研究目的

第二節 研究目的

一、 探究程式設計初學者常有的迷思概念。

二、 設計程式設計輔助教學平台與教學策略以矯正常見的程式設計

迷思概念。

三、 評估所設計之程式設計輔助教學平台與教學策略之效能。

1. 對學習者程式設計學習成就之影響。

2. 對矯正學習者程式設計迷思概念之影響。

3. 對學習者程式設計學習態度之影響。

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第三節 名詞釋義

本研究希望利用迷思概念診斷與矯正來輔助學生建立正確的程式設計概念、或減 少迷思概念的產生。其過程中會探討診斷學生學習時可能有的迷思概念，以及如何以 適當的回饋形式進行矯正與避免，最後再進行深入的量化與質性分析。本節會先針對 本論文中所提及的迷思概念與回饋加以定義與討論。

一、 程式設計迷思概念

迷思概念(misconception)的意思是指在學習過程中，學習者對某種概念有特定的 想法與認知。而這些想法與認知通常都跟專家有所差異，進而產生相關問題的錯誤。

程式設計迷思概念是指學習程式設計的歷程中，所發現學習者的誤解或錯誤應 用。程式設計概念包含邏輯判斷、程式結構的理解、程式內部運行方式、記憶體分 配、物件導向等。本研究中程式設計迷思概念定義為對該程式設計課程中所提的程式 設計概念有不同的想法，不同於課堂中所學的或該方面專家的通用觀念，且會影響後 續的相關課程概念與成果。有該方面迷思概念的學習者會認為某個概念因為某些事情 而造成，或是覺得某些狀況是要用某方法實施。本研究的程式設計迷思概念僅討論學 生學習 JavaScript 語言時，對判斷式、迴圈、程式執行順序…相關的概念。迷思概念 的種類將彙整文獻探討與迷思概念調查測驗而得(詳見第四章第一節)，表 4-6。

根據所得之迷思概念種類，本研究將於以下幾種學生的程式設計練習或測驗中診 斷其迷思概念:

1. 學習單:該程式設計課程中會有學習單的配合教學，學生在填寫學習單時會因 某些迷思概念造成一些錯誤，而這些迷思概念會記錄次數、內容供後續的探 討。

2. 線上程式練習:課堂中會配合線上輔助平台來進行程式編寫與執行，而在此發 現的迷思概念也會記錄下來。

期中與期末測驗:整個課程中會有兩次測驗，期中考與期末測驗。兩次測驗學生的答 題狀況與迷思概念的次數也會被記錄下來。

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二、 迷思概念診斷

本研究迷思概念的診斷將會有人為與系統兩種，會根據學生迷思概念發生的狀 況，利用迷思概念編碼表進行分類。人為診斷部分包含了學習單、期中與期末測驗、

以及部分線上程式練習，系統診斷部分是針對線上程式練習之題目輸出結果，進行系 統後端的程式碼錯誤診斷。

三、 迷思概念矯正

在本研究中會診斷學生迷思概念類型，並利用適當回饋矯正其迷思概念。迷思概 念矯正是指針對學生某些迷思概念的狀況，給予正確的思維或釐清學生對其概念的誤 解。本研究透過老師或教學系統所給予不同模式的回饋，來矯正學生的程式設計迷思 概念，進而提高學習者的學習成就。

四、 教學回饋

本研究中會針對迷思概念的狀況給與適當的回饋，以達到矯正或避免的效果。回 饋在教學過程中扮演著很重要的角色，且回饋通常會伴隨著反思，不同的教學過程與 內容會有不同的回饋促使學生的反思，並矯正該程式設計迷思概念。此課程的回饋包 含了文字、圖片、動畫等相關概念的回饋，而研究中設計回饋的部分如下:

1. 學習單:程式設計課程中的學習單，會在每次老師批改完後，根據學生迷思概 念的狀況，給予概念的釐清或補充相關的教材，不但可了解錯誤的原因，也 可以了解其他相關的知識、促進自我反思與概念內化。

2. 線上程式練習:課堂中線上輔助平台會有兩個階段的回饋，首先是系統針對該 題目批改後的狀況給予的回饋，且系統會記錄下每個學生回饋的次數與內 容，第二階段是由老師檢閱再給予回饋。

3. 期中與期末測驗:課程中的兩次測驗，也會依照學習單的回饋形式進行，即測 驗完後會按照學生錯誤的情形給予回饋。

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五、 程式設計學習成就

本研究中的程式設計學習成就，會根據參與者在課程中所填寫的課堂學習單、線 上程式練習、專題作業、期中與期末測驗的成績為基礎，再依照比例加權並總和。而 在實驗前會測驗運算思維能力，以此知道控制組與實驗組是否有先備知識上的差異。

本研究會依據準實驗研究法進行，其 ANCOVA 的共變數為運算思維前測分數，固定因 素為班級，獨立變數為程式設計學習成就。

六、 程式設計學習態度

本研究中的學習態度分為量化與質性的分析，量化的程式設計學習態度，會依據 所設計的態度量表(五點量表)所測得的分數進行分析。該態度量表中會有實用性、程 式設計之自我體會、動機意願、自信、問題解決能力，五個面向。其中會有反向的題 目，而將全部的面向進行加總，可得程式設計學習態度的分數。

而質性的程式設計學習態度，會於課程後抽樣幾位學習成就高、中、低的參與 者，進行結構性訪談。訪談內容會包含對整個程式設計課程與教學系統的個人感受、

與學習心得、建議。

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第二章 文獻探討

本章將針對研究主題相關之理論及概念，進行文獻整理與探討。共分為三節，第一 節為迷思概念，說明迷思概念的定義與特質，以及如何矯正迷思概念；第二節為程式設 計迷思概念，說明程式設計的困難處，和常見的程式設計方面迷思概念，以及如何矯正 程式設計的迷思概念；第三節為教學回饋，說明教學回饋的種類與教學回饋的效益，再 探討迷思概念方面的回饋。

第一節 迷思概念

一、 迷思概念的定義與特質

迷思概念(misconception)的意思是指在學習過程中，學習者對某種概念有特定的想 法與認知。而這些特定的錯誤概念會造成在學習過程中負面的效果與影響後續的概念的 建立。通常每一項科目的各主題都有一些特定的迷思概念，而這些就是在各主題下大部 分的學生經常會有錯誤觀念的地方，在此狀況下學生們會產生差不多的錯誤或。

迷思概念(misconception)之詞最早出現在「An evaluation of certain popular science misconceptions」(Hancock, 1940)。迷思概念在一開始的研究中都是以科學 現象為主，包含小尺度之日常生活的物理化學現象、到大尺度之宇宙地球的自然現象。

這些錯誤的想法不但阻礙了學習，也對於人們的行為模式有一定的影響力。而現今被廣 泛的解釋成在這領域概念中是有別於多數專家們的思維，進而推倒出錯誤的結果或是在 學習過程中因為某些觀點不同所造成阻礙(Treagust, 1988)。

「概念」在數學相關研究中經常在探討程序型與知識型得知識，程序性知識可定義 為怎麼辦到某件事情的；概念性知識可解釋成是何種原因此任務會適合該操作程序。雖 然程序型與概念型知識常常是分開討論的，但是在數學這方面其實無法完全的分開 (Morales, 2014; Rittle-Johnson & Schneider, 2015)。像在代數的課題中，往往是 需要約一年的時間來教導代數相關的概念，但是在往後的數學課程裡，這將會變成程序 上的計算過程，所以其實是混和再一起學習的。而在數學的代數課程中也被提到有迷思 概念的現象，以下(1)學生知道如何使用「=」，但是不知其真正的意義，(2)學生知道「-」

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的使用方式，但不知道何時可以在等號兩邊互相乘負號，(3)學生知道如何使用變數，

卻會因為方程式相關的專有術語與變數而影響計算流程(Booth, 2011; Revival, 2014)。

在國小五年級力與運動的概念中，也存在著一些令他們困惑的迷思概念，例如動摩 擦力、靜摩擦力、最大靜摩擦力相互關係的概念、物體加速度的影響、地心引力(超距 力)對物體的影響、為什麼有重量(F=m*a)與質量的概念。在國小的階段大部分的學生會 以之前對此現象或概念的認知做解釋，但因為有些現象是相較抽像的，所以學生難以接 受並延伸應用，在一些有預設理想狀況的題目中，學生往往還是把摩擦力列入計算，這 也是因為他們在直覺感官上認為一定會有摩擦力，無法理解「理想狀況」的意義(彭泰 源 & 張惠博, 1999)。

像是在國、高中生的理化課程中，經常出現的迷思概念有光學原理、成像過程、浮 力、原子結構、化學式平衡、平衡常數等等。例如:學生在液體現象之迷思概念約分為表 面張力、內聚力與附著力、毛細作用等等。有些是因為專有名詞上所造成的概念混淆、

科學方面概念連結有所缺失(例如:熱漲冷縮)、基本定義、錯誤的直覺...等，所造 成學生有錯誤的想法(陳建偉, 2008)。而一些研究中也指出在國中階段所建立的概念與 思考、判斷模式會隨著年紀有所改變，在學習過程中概念與相關知識上會有所增長與矯 正，漸漸的思考判斷模式會趨向於「科學知識或概念推論而形成的假設」，取代「直接觀 察而形成的假設」(廖焜熙, 2001)。

在其他科學研究方面也指出，海洋科學概念上有部分的迷思概念會因為科學專有詞 彙上所造成的，會讓學生因為字面上的意義認為是其它意思或自行理解成其它概念。也 有些迷思概念是明顯受到媒體的影響導致有錯誤的相關概念，因為某些專有的詞彙每天 都會在各種傳播媒體上不斷的被灌輸錯誤的用法與概念(Lwo, Chang, Tung, & Yang, 2013)。

然而科學的迷思概念通常有以下的特性：(1)他們有別於同領域專家的想法；(2)單 一或少數的迷思概念具有普遍性（即很多不同個體都擁有之）；(3)許多迷思概念是難以 改變的；(4)迷思概念有時涉及另有信仰系統(alternative belief system)，這些系統 的想法會導致錯誤的概念連結；(5)學生所具有的迷思概念可能來自於自己學過的先輩

然而科學的迷思概念通常有以下的特性：(1)他們有別於同領域專家的想法；(2)單 一或少數的迷思概念具有普遍性（即很多不同個體都擁有之）；(3)許多迷思概念是難以 改變的；(4)迷思概念有時涉及另有信仰系統(alternative belief system)，這些系統 的想法會導致錯誤的概念連結；(5)學生所具有的迷思概念可能來自於自己學過的先輩