本研究發展與設計STEAM 科際整合程式設計教材,並以此進行程式設計教學,
以探究學生程式設計能力、程式設計學習態度,與程式創造力表現的差異,以及探究 性別與音樂先備知識是否會間接影響其之程式設計能力的學習。本章共分兩節,第一 節旨在闡述研究之結論、第二節則是對此次研究之反思,並提出相關建議,以幫助未 來想從事相關研究之學者參考。
結論
1. STEAM 科際整合程式設計教材對學生的程式設計學習表現之影響
實驗組在歷經 STEAM 科際整合程式設計教學後,雖然在整體的程式能力表現,
與控制組的學生相比,並沒有差異,但是,藉由聆聽音樂對照程式邏輯,及利用音 樂創作,體驗演算法設計的學習活動有助於其程式設計的學習與表現,這也表示:
本研究設計之利用音樂結果,對應程式邏輯,以及利用程式音樂創作的學習活動歷 程,有助於學生程式設計的學習與表現。
2. STEAM 科際整合程式設計教材對學生的程式創造力之影響
實驗組在歷經 STEAM 科際整合程式設計教學後,學生在程式創作過程中,所展 現出來的五個創造力(包含:在有限時間內,提出多種可能解決答案的能力、將課堂 所學到的程式指令或結構,套用在合適情境的能力、使用課堂未教的程式指令或結 構,並應用在適合情境的能力、覺察程式問題,並提出有效地解決方法的能力,以及 修改課堂所學的程式指令或結構,並應用在適合情境的能力)表現,都比控制組的學 生要來的好。
而經進一步探究,兩組學生在上述提及之五個創造力個別的表現狀況,發現:實 驗組的學生在有限時間內,提出多種可能解決答案的能力、將課堂所學到的程式指令 或結構,套用在合適情境的能力,及覺察程式問題,並提出有效地解決方法的能力,
都比控制組的學生要來的好。由此可知,STEAM 科際整合程式教學有助於學生程式
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創造力的培養,尤其是在有限時間內,提出多種可能解決答案的能力、將課堂所學到 的程式指令或結構,套用在合適情境的能力,及覺察程式問題,並提出有效地解決方 法的能力。
3. STEAM 科際整合程式設計教材對學生程式設計學習態度之影響
實驗組在歷經 STEAM 科際整合程式設計教學後,認為程式設計不僅可以與藝術 做結合,且在撰寫程式的過程中,也需要運用創造力,除此之外,程式設計也可以幫 助其他領域(例如數學、人文學科)解決問題。
而經進一步探究,實驗組與控制組分別在四個態度向度的表現後,發現:(1)兩組 學生在學習過程當中,感受到程式設計並非想像中的簡單,因而影響其想要學習程式 設計的動力態度表現,也就是說,歷經課程後,學生沒有想要繼續學習程式設計的意 願;(2)實驗組學生認為在有限的時間內,需要同時學習電腦程式與音樂兩種不同的 領域很困難,因而影響其對於這學期的程式音樂創作課程之感受與想法,也就是說,
歷經課程後,學生認為程式結合音樂創作的課程設計與安排,對其未來的幫助較少。;
(3)在想要學習程式設計向度中「程式設計對我未來的職業、工作是重要的」,及程式 音樂創作課程向度中「我認為寫程式來創作音樂,對於未來是有幫助的」呈現正相關,
也就是說,「程式設計對我未來的職業、工作是重要的」分數低,則「我認為寫程式 來創作音樂,對於未來是有幫助的」的分數也就低。
綜合上述,在歷經 STEAM 科際整合程式設計教學後,實驗組學生認為程式設計 不僅需要創造力,且表示程式設計與藝術結合具有未來發展性,甚至表示可以透過程 式設計解決其他領域的問題。然而,實驗組的學生未來沒有想要往程式設計領域深 造,進而認為這學期的程式音樂創作課程,對於未來較無幫助。而綜合質性資料與量 化資料,推測造成此結果的原因為:學生在學習的過程當中,發現程式設計的困難,
且在短暫的時間內,同時學習兩個不同領域,較難以消化,再加上學生未來較無意願 朝電腦程式設計發展,故而導致這樣的結果。
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4. 在STEAM 科際整合程式設計下,性別對程式設計學習表現之影響
實驗組的男生與女生,在歷經 STEAM 科際整合程式設計課程後,於程式設計的 學習表現,並沒有不同。也就是說,以音樂輔助程式設計學習的教學策略,進行程式 設計教學,男生的程式設計學習表現,與女生的程式設計學習表現,並沒有差異,亦 即:性別差異,不會影響程式設計學習的表現。
5. 在STEAM 科際整合程式設計下,音樂先備知識對程式設計學習成就之影響 實驗組的學生,無論其音樂先備知識程度為何,在歷經 STEAM 科際整合程式設 計課程後,都不會影響其程式設計學習成就表現。也就是說,以音樂輔助程式設計學 習的教學策略,進行程式設計教學,無論學生原先的音樂程度是高,或是低,都不會 影響其在程式設計上的學習表現。
建議
1. 跨領域整合教材內容的製作
Henriksen (2017)指出:近幾年雖然在學界掀起了一股 STEAM 跨領域整合教學 熱潮,但是仍有許多教學者不黯於此教學法,不知道究竟該如何將不同的領域做一結 合。這也是本研究在設計教材時,所面對的挑戰,而從受訪學生的回饋中可看出端倪,
受訪學生認為本研究所使用的 STEAM 科際整合程式設計教材,由於所設計的內容 橫跨電腦科學與音樂兩個領域,感覺要學習的內容有些多,但礙於時間緊迫,沒有辦 法額外的花時間進行理解,因此在學習上不免會讓人覺得有點虛、不夠札實,儘管這 樣的課程安排,可以讓他們瞭解程式音樂結合的方式與狀況,及對於程式設計的學習 上也的確有些幫助。
於此,筆者建議,若未來想要設計STEAM 科際整合跨領域教材時,可以採跨領 域人才合作的方式,結合領域的專家,透過不斷地討論,瞭解各領域的學習難處,以 設計適合初學者學習的教材,如此應可避免設計的課程內容讓學習者誤認為為兩塊 之不同領域的結合(Henriksen, 2017)。
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2. JythonMusic 軟體的限制
雖然 JythonMusic 軟體是以 Python 程式語言撰寫而成,但是,在進行音樂創作時,
也需要運用該軟體的特殊語法,方可順利以程式進行音樂創作。而由於JythonMusic 軟體使用上的限制,我們在教學上遇到了諸如學生跳脫音樂情境,便無法進行程式解 題、學生在進行專題製作時,所能使用的程式結構受到侷限,及同樣的Python 程式 結構或語法,該軟體所呈現出來的結果會與一般Python 軟體呈現的結果有些微出入 (圖 5-1),及該軟體僅能以使用英文,間接影響英文不佳的學生之程式設計學習等問 題。除此之外,也有學生表示:以該軟體進行創作時,雖然可以串列程式結構協助整 理音符,但,倘若所選的音樂結構較為複雜,或是樂譜小節數音符較多等狀況,便會 覺得痛苦。
於此,筆者建議,若未來想要以 JythonMusic 進行教學時,除了需注意該軟體的 限制以外,也需要視學習者的程度抉擇,儘管以該軟體,輔以本研究設計的四個程式 學習活動歷程,對於學生的程式學習有一點幫助,但是,從學生製作的專題成品可知,
要讓學生從無至有的進行音樂創作,對於初學者而言仍舊有困難,一則是因為其對於 程式設計的概念運用不熟捻,一則是並不懂得利用JythonMusic 作更豐富的音樂變化。
圖5-1 JythonMusic 介面執行結果
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高中程式解題系統。2020 年 6 月 18 日,取自:https://zerojudge.tw/Problems
英國皇家音樂學院聯合委員會(2017)。2017 第一級樂理試卷。2019 年 9 月 1 日,取 自:https://gb.abrsm.org/media/11270/1y_exemplar_2017_zhhk.pdf
英文部分
Armoni, M., Meerbaum-Salant, O., & Ben-Ari, M. (2015). From scratch to “real”
programming. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 14(4), 25.
Apiola, M., Lattu, M., & Pasanen, T. A. (2010, June). Creativity and intrinsic motivation in computer science education: experimenting with robots. In Proceedings of the fifteenth annual conference on Innovation and technology in computer science education (pp.
199-203).
B. Manaris, & A. Brown (2014). Making Music with Computers: Creative Programming in Python(Chapman & Hall/CRC Textbooks in Computing). Routledge.