電腦科學史教學設計

本節主要探討教師對電腦科學史教學設計的看法。利用教師的教學活動現況 與成效分析，探討有效的電腦科學史教學策略。

在對電腦科學史教學實施現況調查中發現，近八成以上的教師曾經實施電腦 科學史教學活動，但每位教師採用的教學設計相異（如表 4- 8）。較常被採用的 教學活動依序是「科學史講述」（第 1 題，71.5%）、「網路資源瀏覽」（第 2 題，63.5%）、「科學史相關影片」（第 3 題，44.5%）與「科學史測驗」（第 4 題，43.8%）。然而，角色扮演（第 10 題，20.4%）與分組討論 （第 9 題，21.9%）

的教學活動則較少人採用，可能原因是此兩類教學活動所需時間較長，教師們礙 於教學時數，較難規畫進課程中。

此外，教師們表示有趣的故事與生動的短片較能夠引起學生學習的興趣，也 較能帶來較佳的學習成效。因此，部分教師也會採用多元活潑的設計，如「電子 書製作的活動設計- 影響電腦科學重要的人物」、或是「賓果遊戲」與「名人連 連看」以吸引學生的學習興趣。

表 4- 8 高中電腦科學史教學實施現況

電腦科學史教學設計 實施與否

是N (%) 否N (%) 1. 教師講述科學史 98 (71.5) 39 (28.5) 2. 瀏覽網路資源 87 (63.5) 50 (36.5) 3. 觀看科學史相關影片 61 (44.5) 76 (55.5) 4. 電腦科學史小測驗 60 (43.8) 77 (56.2) 5. 課外閱讀 51 (37.2) 86 (62.8) 6. 學生做報告 (書面報告) 46 (33.6) 91 (66.4) 7. 繪製電腦科學史事件圖 43 (31.4) 94 (68.6) 8. 學生做報告 (口頭簡報) 42 (30.7) 95 (69.3) 9. 分組討論或辯論 30 (21.9) 107 (78.1) 10. 電腦科學史角色扮演 28 (20.4) 109 (79.6)

在教學成效的調查中發現，各項教學策略的平均值普遍超過 3 分（如表 4- 9 所示），顯示多數教師的電腦科學史教學大致有不錯的成效。其中「觀看電腦科 學史相關影片」（M=3.5）與「電腦科學史網站資源瀏覽」（M=3.4）成效較佳；

「分組討論與辯論」（M=3.3）與「學生報告」（M=3.2）也有不錯的成效。

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值得關注的是，國外相關高等教育研究顯示，電腦科學史講述與閱讀能夠提 昇學生學習興趣與成效（Cortina & McKenna, 2006；Draper, Kessler & Riesenfeld, 2009）。但本研究發現「電腦科學史講述」教學策略成效好壞各半（M=3.0），

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第六節 電腦科學史教學內容

本節主要探討教師對電腦科學史教學內容的看法。以下分別針對「對學生學 習有幫助的電腦科學史素材」、「學生必須知道的電腦科學史內容」、「學生必 須知道的電腦科學發展里程碑」與「學生必須知道的電腦科學重要人物」進行分 析與討論。

壹、 電腦科學史素材

陳秋燕（2009）分析國內高中電腦教科書的電腦科學史內容，發現教科書中 的科學史偏重文字描述，較少圖片與照片的篇幅，也較少呈現電腦科學事件演進 關係與人文社會觀點描述科學史的例子。但在調查教師對學生學習有幫助的電腦 科學史素材看法上（如表 4- 10）發現，超過半數以上的教師認為「科學史相關 的實物、圖片或照片」非常重要，而運用「科學家的故事」、「奇聞軼事」與「依 時序或類別彙整重要事件演進」、「交待科學發展的失敗經驗與人文社會觀點的 時代背景」，也是傳達科學發展的重要素材。教師們表示故事、圖片與模型，讓 學生所念的東西顯得栩栩如生，不再抽象。

表 4- 10 對學習有幫助的電腦科學史素材 電腦科學史素材

重要程度 平

均 數

標 準 1 2 3 4 5 差

N(%) N(%) N(%) N(%) N(%)

1. 科學史相關的圖片或照片 3(2) 11(8) 22(16) 65(47) 36(26) 3.88 0.97 2. 科學史相關實物 1(1) 15(11) 30(22) 54(39) 37(27) 3.81 0.98 3. 科學發展的一些失敗經驗 7(5) 17(12) 38(28) 48(35) 14(10) 3.63 0.94 4. 科學家軼事 9(7) 18(13) 32(23) 59(43) 19(14) 3.45 1.09 5. 依時序或類別彙整的科學史資料 8(6) 17(12) 42(31) 51(37) 19(14) 3.41 1.06 6. 科學家故事 7(5) 19(14) 42(31) 53(39) 16(12) 3.38 1.03 7. 重要事件發生的時代背景 6(4) 22(16) 46(34) 47(34) 16(12) 3.33 1.02 8. 科學家的第一手史料 22(16) 36(26) 51(37) 26(19) 2(1) 2.64 1.01 1~5 分表示重要程度的權重（1 為最低，5 為最高）

因此，建議教材開發者可依時序或類別彙整重要事件演進，同時交待科學發 展的失敗經驗與重要事件發生的時代背景，搭配科學史相關的實物、圖片、照片、

科學家的故事與奇聞軼事來進行科學史料的舖陳，將有助於學生學習電腦科學。

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表 4- 12 高中生應該知道的電腦科學發展重要里程碑 排

序 里程碑 次數 百分比

1 電腦網路（computer networks） 129 94.2%

2 資訊安全（information security） 117 85.4%

3 人工智慧（artificial intelligence） 95 69.3%

4 內儲程式概念（stored-program concept） 88 64.2%

5 數位典藏（digital archives） 65 47.4%

6 資料庫（database） 60 43.8%

7 電晶體與積體電路（transistors and integrated circuits） 59 43.1%

8 資料探勘（data mining） 55 40.1%

9 平行處理（parallel processing） 54 39.4%

10 地理資訊系統（GIS） 50 36.5%

11 電腦模擬（computer simulation） 49 35.8%

12 數位信號處理（digital signal processing） 47 34.3%

13 生物資訊（bioinformatics） 45 32.8%

14 自動控制（automatic control） 39 28.5%

15 電腦輔助設計與製造（CAD and CAM） 31 22.6%

16 數值計算（numerical computation） 26 19.0%

17 巨量資料計算（massive data computation） 26 19.0%

18 可計算性（computability） 25 18.2%

19 計算複雜度（computational complexity） 25 18.2%

肆、 電腦科學史重要人物

電腦科學史的內容呈現方式可以是以科學演進為主軸，也可以是以科學家 為主軸。陳秋燕（2009）指出高中電腦教科書中有 98.7% 的內容是以科學演進為 主軸描述科學史，僅少數篇幅是以科學家為主軸介紹科學的發展與貢獻，即使有 提 到 ， 也 多 以 早 期 科 學 家 為 主 。 本 研 究 參 考 Computer Hope 網 站

（http://www.computerhope.com/people/）之電腦科學發展上具有重要貢獻與影響 的人物，列出 35 位在選取在電腦硬體發展、作業系統、程式語言、演算法、計 算理論、人工智慧、平行處理與網路發展等方面具有重大貢獻的科學家，調查教 師對學生應該知道的重要人物之看法，調查結果顯示（如表 4- 13）教師們普遍 認為影響近代電腦與網路發展深遠的人物較能吸引學生興趣，例如微軟創辦人比 爾·蓋茲（Bill Gates, 84.5%）、蘋果公司創辦人史蒂夫·賈伯斯（Steve Jobs, 82.5%），

還有發明全球資訊網的提姆·柏納-李（Tim Berners-Lee, 68.8%）。

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在前十名的重要人物中，以電腦硬體發展的科學家人數最多，包括提出內 儲程式（stored-program）概念的約翰·馮紐曼（John von Neumann, 70.8%）、發明 加法器的布萊茲·帕斯卡（Blaise Pascal, 54%）、提出可程式化電腦的概念的查里 斯•巴貝奇（Charles Babbage, 51%），以及發明蘋果電腦的史蒂夫•沃茲尼克（Steve Wozniak, 55.5%）。此外，提出 Turing machine 與 Turing Test 概念，被視為電腦科 學之父的艾倫·圖靈（Alan Turing, 47.7%）、為巴貝奇的《分析機概論》留下演算 筆記，被視為史上第一位程式設計師愛達·拜倫（Ada Byron, 45.3%），以及開發 C 語言與 Unix 的作業系統的丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie, 43.1%）也是受到教師 重視的科學家。

18 布萊恩·柯林漢（Brian Kernighan） 38 27.7%

19 約翰•艾克特（John Eckert） 34 24.8%

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排序 重要人物 次數 百分比

27 卡爾·佩特里（Carl Petri） 23 16.8%

28 高德納（Donald Knuth） 23 16.8%

29 東尼·霍爾（C. A. R. Hoare） 21 15.3%

30 尼克勞斯·維爾特（Niklaus Wirth） 20 14.6%

31 傑克·基爾比（Jack Kilby） 17 12.4%

32 萬尼瓦爾·布希（Vannevar Bush） 15 10.9%

33 霍華·艾肯（Howard Aiken） 15 10.9%

34 康拉德·楚澤（Konrad Zuse) 14 10.2%

35 阿隆佐·邱奇（Alonzo Church） 13 9.5%

調查亦發現，教師看法與 Computer Hope 網站點閱次數統計前十名看法一 致的就有七人（如表 4- 14），分別是比爾•蓋茲（Bill Gates）、史蒂夫•賈伯斯（Steve Jobs）、史蒂夫•沃茲尼克（Steve Wozniak）、提姆•柏納-李（Tim Berners-Lee）、

查里斯•巴貝奇（Charles Babbage）、艾倫•圖靈（Alan Turing）與愛達•拜倫（Ada Byron），顯示一般人較感興趣的人物也是高中資訊教師認為較能引起學生興趣 的人物。

表 4- 14 電腦科學史重要人物 Top10

排序 教師認為學生要知道的重要人物 最常被點閱的重要人物

1 比爾·蓋茲（Bill Gates） 提姆·柏納-李（Tim Berners-Lee）

2 史蒂夫·賈伯斯（Steve Jobs） 倫納德克萊瑞克（Leonard Kleinrock）

3 約翰·馮紐曼（John von Neumann） 查里斯·巴貝奇（Charles Babbage）

4 提姆·柏納-李（Tim Berners-Lee） 康拉德·楚澤（Konrad Zuse）

5 史蒂夫·沃茲尼克（Steve Wozniak） 史蒂夫·沃茲尼克（Steve Wozniak）

6 布萊茲·帕斯卡（Blaise Pascal） 史蒂夫·賈伯斯（Steve Jobs）

7 查里斯·巴貝奇（Charles Babbage） 愛達·拜倫（Ada Lovelace）

8 艾倫·圖靈（Alan Turing） 約翰·阿塔納索夫（John Atanasoff）

9 愛達·拜倫（Ada Byron） 艾倫·圖靈（Alan Turing）

10 丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie） 比爾·蓋茲（Bill Gates）

然而，問卷中未列出的近代網際網路應用服務公司創辦人，也是許多教師 關注的對象，包含Facebook、Google、Youtube、Yahoo、無名小站創辦人、電子 商務如 Amazon.com 與淘寶網的開發者、維基百科的創始人、電腦 3D 動畫開發 的先驅等，這些學生既感興趣又熟悉的人物，都可考慮納入科學史的教材。

值得一提的是，許多教師建議應加入臺灣本土科學家，如陳世卿（民國 68 年台大電機系畢業留學美國做超級電腦 Cray）、杜奕瑾（1995 年創立批踢踢實 業坊－臺灣網路論壇PTT）與臺灣裔美國人陳士駿（2005 年創立 Youtube）等人，

由於文化背景和我們相近，更能引起學生的共鳴，成為效法與學習的對象。

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