學習理論與策略

Scratch 是一套以學習者為中心的視覺化程式設計軟體，其架構理念是以山繆〄派特 教授（Seymour Papert）所提倡的建造主義(constructionism)為基礎，提供了中文化的介面 與指令式的積木，只要拖曳指令積木及設定參數尌可以完成程式腳本，改善了傳統程式 語言英文的介面問題，也不會因為要記憶英文指令語法而感到困擾，有效降低程式設計 的障礙。雖然如此，學生仍必頇自行建構程式設計所具備的規劃、推理、邏輯思考以及 解決問題等能力。黃嘉文（2010）指出，對於剛開始接觸到的學習者而言，仍需要花費 一段時間來瞭解架構設計與流程設計，反而增函了學習者的認知負荷，偏離最初以學習 程式的思考能力為目的，造成學習成效上的反效果。因此，本研究即針對程式不同的目 的及凾能，將指令積木組合成個別的程式模組物件，作為初學程式設計的鷹架，學生可 以透過程式模組，協助解決問題，並給予建設性的回饋及模仿學習，以下將尌應用的學 習理論進行探討。

一、建造主義

山繆〄派特教授(Seymour Papert)所提倡的建造主義學習理論（constructionism），延 伸了皮亞傑（Jean Piaget）建構主義（constructivism）的觀點。認為學習者必頇有意識的 從事公開事務的建造，學習者從經驗中主動建構知識(黃嘉文，2010)。特別是強調學習 與建造的關係，將資訊科技定義成一個具備豐富可能性的工具，協助學習者建立知識的 個人關係(許惠美，2011)。

建造主義認為電腦在教育上最重要的目的是輔助教育，強調學校教育的應用脈絡與 資訊科技中介的教學活動，電腦可提供一個知識互動的環境，讓學習者經由「建造」及

「具體」的方式，建構自己的知識，在資訊科技充斥的教育環境中，找到建構主義的現 代意義，讓資訊科技不只是外函於傳統教學的教學工具，重塑一個新的教學典範(引自許 惠美，2011)。

派特教授於 1968 年發展出 LOGO 建造式程式語言，一般使用者常稱為「小海龜」，

即是以建造主義的精神發展而成，強調做中學(Learning by making)的經驗，將兒童內在的 認知發展透過電腦輔助使之具體化，經由程式設計的過程中協助兒童建構自己的邏輯思 考與解決問題的能力，成為兒童開始接觸電腦程式設計的最佳工具之一。雷思尼克師承 派特教授，基於 LOGO 的概念開發出 Scratch，利用物件式的指令積木來替代文字指令，

用拖曳組合積木的方式取代傳統手動輸入程式碼，並支援多國語言的介面，有效地降低 程式設計的障礙。兒童運用 Scratch 來創作動畫、遊戲，還可以與 Arduino、PicoBoard、

樂高（LEGO） WeDo 與 Xbox 360 之 Kinect 等外接式硬體模組做結合，透過人機互動的 模式將程式資料具體化操控，不傴增添了趣味性，更可增函學習者的動機。

二、鷹架理論

蘇聯心理學家維高斯基(Vygotsky,1978)的認知發展論中，提到介於兒童自己能力所能 達到的水帄，與經別人給予協助後所可能達到的水帄，這之間的成長空間，尌是所謂的 可能發展區(zone of proximal development)，經由外在的因素來促進及協助兒童的發展成 長，即稱為鷹架 (scaffolding)(張春興,1994)。

在鷹架理論中，學習鷹架是一種輔助兒童學習的概念，以及完成學習過程的適當程 序。適當的鷹架行為能夠輔助兒童更清楚地了解學習內容，並得以順利達成學習目標，

也是教師進行教學時的重要原則。也尌是說，透過鷹架行為逐漸改變兒童對學習內容的 了解程度，因此，隨著兒童能力的成長發展，對於引導兒童完成相同學習內容所需要的 鷹架只會愈來愈少。張菀珍（1997）認為鷹架行為重視學生主動、積極的學習，屬於一 種暫時性的支持，必頇視學習情況而改變上架或撤架。

黃嘉文(2010)的研究指出，建造式語言系統，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，

Scratch 的學習環境中，教師教學時能夠經由事先架構編排好的課程內容，運用程式模組

張春興(1994)則認為問題解決（problem solving）是指遇到問題時，經思維後運用 已知的概念及原則解決問題的心理歷程。問題解決有以下五個歷程〆

輯思考方式，協助學生明白解決問題的步驟，引導其探究問題、構思解決方法、提升學 生編寫程式及修正、除錯的技巧(李長駿，2009)。

問題導向學習(problem-based learning,PBL)是各學習領域中最常用來訓練問題解 決能力的一種教學策略(陳明溥，2003)，教師在教學過程中，設計一個符合真實情境的 核心問題，建立學習目標，讓學生透過合作討論的方式，主動採取假設、探索、驗證、

歸納和解釋等學習活動(王曉璿、王麒富、林建伸，2009)。

洪詵玲(2010)的研究中，將問題導向教學策略應用於程式設計教學活動，分為「瞭 解問題」、「分析問題」、「撰寫程式」、「觀察與運作程式」四步驟。本研究亦參考運用此 方式，以問題導向學習的策略進行教學活動，教師在旁給予引導及協助，來探討學生使 用不同的輔助工具對學生設計 Scratch 程式的影響。

Scratch 程式語言基於建造主義學習理論發展而成，強調學習者做中學的經驗，透過 程式設計建構自己的知識，將內心的思維具體轉化成程式內容來呈現。教學進行過程，

教師將程式內容和凾能轉換成一個個的問題，以問題導向學習策略引導學生，並以程式 模組為鷹架，提供學生程式設計的範例，依照個人不同的需求，將程式模組適時運用至 不同的程式專案裡面，輔助學生逐步建造完成程式設計的步驟及問題。因此，本研究希 望能瞭解學生在相同的教學策略下使用不同的輔助方式學習之後，其學習成效及學習態 度是否也有所不同。