夠有自行練習程式撰寫的機會，教學者每次教完一個程式設計概念，
便會預留十分鐘，讓同學試著解程式習題，並巡堂觀察同學的作答情形，最後再彙整 同學的迷思與講解習題的解法。而於觀課的時候發現，兩班同學在解題時的情況有所 不同，若遇到不會解的程式習題，控制組的學生會透過同儕討論試著找出問題的癥
28
結，僅少數採用投機的方式，實驗組則不然。實驗組的同學會透過手機拍照教學者的 解答，並將其逐行輸入，僅少數是採同儕討論的方式解題。
(二) 質性資料蒐集
為了瞭解學生於預試實驗中的學習感受與想法，針對諸如課程接受度、教學活動 體認、學習的協助程度、創意想法激盪等面向，設計問題並進行訪談，而將蒐集的資 料加以整理後發現：
1. 實驗組
大體而言，實驗組的學生對於課程內容、教學活動等都有正面的感受與回饋，兩班 的學生都認為：在解決程式問題的時候，音樂可以幫助瞭解程式運作的情形，且由於 使用的研究工具亦會用顏色標註，在不熟悉程式概念時，可以輔助並進行程式除錯。
不過，在深入瞭解兩個研究工具的使用感想後，發現：
(1) 研究工具：
實驗組(理班)的同學普遍認為，雖然研究工具一(EarSketch)提供豐富且不同音樂 類型的音訊，但是，因為數量過多，再加上部分音訊聽起來非常相似，在進行程式音 樂創作時，反而是一種阻礙，再者，雖然研究工具一(EarSketch)可以自行上傳想要使 用的音訊，但是卻不能從無到有，根據自己的想法創作，因此，同學較偏向使用研究 工具二(JythonMusic)進行音樂創作。
(2) 課堂學習單：
為了瞭解同學每堂課的程式課堂練習狀況，每節課都有設計學習單，以輔助學習。
不過，卻有同學指出：因為部分同學學習態度消極，每次都以社群軟體詢問解答，並 將解答複製貼上，如此對於認真作答的同學有失公允。
而在專題製作課程方面，同學的接受度相當高，甚至表示此活動是最能吸引其創 作的環節，深入探究此原因發現：因為能夠根據自己的想法，並與同儕合力製作專題，
因此喜愛這部分的課程活動。不過，同學也有表示在製作專題的過程中，雖然專題規 劃書可以引導思考，但是要填寫的表格過多，致使花了大半的時間在記錄。
29
2. 控制組
控制組的學生普遍認為教學者利用 code.org 遊戲讓其體驗程式設計的教學活動既 有趣，亦是最吸引學習的教學環節，並表示在進行專題製作的課程時，特別是主題的 選取與設計感到困難，例如不知道要如何將 108 課綱議題融入，並以程式的方式表 達與呈現。
彙整預試實驗蒐集而來的量化與質性資料，並加以分析整理後，發現：雖然實驗 組在程式設計能力的表現沒有控制組佳，但是，從同學的訪談中得到正面的回饋，同 學認為透過音樂的輔助，可以瞭解程式設計的運作流程與概念，以及，能夠利用電腦 程式進行音樂創作很有趣，惟可以能夠從無至有的自行創作會更佳。此外，在觀課的 時候發現四個問題：一、課堂學習單每周設計的題目偏多，推估此可能間接導致同學 不想寫學習單；二、實驗組的習題敘述都是與音樂情境的程式問題，較少生活情境的 程式問題，推估此可能間接影響學生的作答狀況；三、實驗組的同學分別於第一、二 階段熟悉不同的研究工具，雖然兩個研究工具都是以Python 撰寫程式，但是兩者在 於音樂語法上仍舊是有所差別，推估此可能間接導致學生的作答情況不佳的原因。
綜合上述問題，我們在正式實驗中，針對 STEAM 科際整合教材內容、研究工具 做了以下的調整：
1. STEAM 科際整合教材內容
學習內容的範例，除了音樂情境以外，新增生活情境題，讓同學能夠熟悉不同情境 的敘述，降低因敘述問題而導致不知如何作答的情況出現。此外，減少學習單的數量 與題數，並新增四個 STEAM 程式學習活動歷程，以協助學習者在步驟與敘述提示
學習內容的範例，除了音樂情境以外，新增生活情境題，讓同學能夠熟悉不同情境 的敘述，降低因敘述問題而導致不知如何作答的情況出現。此外，減少學習單的數量 與題數，並新增四個 STEAM 程式學習活動歷程，以協助學習者在步驟與敘述提示