本章分為三節，第一節說明研究背景，第二節列出研究目的與假設，第三 節指出研究的限制。
第一節 研究背景
傳統程式設計教學，因課程內容較理論化、抽象，以及課程內容較枯燥乏味 等問題，常讓學習者覺得困難且興致低落（莊雅茹，民83 ）。為了引起學生的學 習動機，近年來，遊戲式學習在教育上的應用已逐漸被提出，因遊戲的娛樂性，
可以引起學習者的動機 (Connolly, Boyle, MacArthur, Hainey, & Boyle, 2012)。抽象 概念可以利用遊戲方式具體化呈現，幫助學生清楚了解 (Weng, Tseng, & Lee, 2010)。除此之外，學生在遊戲的過程，藉由實際的操作，可建構出自己的知識 (JISC, 2007) 。 許 多 研 究 也 顯 示 遊 戲 式 學 習 可 以 提 升 學 生 的 學 習 成 效 (Papastergiou, 2009; Randel, Morris, Wetzel, & Whitehill, 1992)。
我國「高中資訊科學課程標準」中，將程式設計列為主要課程之一，並規 劃了資料結構和演算法等相關課程，主要訓練學生運用電腦解決問題的能力，
並培養學生邏輯思考和問題解決能力（教育部，民 97）。所以在教學上，除了 訓練學生的程式語法外，也須培養學生演算法的邏輯思考 (Schollmeyer, 1996)。
然而因資料結構和演算法有抽象的元素和複雜的動態變化，使得學生難以想像，
導致學習的困難 (Kamal et al., 2002)。
傳統排序演算教學，以紙筆方式呈現教學，但因其複雜的動態變化，常讓 學生覺得難以理解，如果利用圖像和視覺化的方式來說明解釋，可以讓學習者 更有效的理解 (Baecker, 1998)。目前有研究使用動畫做為教材幫助學習者學習，
例如 Baecker（1981）製作的「Sorting out sorting」影片，讓學習者可以清楚看 到排序的過程。「BALSA」除了可以讓學習者看到排序過程外，多了即時互動 功能，讓學習者可以自行控制動畫撥放 (Brown, 1988)。雖然演算法動畫確實能 夠將排序演算過程具體視覺化，但是缺乏操作性，無法讓使用者自行排序。
除了使用動畫學習外，目前有研究提出使用遊戲應用於演算法和資料結構 學習，如 Shabanah and Chen (2009) 的研究提出二元搜尋和排序法的遊戲雛形，
認為視覺化的遊戲可以幫助學生學習，但並沒有提出實證研究。Hakulinen (2011) 利用紙牌遊戲教學生排序法的概念，大部分學生認為這是好的方法可以學到東 西，但對於程度較好的學生並不這麼認為。Tan and Seng (2010) 利用遊戲的視 覺化和操作性，設計了「Tower of Cubes」，幫助學生學習堆疊和佇列的概念和 程式。Opyrchal, Boxtel, and Wallace (2010) 利用益智遊戲教鏈結串列，提高學 生的學習成效，並且學生覺得利用遊戲的方式比其他課程更加有趣。
綜合以上的研究發現，排序演算動畫缺乏操作性，而遊戲的特性有利於資 料結構和演算法的學習。但 Shabanah and Chen (2009)只提出排序法的遊戲雛形，
缺乏實作的實證。Hakulinen (2011)也只用紙牌遊戲而非數位化遊戲教學。因此，
目前缺乏相關的研究探討數位遊戲對學生學習排序演算之影響，且上述的研究 對象皆為大學生，尚未有對五專生或高中生相關的研究。因此本研究希望藉由 遊戲的視覺化和互動等特性，讓學生在遊戲過程中可以更清楚的了解排序法裡 的動態變化，並探討排序遊戲對五專生及高中生學習排序演算的學習成效及學 習動機之影響。
第二節 研究目的與待答問題
本研究設計的排序遊戲主要讓學生從遊戲過程中，理解排序演算的概念，
研究目的包括了解此遊戲對學生的學習成效和學習態度，並探討對於兩群不同 先備知識的學生資訊相關科系的五專生及高中生在學習成效和學習態度上是否 有提升。
根據以上的研究目的，提出的待答問題如下:
一、使用「排序遊戲」與使用排序動畫學習對五專生及高中生在學習成效 有何差異？
二、使用「排序遊戲」學習的五專生後測成績與前測成績有何差異？
三、使用「排序遊戲」學習對五專生及高中生在程式設計態度為何？
第三節 研究限制
本研究有下列的研究限制：
一、研究參與者的限制
因本研究之需，部分參與實驗研究之學生需具備基本程式語法概念，包括 IF 判斷式、FOR 迴圈及陣列等語法概念，且對於排序單元無任何先備的學習經 驗，故適合對象為修過程式設計課程的五專或高中職以上的學生。
因研究者非在職教師，受限於人力、物力，本研究採方便取樣，以台北市 某五專資訊相關科系學生以及新北市某高中學生為對象，因此若要將研究結果 推論於其他班級或學校，需再擴大實驗之母群體、樣本。
二、教材內容的限制
本研究之課程內容參考普通高級中學「資訊科學」課程綱要，以氣泡排序
（Bubble Sort）和選擇排序（Selection Sort）兩種排序法為主，其排序規則會因 演算法的不同而有些微差異，因此，本研究所參考的演算法主要以創意家出版 的「 職校計算機概論 II 」第六章演算法的排序單元內容為主。
三、實驗的限制
本研究受限於人力、物力及研究時間上的考量，且因五專生只有一個班級，
因此將一個班級隨機分成兩組於同一教室進行實驗，實驗時間為 100 分鐘，並 未能長時間進行探究，本研究著重於排序演算法概念之學習，因此，對於排序 演算法撰寫部分並未有深入探討。