研究工具

本節說明評估學生學習成效的工具：分解問題能力測驗以及態度問卷；研究 自行設計之運算思維教材，包括 Scratch 與分析幾何繪圖課程、以及尋找犯人與 水果秤重遊戲工具等。詳細的測驗題目可參見附錄 A，問卷題目則可參見附錄 B，

學習單可參見附錄 C、D 和 E。

壹、自編分解問題能力測驗

分解問題能力測驗為兩題簡答題。第一題的主要目的是測驗學生在面對複雜 題目時，是否會用分解問題的方式分析與解決，而不是直接面對一個大問題來講 出可能的解法；第二題則是參考自 CS Unplugged 教材中 Divide and Conquer 的單

元改編成題目，主要是了解學生面對陌生的情境式問題時，是否能應用各個擊破 前已發展到 Scratch2.0 版本，可以在不用安裝程式的情況下，透過網路直接在網 站上設計製作。使用者可用它來設計圖畫、動畫、遊戲、及互動式故事等，該工 具在全世界已翻譯成四十多種語言使用。Scratch 以拖曳積木的方式來撰寫程式，

對於 Scratch 使用者而言，並不覺得是在「寫」程式，而比較像是在設計一個遊 戲、動畫故事或繪圖。使用者不需如傳統程式設計撰寫文字語法，只要透過一連 串積木指令流程的安排，就可以在很短時間內完成有趣的遊戲設計、動畫故事以 及幾何繪圖。

學生的分析幾何繪圖課程的構想主要參考至 Marji 在 2014 年出版 Learn to Program with Scratch: A Visual Introduction to Programming with Games, Art, Science, and Math 一書，課程使用 Scratch 進行教學，一開始先在學習基本的積 木指令繪畫出簡單的幾何圖形，之後再加入重複結構多點變化，最後學生就可以 透過幾個簡單指令或變數的修改與增加，便能輕易地製作出令人目眩神迷、多種 變化的幾何圖案了，如圖 3-1。

圖3-1 不同變數而匯出多變的幾何圖（引自：Marji, 2014）

肆、自製尋找犯人小遊戲工具

尋找犯人小遊戲由研究者本人透過 Scratch 自行設計，而其中的構想主要參 考自 Google: Exploring Computational Thinking 裡 Divide and Conquer 的教案。讓 學生在學會二元搜尋法後，透過遊戲模擬情境方式來用監視器尋找犯人。首先初 始畫面會看到家中的寶箱還存在著（圖 3-2），之後開始在輸入欄輸入數字，也就 是要觀看的時間點，若輸入的數字大於被偷的時間點，則會出現寶箱消失的畫面

（圖 3-3），最後以二元搜尋法方式逼近找到後則會顯示犯人的畫面（圖 3-4）。

圖3-2 尋找犯人的初始畫面 圖3-3 數字大於被偷的時間點畫面

圖3-4 數字確切的時間點畫面

伍、自製水果秤重小遊戲工具

水果秤重小遊戲由研究者本人透過 Scratch 自行設計，而其中的構想主要參 考至 Computer Science Unplugged 裡 Sorting Algorithm 的單元。讓學生在學會快 速排序法後，透過遊戲模擬情境來用秤重的方式將水果重量由輕到重排出順序。

首先初始畫面會看到 8 個輕重不一的水果（圖 3-5），接著可以用游標拖曳水果至 天秤後點選海狸即可知道孰輕孰重（圖 3-6），而每次的比較皆會記錄在「比較次 數」上，接著透過快速排序法將全部水果比較一輪過後，則可點選「輸入答案」

由輕到重輸入數字（圖 3-7），若輸入的是錯的順序則會顯示錯誤的訊息，並且記 錄錯誤的次數（圖 3-8），若輸入正確則會出現答對的訊息（圖 3-9）。

圖3-5 水果秤重的初始畫面 圖3-6 水果比較重量的畫面

圖3-7 輸入重量順序的畫面

圖3-8 答案錯誤的畫面

圖3-9 答案正確的畫面