研究背景與動機

Logo 語言之父 Papert (1980)認為讓兒童學習程式語言可以發展邏輯思考、批判 思考與學習如何學習的能力；程式設計也可以開發問題解決、創造思考、邏輯推理 等能力(Fesakis & Serafeim, 2009)。在國外，美國計算機科學教師課程委員會(CSTA Curriculum Committee)於 2009 年計算機課程大綱的文件中，訂定 K-2 至 K-8 由淺 入深的程式概念或程式設計的學習目標(CSTA, 2009)；而在國內，即將於民國 100 學 年度實施的「九年一貫國中小學新課程綱要」，將「能認識程式語言基本概念及其功 能」列為資訊能力指標(教育部，2008b)。不管國內外都將「程式語言的學習」安排 於基本教育的課程綱要中，由此可知程式語言對學生的重要性。

國小階段資訊課程是否適合學習程式設計？研究者就學術界的討論、學童的認 知發展及學習興趣三方面加以討論。以學術界的研究而言，Papert (1980)認為學習程

2 興，2007)；Brusilovsky、Calabrese、Hvorecky、Kouchnirenko 與 Miller (1997)指出 應該讓學童在求學的階段接觸程式設計，因為學習程式設計有助於學童形成正確的

2004)。Du Boulay(1989) 認為初學者學習程式設計遭遇最大的困難是程式概念抽象的 本質不易理解，他也指出適合初學者使用的程式語言應該具有的特性包括：（1）簡 單化，（2）視覺化。就理想的程式設計教學而言，在程式設計問題解決過程中如果 能提供適切的程式設計工具,幫助學習者將問題視覺化或物件化，將能促進學習者的 思考與解題(Funkhouser, 1993)。Reichert, Nievergelt 與 Hartmann(2001)指出程式設計 初學者學習程式設計時，應該是在一個遊戲的環境中被教導最基本的程式設計概 念，且不應該被複雜的程式設計界面所干擾。因此，視覺化的程式設計工具能提供 學習者更具體化的介面，將有助於初學者學習程式設計時掌握程式設計的架構 (Funkhouser, 1993)。

目前以兒童的角度出發兼具簡單且視覺化的程式設計工具有：LOGO，MSWLogo, LEGO，Game Maker，Alice，Drape，Stragecast Creator 及 Scratch…等，其中 Scratch 是由美國麻省理工學院的 Lifelong Kindergarten group 針對八歲以上兒童所開發的學 習軟體。Scratch 的特色是以程式積木取代繁複的程式指令及語法，兒童只需拖曳程 式積木加以組合，便可在程式舞台中即時看到程式積木執行的結果，進而完成各種

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程式。較諸傳統上需記憶繁複指令及語法的程式語言，Scratch 對兒童而言不需記憶 指令及語法，加上 Scratch 活潑的視覺化操作介面可引起兒童學習程式的興趣，同時 具備豐富的多媒體功能，可讓兒童輕易的設計出互動故事、動畫、遊戲等作品("Scratch website," 2010)。由於 Scratch 具備以上這些適合兒童的特色及功能，因此，本研究使 用 Scratch 為國小學童用以學習程式設計課程的工具。 工具能了解電腦科學中的重要概念和了解程式指令的行為(Holmes & Smith, 1997；

Marks, Freeman, & Leitner, 2001)。

Jensen(2005)指出運用圖像化呈現知識結構的圖形組體方法，可以幫助學生學 得更多，記得更多，並且能改變學生的學習態度。圖形組體是教師可以使用的教學 組織工具，能以視覺化來呈現關鍵內容，對於組織訊息很有幫助（Baxendell , 2003）。

流程圖為圖形組體的一種，程式設計一般多以流程圖來進行教學，林沛宇(2006)

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化，將了解的知識透過圖形表達出來，老師可以更清楚知道學生已經學會什麼知識，

以達到有意義學習的目的(Novak & Gowin, 1984)。Keppens 與 Hay(2008)指出概念圖 可應用於很多場合，也適合應用在程式設計教學上。王曉璿、陳文鴻與邱宜箴(2010b) 針對概念圖是否可以輔助國小五年級學童學習程式設計進行初探性教學實驗，研究 結果顯示運用概念圖的教學策略，可以幫助國小學童學習 Scratch 程式設計課程。另 外，研究者在進行課程時發現依照課本講授課程對學生而言興趣不高，因此，研究 者進一步以主題式設計教學課程，加上運用概念圖教學策略進行 Scratch 程式教學，

結果顯示學童對 Scratch 程式設計有高度的興趣，經由問卷結果顯示教師運用概念圖 可以幫助學童掌握程式設計課程內容的重點，且學童們認為運用概念圖來學習程式 設計對他們是有幫助的(王曉璿、陳文鴻、邱宜箴，2010a)。

程式設計為一連串的問題解決過程，學習程式語言就是學習問題解決技能 (Mayer, 1992)。因此，研究者欲進一步探討使用圖形組體教學策略進行 Scratch 程式 設計課程後對學童在問題解決能力上的影響。本研究將以「流程圖教學策略」、「概 念圖教學策略」為實驗組一、二與「傳統講授教學策略」為控制組，進行國小學童 Scratch 程式設計課程，探討不同圖形組體教學策略對學童問題解決能力之影響，並 探討兒童在學習程式設計時的學習成效與學習態度。

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