第三章 研究方法
第二節 研究規畫與流程
一、 研究設計
本研究使用「準實驗研究法」（Quasi Experiment），即研究樣本是依照現有的班級進 行，而未被隨機分配。準實驗研究法被運用於探討研究中的教學與傳統教學在教學成效 上的差異（周新富，2015）。
本研究將學生分為四個組別（詳見圖 3-6）：採用從程式設計觀念至程式設計實作之 教學策略，並變化其培養程式觀念時間長短的實驗組一、實驗組二以及實驗組三，與使 用現行 C 語言教學模式的控制組。其中，實驗組一的學生在第一階段使用視覺化程式設 計培養程式觀念，在第二、第三與第四階段使用 C 語言教學來建立程式設計的實作能力；
實驗組二的學生在第一、第二以及第三階段皆使用視覺化程式設計培養程式觀念後，於 第四階段進入 C 語言的教學以建立程式設計的實作能力；實驗組三的學生則於第一、第 二以及第三階段以視覺化、C 語言交替使用以培養程式設計的觀念與實作能力後，同樣 於第四階段進入 C 語言的教學來建立程式設計的實作能力。希望藉由此研究規畫來對各 組別的學習成效進行深入分析，以評估該教學策略的可行性為何。
為瞭解學生的學習成效，於課程結束後進行 C 語言之觀念測驗與實作測驗；為探討 該教學策略對於學生運算思維的影響，於課程開始前與課程結束後進行「國際運算思維 測驗」（International Bebras Contest）（Bebras, 2014）；而為理解從程式設計觀念至程式設 計實作之教學策略是否能夠提升學生的學習興趣、以及對於該組教學策略的看法為何，
本研究參考以國內學者吳靜吉、程炳林（1992）修訂之「激勵的學習策略量表」（Motivated Strategies for Learning Questionnaire, MSLQ）來瞭解學生學習興趣的變化，於課程結束 後要求學生填寫其學習歷程、學習內容、學習態度與感想。並且，請教師於每次課程結 束後填寫課堂觀察表，其內容包含：學生理解情形、工具操作情形、學生學習態度與學 生表現是否符合預期成效等內容，以瞭解學生的學習狀況為何。
於課程結束後，將針對參與研究的教師與學生進行訪談，以深入瞭解師生的看法為 何。本研究於各組隨機挑選 4 位學生進行「半結構式訪談」（Semi-Structured Interview），
半結構式訪談讓研究者利用較為寬廣的研究問題作為訪談根據，訪談指引於訪談開始前 被設計出來，以作為訪談時的架構。最主要的訪談內容與研究問題相符即可，雖然因討 論方式或問題的形式而採取較為彈性的進行方式，使得研究的可比較性降低，但優點是 可呈現受訪者認知感受上較真實的面貌（林金定、嚴嘉楓、陳美花，2005）。
二、 研究對象
本研究以高中生為研究對象，研究樣本為新北市某高中二年級理組學生，隨機選擇 4 個班級，每班 30 人，一共 120 人。4 個班級隨機安排為實驗組一、實驗組二、實驗組 三以及控制組。
三、 研究工具
本研究運用觀察、問卷、訪談與文件分析等方式，配合錄音之轉譯資料，作為研究 的基本資訊，以瞭解學生於不同教學策略下各階段的學習情形與感想。此外，研究者亦 透過教師的課堂觀察表以及與教師的共同討論中，以不同的觀點來呈現出多元與豐富的 資料。
(一) 程式設計測驗
本研究於各組別、各個階段結束後皆進行階段性的測驗，並於課程最後進行 C 語言 之程式觀念測驗以及程式實作測驗，旨在分析學生於該組教學策略培養下的學習成效。
而各組別的測驗方式與內容會依據學生於該階段學習工具的不同而有所變化（詳見附錄 二、三、四、五、六）。
1. 程式設計觀念測驗（詳見附錄六，第四階段程式設計觀念測驗）
我們使用了具有信度、效度之「大學程式設計先修檢測」內的題目，然因「大學程 式設計先修檢測」的題目是為已具有程式設計能力的學生而設計，而本研究的研究對象 僅學習了一學期的程式設計，因此，我們由當中的 25 題中挑選了 5 題於課程內容中有 涵蓋之題目，並另外自行設計 4 題基本觀念的相關題目，將其對應至布魯姆的教育目標 分類法（Thompson, E., 2008），設計「雙向細目表」（two-way specification table）（張春 興，1994）如表 3-4，經由授課教師檢視給予指導後，針對測驗內容的適切性以及難易 度加以修正，以求測驗之內容效度。
表 3-4 程式設計觀念測驗命題雙向細目表 教學目標
教學內容 知識 理解 應用 分析 評估 創造 合計題數 1. 基礎觀念：
變數與常數 輸入與輸出 運算式
1 0 1
2. 流程控制-選擇 0 1 1
3. 流程控制-重複
（for 迴圈、
while 迴圈）
2 2 4
4. 一維陣列 1 2 3
合計題數 0 4 0 5 0 0 9
2. 程式設計實作測驗（詳見附錄五，第四階段程式設計實作測驗）
在程式設計實作測驗中，我們使用了自行發展之 CThinking 簡易題中的題組題目「麥
作，經由授課教師檢視後給予指導，也針對測驗內容的適切性以及難易度加以修正，以 求測驗之內容效度。此測驗題目將對應至布魯姆的教育目標分類法（Thompson, E., 2008），
設計雙向細目表（張春興，1994），如表 3-5。
表 3-5 程式設計實作測驗命題雙向細目表 教學目標
教學內容 知識 理解 應用 分析 評估 創造 合計題數 1. 基礎觀念：
變數與常數 輸入與輸出 運算式
2 2
2. 流程控制-選擇 1 1
3. 流程控制-重複
（for 迴圈、
while 迴圈）
1 1
4. 一維陣列 1 1
合計題數 0 0 5 0 0 0 5
(二) 國際運算思維測驗
旨在分析學生於該組的教學策略培養下對於運算思維的影響，採前測與後測進行探 討，前測於實驗開始前進行，而後測於實驗結束後實施，前、後測的題目內容相同，但 題目順序不同。前測與後測皆採用國際運算思維測驗中 2014 年的高年級組題目（Bebras, 2014），此測驗幫助瞭解 8 至 18 歲學生的運算思維能力，目的在理解學生是否具備學習 資訊科學的性向，並激發學生對於資訊科學的興趣。測驗題目皆為情境式的任務，以淺 顯易懂的方式呈現，讓受試者能夠利用自身既有的知識來完成題目。
(三) 學生問卷
包含學生之課前問卷與課後問卷，課前問卷於實驗開始前進行，而課後問卷於實驗 結束後實施，詳見圖 3-5。
1. 課前問卷（詳見附錄七，課前問卷）
旨在暸解參與學生之背景資料，如國中資訊課程的內容、程式設計的學習經驗，及 採用國內學者吳靜吉、程炳林（吳靜吉、程炳林，1992）修訂之激勵的學習策略量表中，
有關於自我效能、內在價值與認知策略使用的題目來探究學生的學習興趣。此量表使用 李克特式的七點量表，七點由「1」至「7」表示「非常不同意」至「非常同意」。並且 於問卷中記錄學生個人對於資訊課程的學習興趣。
2. 課後問卷（詳見附錄八，課後問卷）
旨在瞭解參與學生的學習歷程，如解題方式為何，當遇到困難時採取的方式為何，
和對於學習內容的理解程度等，也同樣採用了課前問卷有關激勵的學習策略量表的題目，
以探究學生課前與課後的學習興趣變化。並於問卷最後記錄了學生於各階段結束後和實 驗結束後的心得感想。
圖 3-5 學生問卷一覽表
(四) 學生訪談
於實驗結束之後，研究者對每組各 4 位，一共 16 位學生進行訪談。訪談大綱分為 三個部分：學生背景相關資料、學生對於該組別教學策略的感想為何、學生對於自己學
問卷
學習歷程
解題方式
自行完成 請教同學 請教老師
遇到困難時
自行完成 請教同學 請教老師 學習內容 理解內容
學習態度
學習動機
課前 課後
感想
各階段想法 總結
1. 學生背景相關資料：旨在瞭解學生的資訊科技相關背景，包括個人的程式設計經驗 以及數學能力等。
2. 學生對於該組教學策略的感想：旨在瞭解於不同的教學策略下的學生對於該模式的 想法，包括學習的心得感想、程式設計的學習歷程以及對各階段教材與評量的看 法。
3. 學生對於自己的學習興趣看法：旨在瞭解促使學生學習的因素為何，以及對於程式 設計學習興趣的改變。
(五) 課堂觀察表
課堂觀察表由教師的角度來瞭解學生在該組別教學策略下的學習歷程，為一七點量 表，於每次課堂結束後填寫。內容包含當天班級的出缺席狀況、學生觀念理解的情形、
學生工具操作的情形、學生的學習態度與學生表現是否符合預期的成效，以供日後探究 教師於教學中的實際情況（詳見附錄九，課堂觀察表）。
(六) 教師訪談
在實驗過程中與實驗結束後，研究者皆密切與教師進行討論與訪談，並詳實記錄其 內容，以瞭解教師對於各組別教學策略的看法與建議為何。
四、 實驗流程
本研究之實驗步驟流程如圖 3-6 所示，實驗時間為完整一學期，共實施 17 週，每 週上 2 堂課，每堂課為 50 分鐘。實驗可被分為三大步驟，分別為實驗前、實驗中以及 實驗後。
(一) 實驗前
所有實驗參與學生於實驗前填寫課前問卷、國際運算思維測驗的前測。
(二) 實驗中
本研究將學生分為四個組別：採用從程式設計觀念至程式設計實作之教學策略，並 變化其培養程式觀念時間長短的實驗組一、實驗組二以及實驗組三，與使用現行 C 語言 教學模式的控制組，如圖 3-6（詳見附錄十一，各組別課程進度表）。
1. 實驗組一
實驗組一的學生在第一階段使用視覺化程式設計培養程式觀念，在第二、第三與第 四階段使用 C 語言教學來建立程式設計的實作能力。
2. 實驗組二
實驗組二的學生在第一、第二以及第三階段皆使用視覺化程式設計培養觀念後，於 第四階段進入 C 語言的教學以建立程式設計的實作能力。
3. 實驗組三
實驗組三的學生則於第一、第二以及第三階段以視覺化、C 語言交替使用以培養程 式設計的觀念與實作能力後，同樣於第四階段進入 C 語言的教學來建立程式設計的實作
實驗組三的學生則於第一、第二以及第三階段以視覺化、C 語言交替使用以培養程 式設計的觀念與實作能力後，同樣於第四階段進入 C 語言的教學來建立程式設計的實作