成就測驗結果分析

發現學生在進行算術運算的過程，有兩種迷思概念：

1. 忽略變數在運算過程中的變化，直接代入原始數值，如圖 4.1 所示。

圖 4.1 試題三：忽略運算過程中變數的變化 2. 將算術運算當作解數學聯立方程式，如圖 4.2 所示。

圖 4.2 試題三：當作解聯立方程式

由以上兩點可知，算術運算的概念，在本次課程規劃的教學內容中實有不足 之處，應增加教學單元，把算術運算的基本概念澄清。

二、學生最常犯語法錯誤

依據第四題的結果發現，絕大多數的學生都可以理解問題解決的程序，寫出 if…else 指令的基本語法結構。其中 46%的學生能夠完全正確的依據解題方法與程 式邏輯，寫出選擇結構正確的語法與指令。而在答案有誤的學生中，錯誤類型以 語法錯誤最多，有 85%的學生都有語法錯誤。錯誤類型分析如表 4.10。

表 4.10 試題四：錯誤類型分析（N=46）

錯誤類型 人數比例

1. 沒有作答 9%

2. 語法錯誤 65%

3. 邏輯錯誤 6%

4. 語法與邏輯皆錯誤 20%

其中常見的語法錯誤有：拼錯指令、參數設定錯誤、程式敘述遺漏「；」及

「｝」與 if…else 指令用法有誤等。如圖 4.3 為 if…else 指令語法錯誤的例子。

圖 4.3 試題四：if…else 指令語法錯誤

另外也可以在第五題的作答情形中發現，語法錯誤同樣是錯誤類型中最多者。

如表 4.11 所示。

表 4.11 試題五：錯誤類型分析（N=44）

錯誤類型 人數比例

1. 沒有作答 2%

2. 題目理解錯誤 5%

3. 語法錯誤 45%

4. 邏輯錯誤 32%

5. 語法與邏輯皆錯誤 16%

在作答錯誤的類型中，題目理解錯誤是沒有理解題目敘述，以至於解題過程 皆不正確。其他常見的語法錯誤，例如：if…else 指令語法錯誤如圖 4.4、條件式關

係運算子語法錯誤如圖 4.5，以及解題邏輯錯誤如圖 4.6 所示。

圖 4.4 試題五：if…else 指令語法錯誤

圖 4.5 試題五：條件式關係運算子語法錯誤

圖 4.6 試題五：解題邏輯錯誤

另外在第六題中，設計了 2 個邏輯錯誤與 3 個語法錯誤，只有 29%的學生可 以正確地更正選擇結構的語法錯誤。與找出所有邏輯錯誤的人數相比較，能找出 所有語法錯誤的人數比較少。如表 4.12 所示。

表 4.12 試題六：更正錯誤的類型分析（N=84）

更正錯誤類型 人數比例

1. 更正所有語法錯誤 29%

2. 更正所有邏輯錯誤 44%

經由上述的分析發現，在機器人程式設計的教學中，初學者掌握語法的精確 度比較不足，教師應加強語法結構的訓練。

三、學生能理解選擇結構和重複結構的概念，但對指令執行細節則有待加強 重複結構的學習情形，可藉由第二題進行分析。在第二題的作答情形中發現，

31%的學生可以完全答對，49%的學生可答對一半，顯示 80%的學生可以正確的追 蹤第一個 for 迴圈結構。然而這些答對一半的學生，雖然可以理解第二個 for 迴圈 的執行概念，卻在處理指令程序時犯下錯誤，沒有正確旋轉機器人前進的方向。

如圖 4.7。

圖 4.7 試題二：程序處理錯誤

選擇結構的學習情形，則可參考第五題的作答情形進行分析，有部分學生會 在 if 指令的條件式中，誤用指定運算子如圖 4.5，或者將語法結構錯置如圖 4.4 所 示。教師可在教學過程中，強調語法結構的正確性，提醒學生多加留意。

四、程式設計解題能力分析

試題五設計了一個問題情境，要求學生設計並撰寫程式，令機器人走出迷宮。

有 48%的學生能正確解答，學生擬定的解題方法如表 4.13，可歸類如下：

表 4.13 試題五：解題方法統計（N=84）

解題方法 人數比例 成功作答比例

1. 沒有作答 1% 0%

2. 循序前進 51% 67%

3. 循序前進+for 迴圈簡化步驟 12% 40%

4. while 迴圈＋碰撞偵測 36% 23%

最多人使用「循序前進」方法進行解題，且成功比例最高，這種方法是利用 一連串的移動指令，藉由指令的依序執行來完成解題，邏輯複雜度較低，如圖 4.8。

圖 4.8 試題五：「循序前進」解題方法

第二種解題方法「循序前進+for 迴圈簡化步驟」，則是「循序前進」方法的改 良，將重複的步驟，用重複結構取代，如圖 4.9。

圖 4.9 試題五：「循序前進+for 迴圈簡化步驟」解題方法

第三種方法「while 迴圈+碰撞偵測」則是「運用碰撞感應器進行偵測，當撞 到障礙物就進行轉彎，反之則前進」的設計方式，運用的邏輯思考層次較高，語 法結構較困難，必須理解重複結構與選擇結構並正確使用，如圖 4.10。

有學生表示原本想要用這種解題方法，但是怕寫錯而改用比較有把握的「循 序前進」方法。也有學生運用工具，在考卷上先畫出解題方法的流程圖，再比對 流程圖撰寫程式。

圖 4.10 試題五：「while 迴圈+碰撞偵測」解題方法

五、除錯能力分析

如表 4.14 的結果可知，69%的學生可以找到至少 3 個以上的錯誤。其中最多 人找出的錯誤是程式敘述遺漏「；」，有 80%的學生可以更正這個錯誤。

表 4.14 試題六：程式除錯答題統計（N=84）

更正錯誤數量 人數比例

五個 15%

四個 27%

三個 27%

二個 11%

一個 10%

O 個 10%