程式設計教學

在本節裡，將程式設計的相關研究分成三個議題來探討：「程式設計」的重要性、

「程式設計」教學的問題與「程式設計」與「自我效能」。分述如下：

一、 「程式設計」的重要性

「程式設計」的學習曾經被視為「新拉丁文運動」，學者聲稱學習程式設計可習 得更有力的「問題解決」、「設計」、「思考策略」，並且使用「程序式思考」，強化抽 象思考能力（Soloway, 1993）。但是這些聲稱難以證實其成效，Soloway(1993)在一篇 文章中集合了各學者的意見，討論學習程式設計的重要性：Soloway 和 Guzdial(1993) 認為不需要教導非主修資訊科學的學生學習一般用途的程式語言（general purpose programming languages, 簡稱 GPPL）如 Basic 等，學習這些並不能有效率地達成實 際目標，也就是強化學生對於電腦的基本操作，而且非資訊科學領域的專業所需要 處理的資料也並不需要使用程式語言來處理，他們認為與其學習 GPPL，不如學習 且精通特定領域的應用軟體更來的有價值；Clancy 和 Linn(1993)則認為我們需要教 導學生程式設計，學習程式設計對每個人都有好處，在現今社會中，程式設計無所 不在，程式設計課程能夠創造「強力使用者」（power users），培養對未來新科技的 接受力與應用力，程式設計課程也能發掘有才能的學生，發展創新的應用來延續現 今複雜社會的需求；Resnick 和 Papert(1993)認為程式設計課程能讓學生在程式設計 中，自由地探索、實驗和表達自我，並提倡程式設計與應用軟體相互整合，更重要

的是，程式設計能深切地影響人們如何看帶這個世界，因為有許多新發現都是有了 電腦、程式設計之後才得以面世。綜合上述，Soloway(1993)得到兩個結論：（1）自 己是錯誤的，應該教導學生程式設計（2）程式設計能讓不同領域的學生學習，因此，

程式設計課程需要整合進學校課程，使學生能夠發展看待這個世界的新方式。

對於程式設計是否能增進思考能力，Mayer 等學者（1986）在一項研究中企圖 尋找學習程式設計與思考能力之間的關聯，並提出了三個主張：

1. 學習程式設計能增進人的思考能力。

2. 特定思考技巧能增進程式設計學習。

3. 預先訓練特定思考技巧能增進程式設計學習。

依據這三個主張，Mayer 分別做了三個實驗，並證明程式設計學習與特定思考能力 相關，如問題轉換能力、程序理解能力和視覺化能力，這些特定思考能力的提升都 能幫助問題解決、思考策略和程序式思考（Mayer, Dyck, & Vilberg, 1986）。在「程 式設計」的其他相關研究也指出，「程式設計」和「問題解決」的關係密不可分，如：

Papert(1980)認為，學習「程式設計」能激發學習者進行思考活動並促使其找出解決 問題的方法；Lawler (1982)則以 Logo 程式語言為例，認為學習者在學習「程式設計」

時，必須透過由上而下的思考過程（top-down thinking）：先將問題分割成許多子問 題，分別將子問題提出解決方案再組織成一個完整的解決方案，最後撰寫程式碼解 決問題，這就是一種「問題解決」的歷程。「程式設計」的過程，就相當於「問題解 決」的歷程，而「程式設計」的課程本身就內含「問題解決」的教學。因此，Deek、

Kimmel 和 McHugh(1998)建議，在電腦科學的第一堂課裡，就應該教導學習者如何 應用「問題解決」技巧來解決問題。

綜合上述，學習「程式設計」可提升「問題解決」、「思考策略」等思考能力；

現今社會中，程式設計無所不在，學習程式設計相關知識，可以培養對未來新科技 的接受力與應用力；在程式設計課程中，學生可以自由地探索、實驗和表達自我想 法。

二、 「程式設計」教學的問題

「程式設計」在高中電腦課程中佔有重要的地位，不過對於程式語言的教學一 直有高度爭議，而且會對學生往後在電腦科學上的學習造成長遠的影響（Gal-Ezer &

Harel, 1998）。因此，不論是在何時教、教何種程式語言、怎麼教以及教學的對象上，

一直是備受關注的研究議題。而且程式語言在各個教育階層的爭論不斷，尤以高中 程式語言的教學，為讓學生都能應付未來讀書或就業需求而面臨越來越大的壓力

（Stephenson, 2000）。

現今的高中生應具有程式與演算法的基本概念，並擁有解決問題的能力（吳正 己、何榮桂，1998）。而教學者在此扮演著關鍵性的角色，除了說服學生學習外，必 須使學生建立學習動機，學生將會發現自己對於程式設計的興趣（Jekins, 2001）。但 程式語言的概念較為抽象，不易理解，容易導致初學者學習困難且學習興趣低落 (West & Rose, 2002)。一項國內高中電腦課程實施調查發現，教師認為電腦課程學習 成效最佳的是套裝軟體，學生則認為是電腦基本概念部分；學習成效最差部分，不 管是教師還是學生，皆認為是程式設計。教師認為學生對於課程內容學習成效差的 原因主要為學生學習動機差、實際上機時間不足或課餘自我學習時間太少等因素（陳 宏煒，民 92）。

而學生學習興趣低落，學習效果不彰，其原因除學生本身因素外，與教師的教 學方法也有關係。Au、Horton 和 Ryba（1987）以 Logo 語言為例，認為學習者若經 過「程式設計」的學習後，在學習成效上仍無法達到顯著，其原因為：（1）教師介 入（teacher intervention）及（2）教學方法（instructional methods），此三位學者更進 一步指出，在教師介入的因素中，教師在「程式設計」教學過程所扮演的角色，包 含三個部分，分別為：（1）提供學習活動的表單：使學習者能主動挖掘構想和解決 方法，並不斷的練習和反思其思考歷程、（2）提供引導問題促使學習者思考，而不 是一味的教導課程內容、及(3)提供反思的情境。Au 和 Leaung（1991）在其研究中 提出一種有別與以往偏重程式語法及教材內容的「程式設計」教學方法，以「程序

導向的教學方法」（process-oriented approach）將教學的目標著重在建立一般問題解 決的能力，並藉此要求學習者在解決問題時能主動反思。因此，資訊教師應透過設 計適當的活動，活用教學情境，亦可由生活化的方式切入教學，配合相關教學工具，

提供反思情境，讓學生在解決問題時能主動反思，降低學生學習挫折。

三、 「程式設計」與「自我效能」

自我效能理論的產生，對於了解和預測個人的學習表現提供了重要的意義。

Bandura(1986)定義「自我效能」為：個人在含有新奇、無法預測及壓力因素的情境 下，能夠有效的組織並執行必要行動的自我判斷。Bandura 更進一步闡述：人對於 自己本身的效能信念會影響他們所做的選擇、他們的抱負，下多少心力在特定的任 務上，以及對困難及挫折時能夠堅持多久。「自我效能」作為一個人的知識與行動之 間的橋樑，知識、技能和先備成就都難以預測將來的學習成就，因為個人對於自己 的能力和努力成果所擁有的信念會大大地影響他們的行動方式（Pajares, 1996）。「自 我效能」在教育情境中特別重要且有用，因為自我效能理論提到個人的學習效能會 影響自我效能，也會更進一步影響未來的學習效能。因此，比起低自我效能的學生，

有高度自我效能的學生會更喜歡承擔富挑戰性的任務，還有在面對無法預知的困難 時能付出更大的努力來完成任務。此外，特別是在逆境中完成的學習成就，會導致 自我效能的再提高，未來可能更加成功。反觀低自我效能的學生，當面對無法解決 的學習任務時，他們傾向把學習任務看得比實際更困難，最後造成壓力、沮喪和採 用較狹窄的視野來看待問題，結果造成無法堅持或是尋求新的學習機會（Askar &

Davenport, 2009）。

關於自我效能對程式設計學習的相關研究，Ramalingam 和 Wiedenbeck(1998) 發展和驗證一份 C++程式設計的自我效能量表，他們使用這份量表後的結果似乎支 持自我效能對於 C++程式設計的可用性，他們發現男生和女生的自我效能，在實際 情況下沒有明顯不同，而在自我效能後測中可發現到，在無關性別的情況下，學生 的自我效能較前測時有普遍的增強。這和理論所述相符，意指對還在習得技能初始

階段的學生而言，他們對自己能力表現的自我效能是頗易受影響的。另一項研究中

（Ramalingam, La Belle & Wiedenbeck, 2004），研究者探討自我效能對程式設計的心 智模型有何影響，結果顯示程式設計的自我效能會受先前的程式設計經驗所影響。

自我效能理論建議個人自我效能的信念建立在四個資訊來源：（1）個人技能經 驗（personal experience of the skill）（2）替代經驗（vicarious experience）－觀察他 人使用技能（3）口頭勸說（verbal persuasion）和（4）身體與情緒狀態－恐懼、壓 力、疲勞、疼痛和痛苦等。上述四個建立自我效能信念的來源中，在程式設計學習 情境下，學習者的學習與實作經驗、觀察他人的實作經驗、教師的講解和學習者對 於程式設計的觀感，都可能影響學生的自我效能，而自我效能又會影響將來學生的 學習，所以在教學前需要審慎思考各項因素，設計最佳的教學方式。