結合代理人機制數位學習平台輔助程式設計課程學習探究

全文

(1)國立台中教育大學數位內容科技學系碩士班碩士論文. 指導教授：王曉璿博士. 結合代理人機制數位學習平台輔助程式設計課程學習探究. 研究生：王明輝撰. 中華民國九十八年六月.

(2) 致謝詞表現失常的口試完後，心中非常地忐忑不安，但在老師恭禧的那一刻，心中真是百感交集，一時無法言喻。三年來的酸甜苦辣，瞬間煙消雲散。終於我又達成人生的一個里程碑了，雖然一路走來是如此風風雨雨，跌跌撞撞；卻又能夠化險為夷，而且柳暗花明又一村；這都要歸功於我這一生的大貴人，我的指導老師：王曉璿教授。老師除了在傳道授業解惑之外，更是一次又一次地把深陷絶望深淵的我扶向陽光，讓我重燃希望繼續奮鬥。在他的精心的帶領之下，感受到對學術之嚴謹態度，也學習到許多研究的方法，得以一再地解決研究的困境。同時也要感謝研究所中的所有老師：徐照麗老師、陳鴻仁老師、方覺非老師…等，對我這位庸才的照顧。您們不僅在相關課程上的用心教學，為我而調動上課時間，對本研究也提供許許多多寶貴的意見和協助，讓此篇論文得以奠定基礎，順利地在最後一刻完成。也很感謝口試委員們如朱延平老師的寶貴建議，修正了個人在論文上的疏忽，使本論文得以更加完善。很珍惜和同學們的這段綠份，在平時就不分彼此，不計勞苦，互相為這段求學之路加油打氣。尤其是承翰、士丞、傑倫這些同學，許多事情都由你們為我分擔，像上課時段為了配合我而安排。還有大森、國松和篤衡等，都是這一生難得的知己。回顧這段珍貴的時光，學校同事們的鼎力幫忙，克服許多的行政壓力，家人無怨無悔的付出，解決無數的家庭事務。這些的包容和體恤，使我能夠得以無後顧之憂地在知識的殿堂裏專心研習學問。僅在此文向您們獻上最誠摯的感激，這份論文的榮耀也是屬於您們的。. 王明輝 -I-. 謹誌於 2009年盛夏之夜.

(3) 摘要本研究主要目的在探究結合代理機制數位學習平台輔助程式設計課程習之效益為何，本研究所採用之實驗設計為準實驗設計，過程包含前測、實驗處理、後測等實驗設計模式。研究對象為台中市某一高級職業學校，資料處理科一年級學生，以修習程式設計課程的兩班學生；選取一班為實驗組，共48名，另一班為對照組，共51名。對照組以傳統的講述教學法（expository teaching）結合電腦輔助教學，而實驗組學生則進行彈性認知理論的教學策略，結合代理人機制應用在數位學習平台輔助教學。經由實驗處理以瞭解學生在不同教學模式及學習的情境下，程式設計成效與學習動機的差異性。並且針對不同的學習風格加以統計分析，探討二種不同教學策略對於學習風格之學生在程式設計成效上是否有所不同，期許能供學術界與教育界參考。為考驗研究假設及解釋資料，本研究採單因子變異數分析、單因子共變數分析、典型相關分析及獨立樣本t檢定、相依樣本t檢定等統計方法，本研究之主要研究結果為：一、接受「代理人機制輔助教學策略」的學生在程式設計之學習成就優於「傳統講述式教學策略」的學生。二、「代理人機制輔助教學策略」的學生在學習態度的「認知層面」有顯著的實質幫助。三、「代理人機制輔助教學策略」的學生在學習態度的「情感層面」有顯著的實質幫助。四、在「代理人機制輔助教學策略」下，的學生在學習態度的「行為層面」並無顯著幫助。五、在「代理人機制輔助教學策略」下，學生的學習風格會影響學生學習程式設計的成效。 II.

(4) 六、在「代理人機制輔助教學策略」下，學生的學習風格對學習程式設計的學習態度並無顯無顯著的差異。七、在「代理人機制輔助教學策略」下，學生的「學習成效」與「成就歸因」具顯著相關。八、在「代理人機制輔助教學策略」下，學生的「學習態度」與「成就歸因」沒有顯著相關。. 關鍵詞：軟體代理人、電腦程式設計、認知彈性理論，學習風格。. III.

(5) The Research of Integrating Software Agent Mechanism into Computer Programming Course On Senior High School Students Abstract The purpose of the study was aimed to scrutinize the effect of computer programming course integrated with a built-in software agent mechanism on an E-Learning platform. The subjects of this study consisted of 99 senior high school students in Taichung City. 48 students were assigned to the experimental group and 51 students allocated to the control group. The experiment of the study was processed on the computer programming of Visual Basic language. The experiment was crafted as a quasi-experiment, containing pretest and posttest in order to collect learning data. The teaching strategy of the control group is an expository method with computer assistant system. For experimental group, we applied the cognitive flexibility theory with an E-learning platform combined with a built-in software agent mechanism. Under the two different teaching strategies, we investigated the abilities to design computer program of the two groups. Furthermore, the David Kolb’s learning styles model was also applied here to consult about the effects of the two groups. The main statistic procedures employed to analyze experimental data and test the research hypotheses include Descriptive statistics, ANCOVA,. IV.

(6) independent groups and paired-sample t-test. At last, we drew the following conclusions. 1. The students assisted by “software agent mechanism auxiliary teaching” performed significantly better in programming design than those receiving expository teaching. 2. Under “software agent mechanism auxiliary teaching strategy,” the students categorized as the cognition stratification plane gained significant helps in their study manner. 3. Under “software agent mechanism auxiliary teaching strategy,” the students categorized as the emotion stratification plane gained significant helps in their learning manner. 4. Under “software agent mechanism auxiliary teaching strategy,” the students categorized as the behavior stratification plane cannot gain helps in their learning manner. 5. The students’ programming abilities under “software agent mechanism auxiliary teaching” had significant promotion between different learning styles. 6. The students’ learning attitudes in “software agent mechanism auxiliary teaching” had no significant promotion between different learning styles. 7. Under “software agent mechanism auxiliary teaching strategy,” attribution was obviously correlated with the learning performances. 8. Under “software agent mechanism auxiliary teaching strategy,” attribution was not significantly correlated with the learning attitudes. Keyword: software agent, computer programming, Cognitive Flexibility Theory, learning style. V.

(7) 目次第一章. 1. 緒論. 第一節前言與背景................................................................................... 1 第二節研究動機....................................................................................... 3 第三節研究目的....................................................................................... 4 第四節研究問題....................................................................................... 4 第五節研究限制....................................................................................... 5. 第二章. 6. 文獻探討. 第一節有意義的學習............................................................................... 6 第二節程式設計教學............................................................................... 7 第三節學習風格....................................................................................... 9 第四節軟體代理人................................................................................. 12. 第三章. 17. 研究方法. 第一節研究流程..................................................................................... 17 第二節研究架構..................................................................................... 18 第三節研究對象..................................................................................... 21 第四節實驗流程..................................................................................... 22 第五節研究工具的信度與效度............................................................. 31 第六節資料分析與處理......................................................................... 38 第七節研究假設..................................................................................... 38 第八節系統建置..................................................................................... 39. VI.

(8) 44. 第四章結果與討論. 第一節實驗樣本基本資料之分析......................................................... 44 第二節不同程式設計教學策略之成效分析 ........................................ 47 第三節實驗組中不同學習風格的學生在程式設計上的成就和態度分析............................................................................................................... 51 第四節學生回饋單分析......................................................................... 57. 61. 第五章結論與建議. 第一節結論............................................................................................. 61 第二節後續研究建議............................................................................. 67. 70. 參考文獻. 中文部份................................................................................................... 70 外文部份................................................................................................... 73. 75. 附錄. 附錄一、預試試卷................................................................................... 75 附錄二、Kolb學習風格量表分類方法................................................... 81 附錄三、學習態度量表........................................................................... 84 附錄四、成就歸因量表........................................................................... 86 附錄五、學生基本資料........................................................................... 87 附錄六、「學習態度量表」授權書......................................................... 88 附錄七、「成就歸因量表」授權書......................................................... 89. VII.

(9) 表目錄表 2-3-1 程式語言的語法元素......................................................................... 8 表 2-4-1 Kolb的四種學習循環（梁榮財，1998）........................................ 11 表 3-2-1 實驗設計表 ....................................................................................... 21 表 3-3-1 研究對象樣本人數摘要表............................................................... 21 表 3-4-1 教學流程比較表（第一週）........................................................... 23 表 3-4-2 教學流程比較表（第二週）........................................................... 24 表 3-4-3 教學流程比較表（第三週）........................................................... 26 表 3-4-4 教學流程比較表（第四週）........................................................... 28 表 3-4-5 教學流程比較表（第五週）........................................................... 29 表 3-4-6 教學流程比較表（第六週）........................................................... 30 表 3-5-1 程式設計之資料處理概念、輸入與輸出、流程控制單元雙向細目表....................................................................................................... 31 表 3-5-2 後測試題之難度與鑑別度表........................................................... 33 表 3-5-3 學習態度量表預試之Cronbach α係數摘要表 ................................. 35 表 3-5-4 各題項與量表總分之積差相關係數摘要表.................................... 35 表 3-5-5 學習態度量表預試之Cronbach α係數摘要表 ................................ 37 表 3-5-6 各題項與量表總分之積差相關係數摘要表.................................... 37 表 4-1-1 實驗成員性別一覽表........................................................................ 45 表 4-1-2 實驗成員學習風格一覽表................................................................ 45 表 4-1-3 實驗成員的電腦使用經驗分佈一覽表........................................... 46 表 4-1-4 實驗成員的網路使用經驗一覽表................................................... 46 表 4-1-5 實驗組與對照組學習成就前測ｔ檢定摘要表................................ 47 表 4-2-1 實驗組與對照組學習成就獨立樣本ｔ檢定描述表....................... 48 表 4-2-2 實驗組與對照組學習態度分量表之描述統計表........................... 49 VIII.

(10) 表 4-2-3 不同教學法學生在學習態度之ｔ檢定摘要表............................... 49 表 4-2-4 實驗組與對照組在態度量表之三層面的獨立樣本ｔ檢定摘要表49 表 4-3-1 實驗成員學習風格一覽表............................................................... 52 表 4-3-2 不同學習風格在後測分數的描述性統計量(調整前) ..................... 52 表 4-3-3 迴歸係數同質性考驗摘要表........................................................... 52 表 4-3-4 以前測計算機概論成績在不同學習風格下單因子共變數分析表53 表 4-3-5 以前測數學成績在不同學習風格下單因子共變數分析............... 53 表 4-3-6 事後檢定表 ....................................................................................... 54 表 4-3-7 實驗組在不同學習風格下的調整後學習成就平均描述表........... 55 表 4-3-8 不同學習風格在學習態度分數的描述性統計量........................... 55 表 4-3-9 不同學習風格之學習態度分數變異數同質性檢定....................... 55 表 4-3-10 不同學習風格在學習態度之單因子變異數檢定摘要表............. 56 表 4-4-1 實驗組依變數相關檢驗表............................................................... 58 表 4-4-2 後測成績分組之歸因量表分數同質性檢驗表............................... 58 表 4-4-3 後測成績對學習歸因之單因子共變數分析表............................... 59 表 4-4-4 後測成績對學習歸因之事後比較表............................................... 59 表 4-4-5 學習成就低分組的成就歸因分佈表............................................... 59 表 4-4-6 學習成就高分組的成就歸因分佈表............................................... 59 表 5-1-2 實驗組後測成績整後平均數表：................................................... 65. IX.

(11) 圖目次圖 2-4-1 Kolb的經驗學習理論........................................................................ 10 圖 3-8-1 系統架構 ............................................................................................ 39 圖 3-8-2 學習風格量表一 ................................................................................ 40 圖 3-8-3 習風格量表二 ................................................................................... 40 圖 3-8-4 課程架構圖 ........................................................................................ 41 圖 3-8-5 程式設計課程元素圖....................................................................... 41 圖 3-8-6 傳統式畫面 ....................................................................................... 41 圖 3-8-7 問答式畫面 ....................................................................................... 42 圖 3-8-8 引導式畫面 ....................................................................................... 42 圖 3-8-9 圖像式畫面 ....................................................................................... 42 圖 3-8-10 學習風格反應圖............................................................................. 43. X.

(12) 第一章緒論本研究旨在建立應用軟體代理人機制的數位平台，協助高級職業學校學生學習基本的程式設計，以相關學習理論為背景，透過數位平台系統蒐集學習者的學習歷程資籵，累積相關經驗以提供適性化的教材教法。本章將說明研究背景、研究動機、研究目的、研究問題與研究假設。. 第一節前言與背景. 現今科技發達的時代，其快速地資訊累積，使得現代人需要不斷學習才能應付多變的世代。自從現代電腦發明之後，數位圖書館，多媒體以及個人資訊處理技術，使資訊社會的教育有嶄新的面貌。事證導向（行政院經濟建設委員會委託研究計畫，1997）、問題導向，以及合作學習將逐漸取代傳統的學科導向學習方式，同時遠距教學的實踐與應用也突破了教學的距離和場所，而使學校的形態改變（王梅玲，2007）。這些相關的教育學習理論及教學策略的轉變，引發許多學習改革的議題，如多媒體的實體化及以學習者為中心的學習策略…等，都讓學習者不再只是面對沈默的紙本教材，或是單純地進行紙筆記錄學習，而是整體性的進行學習策略與學科問題的綜合性環境沉浸改變。尤其是「數位學習平台」的引進教育現場，更是讓教與學產生多元變化。同時藉由網際網路的快速發展，結合多媒體展現的數位學習平台，更使得教學過程增添不少影音聲光效果，且促使訊息的傳遞與交流不再只限定在電腦教室範圍，而能突破傳統教學環境的地域性。進而言之， WBI （Web-Based Instruction）是超媒體(Hypertext、Hypermedia)型式的教材，. -1-.

(13) 結合多媒體及超連結技術，突破傳統CBI（Computer-Based Instruction）之固定內容呈現方式（賴阿福，1996），但由於傳統教學網頁之設計，因受到開發工具限制及傳統教學觀念影響，使其在學習功能上對使用者的回饋與互動不足，亦即「互動需求」與「個人化適性學習環境」不足，導致不易達到預期的學習目標(黃武元等，2003)。以至有應用軟體代理人機制之想法融入於網路教學平台之中，以加強適性及互動功能。 Hewitt等人(1977)在研究Concurrent Actor Model時，首次提出具有自主組織性、互動性及平行處理的軟體組織，開啟了軟體代理人的構想。爾後，軟體代理人是人工智慧領域的一種技術，將人工智慧引入教學系統，使其成為智慧型輔助學習系統，學習者可藉由軟體代理人的相關輔助功能，提昇使用者學習興趣、縮短其學習歷程、擴展適當的人際互動與建立良好的主動學習機制，使整體學習達到更高的效益。因而有許多研究嘗試將軟體代理人的技術引入到電腦輔助教學系統 (林建民、黃雲龍，2002)同時也獲得不少的成果。就目前較常見到的軟體代理人，如Microsoft agent、Microsoft office 之小幫手、Netscape 的回饋代理人(feedback agent)等，其中Microsoft agent 與小幫手會對使用者進行監視，當使用者的操作有問題或有疑惑時，小幫手會自動啟始並給予適當之提示。同樣地在教育現場之中，程式設計課程的學習過程中，由於必須結合電腦的實習，課程本身應用了許多的資訊科技，例如整合性開發環境工具 (IDE，Integrated Development Environment)的使用。有了IDE的輔助，程式開發者因而能專心規劃程式邏輯，不會迷失在大量的程式碼中。即使如此，軟體品質的提升，仍需良好的教育訓練(COLIN A. H. et al.)。總結而言，程式設計的教與學雙方，都因而沈浸在資訊洪流之中，如何善用這些新科技輔助學習，因應教學層面的改變，而不是以新科技取代所有的教與學（計惠卿，1995）。如何引導學習者能真正有效地應用數位平台輔助電腦語言的學習，值得深入探討的議題。 -2-.

(14) 第二節研究動機. 目前高職的程式設計課程學習過程中，大都是以Basic、C與Java等為主要課程內容。就其程式碼的撰寫，仍是以類似英文作業語言為基礎。在此基礎下，對於非英語系國家的學生而言，除非有強烈的動機，否則自然構成學習程式設計的主要障礙之一(Pane，2002)。同時由於在學習程式設計過程中，需要高度的邏輯思考與問題解決能力，以及不容絲毫錯誤的精準度，以致學生在學習過程中，常因缺乏某部份能力或即使具備了上述的能力，也不表示他能夠將這樣的能力轉換為電腦所能接受的程式語言 (White，2002)。而此問題的癥結之ㄧ，便是由於程式設計工具介面的設計不良，過於偏重語言功能的增強，常忽略程式設計學習過程的輔助需求 (Pane, 2002)。綜觀近年來教育市場中的教學軟體，這些商品化的成品的一連串發展，概略而言，尚有偏向教材的呈現手法或次序，系統的互動性因而不足；對於稍具複雜的學科技術便很難真正建構出學習環境；系統本身並沒有真正具備智慧推理能力，而無法真正有效地進行因才施教；系統欠缺自然語言介面的支援，使得系統表達方式不夠人性化（引自戴嬋玲，黃溪春，趙銘，2001）。這樣的學習過程的輔助需求，由於軟體工程中物件導向程式設計技術的成熟，提升了應用機器學習(延伸為軟體代理人)的層次和輔助設計工具的多樣化，使得在程式設計的教學方法上提供相當程度的助益，如：軟體代理人應用於網路適性學習系統之探討（孫光天與朱社君，2001）、代理人於虛擬實驗環境下之互動機制（林家聖、馬南超，2001）、行動代理人技術與教育應用（林志鴻、竇其仁、林志敏、林正敏等人，2004）…等。因此本研究主要以文獻內容分析法，從認知彈性理論、程式設計課程內涵、以及軟體代理人技術等方面進行分析探討，期能提供結合代理人運. -3-.

(15) 作機制之輔助程式設計學習課程之數位學習系統架構，以為未來程式設計學習課程應用的參考。. 第三節研究目的. 本研究目的列述如下：一、探討合適於數位學習之軟體代理人；二、規劃數位學習平台的應用程序，以導入軟體代理人功能；三、建構一個結合代理人機制的數位學習平台，應用於「程式設計」課程。四、探究本研究所建構之平台，相較於傳統教學，是否更為增進學習程式設計之成效。. 第四節研究問題根據前述研究動機與目的，在結合代理人機制數位學習平台中，對於學習者學習過程中影響學習因素（或參數）的收集，那些要用軟體代理人的特性，那些是屬後端伺服器的功能，在本研究所需的研究問題整理歸納如下：五、軟體代理人在數位學習領域有那些和功能？六、探究「程式設計」課程的特性為何？七、適性化學習管理平台的系統基本架構為何？八、利用文獻探討分析結合代理人機制後，數位學習平台於「程式設計」課程，可能影響因素為何？九、建置數位學習平台所需採用的開發工具、資料庫格式或其他網頁設計技術為何？十、結合代理人機制後數位平台的系統功能為何？十一、進行該數位學習平台試用時程，試用對象、流程及評估項目為何？ -4-.

(16) 第五節研究限制. 依據研究目的，本研究採用準實驗法，雖然儘量提高實驗的嚴謹性，但在考量時間、環境和人力等相關條件因素，有條列如下的限制範圍：一、本研究的對象為高級職業學校資料處理科一年級學生。二、本研究的內容依教育部高職程式設計課程綱要為限。三、本研究的程式設計能力以語法觀念為限, 不含語意的層面。四、本研究所採用之程式設計語言為 Visual Basic Ver.6 為限。. -5-.

(17) 第二章文獻探討第一節有意義的學習. Ulric Neisser於1967年提出認知心理學一詞，探討人類對外界訊息如何轉換、整理、儲存、恢復和重組的動態處理過程，形成腦中的知識。但是，最後在人的腦中的知識結構，目前仍無法直接量化。因此，研究學者只能根據知識表徵(representation)來間接推論得知(引自陳學志，2004)，以探究人類學習的本質，開發更有效的學習方法，以便讓學習更有意義。 Ausubel（2001）針對學習提出「認知同化論」(assimilation theory for cognitive)，該理論的核心是「有意義的學習」(meaningful learning)，說明學習者在原有的認知結構中，舊概念或舊命題以有組織、穩定地和新概念或新命題作整合，使之融合成新的或是更穩固的認知結構。「有意義的學習」的重點因素之一，在於學習者的先備知識和所欲學習之概念與概念之間的關係。教學者要能夠瞭解學生原有的知識結構，並讓學習者主動將新概念與原有的結構進行新命題連結，便形成所謂的「有意義的學習」(余民寧，1997)。這個以學習者的自主性理念，對數位學習領域而言，是個不可或缺的因素。Ausubel的有意義學習論點強調下列問題：一、教材要如何組織？二、教師要如何運用學習原則？三、學生在教師的教導及教材的運用下，在心理上會如何運作？針對上述問題，教育心理學家Spiro(1990) 綜合建構主義學習理論，強調學習是不具結構化且忽視知識系統性的觀點，並加以補充修正，提出了「認知彈性理論」(Cognitive Flexibility Theory) (引自曹賢中，2006，2008)。該理論將知識領域的劃分為：「良性結構知識領域 (well-structured -6-.

(18) knowledge domain)」與「非良性結構知識領域 (ill-structured knowledge domain)」。可惜的是，在我們的學習環境，非良性結構知識領域是佔多數的(Spiro et al.,1991)，例如，歷史或設計工程等等。而一般學校的教育方式，通常對課程予以簡單化，單元化，使學習者獲得表面知識，亦即學到整體問題的良性知識結構部份，而未能綜觀整個問題的面向，亦即加入非結構化知識結構，以致造成學生只學成理論而不知如何實際應用的僵化知識。因此依據認知彈性理論，若欲適當的呈現學習知識，可以將知識以多個視角呈現複雜概念，藉以增強對該概念的理解，然後以非結構化的問題呈現知識多重表達(multiple representations of knowledge)以形成完整的學習模式(曹賢中等，2008；張莹，李玉斌，2006)。而程式設計這個知識領域由於具有結構性與非結構性的知識領域特性，如何結合此理論的精神，建立有效學習模式，值得深入地構思與設計。. 第二節程式設計教學. 本節針對程式設計的學習要點，說明基礎程式語言的知識架構，當應用於高職學生時，所產生的迷思現象和目前應對之道。物件式程式語言的概念主要架構在物件 (object)上，物件包含了屬性 (property)及方法(method)，程式的執行是藉由物件與物件之間的互動完成問題的解答。程式的語法元素在一般課程上有如下表2-3-1方式分類：. -7-.

(19) 表2-3-1 程式語言的語法元素項次. 元素名稱. 1. 字元集(Character Set). 2. 空白. 3. 識別字(Identifier). 4. 關鍵字(Keyword)與保留字(Reserved Word). 5. 運算符號(Operator). 6. 註解(Comment)與雜訊字(Noise Word). 7. 界線(Delimiters). 8. 運算式(Expression). 9. 敘述(Statement). 10. 自成個體的程式----副程式結構. 資料來源：筆者研究整理. 以上的語法元素，加上物件導向程式設計的發展，具有結構性的知識架構，但在程式設計問題的呈現則屬非結構性的架構，以致學習過程中，造成多項迷思而形成學習障礙(科技日報，2001)。這種學習障礙亦和教學策略亦然相關，由於臺灣教育環境受限大班級教學、教學進度等因素，因此大部分課程仍以教導式教學法 (didactic teaching)(林寶山，1998；單文經，1997)為主要教學模式(鍾大定，2003；沈中偉，2004)，也就是以行為理論為基礎，單向式的教師直接教學。而對於程式設計課程內容則是解說指令，演示課本上的列題，以致效果不彰。 -8-.

(20) 雖然在高職程式設計課程中有實習時間，也有若干教學者嘗試以問題導向或合作學習法進行教學活動(鍾大定，2003)，但仍存在大部份學生無法真正應用程式設計解決所面臨的問題。而這樣的問題通常會由於學生在使用程式設計解決問題時，缺乏互動導引或輔助學習機制，以致學生遇到解決問題瓶頸時茫然無從下手，使得學習成效不佳(黃武元等，2003)。因此若能在程式設計課程中，先注重基礎觀念的整合，然後應用問題解決導向式學習(王曉璿，2004)，然後在學習過程中，引進資訊輔助工具，以注重學習過程中的「個人化適性學習環境」建立及「互動輔助需求」的達成，譬如加入「學習風格」因素，相信對於程式設計課程的效益提升應有助益。. 第三節學習風格. 本節將先探討學習風格之定義，接著介紹學習風格的理論之一：Kolb 的經驗學習理論，最後說明應用在本研究的要素。數位學習中的「因材施教」是其中的一個重要因素，研究結果可提供系統規劃和建置者，因應不同學習風格的學生，建立彈性化、個別化的學習環境；另外對教學者事先分學生的風格取向、個人特質變項，並妥善運用學習模式，協助學習瓶頸之突破，使所有的學習者都能順利獲得所學，學生也可規劃學習方式，而使學習成效如：成績、滿意度或學習態度的改變達到最大。學習風格(張春興，1995)是指學生在變化不拘的環境中，從事學習活動時，經由其知覺、記憶、思惟等心理歷程，在外顯行為上表現出帶有個別差異的學習偏好。學習者在歷經四個學習階段的行為表現：具體經驗（Concrete Experience）、觀察和省思反應（Reflective Observation）、形成抽象概念（ Abstract Conceptualization）、行動以產生新經驗（ Active -9-.

(21) Experimentation）等（Kolb，1976），受到認知、情意、社會、生理等因素，而產生具有獨特性、穩定性及一致性的學習偏好，也就是達成有效學習的習慣性反應傾向(林麗琳，1995)。根據建構主義學習理論與網路資訊科技之特性，Alavi & Leidner(2001) 提出，學習活動是一種個人心智與想法的複雜互動過程，這個過程必須要有教學層次(教師的引導)與心理層次(學習動機) 的結合，才能有助於提昇學習效能。特別是在增進學習動機因素上，學習風格反映了學習者的個人差異。Bostrom et al.（1990）對於個人差異在資訊系統的使用，強調以下三項因素：學習風格(learning style)、認知型態(cognitive style)、個人變項 (personality variables)；引用Kolb學習經驗模式探討學習風格，其中研究指出個人的學習動機變化是會反映在學習態度上。具體的經驗（感覺）. 主動的驗證（執行）. 適應者. 發散者. (Accommodator). (Diverger). 聚斂者. 同化者. (Converger). (Assimilator). 省思的觀察（審議）. 抽象的概念（思考）. 圖 2-4-1 Kolb 的經驗學習理論引自 www.businessballs.com. Kolb的經驗學習理論（圖 2-4-1），以四個學習階段，分成「理解」（Perception）各「處理」（Processing）兩主軸，而產生四類型學習學習循環：具體的經驗 (Concrete Experience ， CE) 、省思的觀察 (Reflective Observation，RO)、抽象的概念(Abstract Conceptualization，AC)、主動的實驗(Active Experimentation，AE)，如表2-4-1。. -10-.

(22) 表2-4-1 Kolb的四種學習循環（梁榮財，1998）學習步驟特徵實例教學方法學習步驟特徵實例教學方法學習步驟特徵實例教學方法學習步驟特徵實例教學方法. 具體的經驗(CE) 重感受練習、親身經歷、面談實驗、示範、練習、面談、觀摩省思的觀察(RO) 仔細的聽、看個人想法、摘要、經驗分享小組討論抽象的概念(AC) 重思考圖示概念、舉例分類及要素演講、文獻資料主動的實驗(AE) 重執行解決問題、應用所學於生活小組設計以解決問題. 上述四循環(圖2-4-1)再分別由程序型(processing continuum)與感知型 (perception continuum) 兩個向度組合而形成四種學習風格：分散型 (Diverger) 、調適型 (Accommodator) 、聚合型 (Converger) 及同化型 (Assimilator)。每一種學習風格在向度這層面上帶有不同的學習特質，使得學習者對知識攫取至知識轉換有所差異，所代表的特徵如下表2-4-2：. -11-.

(23) 表 2-4-2 Kolb 的四種學習風格（梁榮財，1998）學習風格知識攫取方式轉換方式優點. 分散型(CE－RO) 事實資訊的收集思考、討論、分類、價值、判斷想像力佳. 特. 多方吸收找出通則以推論、情緒化、偏執. 色. 學習風格知識攫取方式轉換方式優點特色. 調適型(CE－AE) 在活動中嘗試、測試試誤及觀察重視操作能力有實際經驗. 學習風格知識攫取方式轉換方式優點特色. 聚合型(AC－AE) 謹慎、系統化的取得知識測試、嘗試並應用實際情境面對挑戰能迅速發現答案精於合理演繹、決定問題及下決策. 學習風格知識攫取方式轉換方式優點特色. 同化型(AC－RO) 系統研究的想法、理論及過程敘述、概念化、通則化、圖表化了解邏輯知識不喜歡實際應用. Kolb的學習風格理論指出了不同學習風格的學習者，在學習的過程裏，其學習方式和偏好會有所差異，所以不同的學習風格的差異，能提供教學者如何因材施教的依據，藉此學習風格導入在學習領域代理人的推理機制之中，針對學習者的學習風格特質，導引適宜的教材教法，以增進數位平台之適性化機能。. 第四節軟體代理人本節旨在探討軟體代理人在學習領域之意義，藉以說明軟體代理人在本研究之角色及如何實現所需功能。. -12-.

(24) 壹、學習領域的智慧型代理人以人工智慧的觀點，軟體代理人具有接收任務指派，能運用本身的智慧規則，自主性地決定採取何種動作以達成任務(竇其仁、林志敏、林正敏， 2005，Agarwal, R. et al.，2004)。應用在網際網路上，加強某一特定功能的工具軟體，使之具備自主的(Autonomous)、前瞻性（Proactive）、持續執行性(Persistent)以及社會性(Social Behavior）（林瓊如，1999；Agarwal， 2004），同時結合通訊和行動能力之後，便可以在不同環境中遷移或連絡其他的軟體代理人。這類不同以往的單一功能程式，只會依據輸入資料，處理之後輸出資訊，稱之為智慧型代理人（Intelligent Agent）。典型的實例為Microsoft的產品Excel中，可以設定所謂的「小幫手」，它會與軟體使用者互動，提供建議和協助。在教育方面，智慧型代理人可以作為虛擬的教師、虛擬的學習夥伴，為使用者進行講解、演示、練習、實驗和考試等動作（引自張志民，2005）。而我們應用其特質，使之具備教育專家的功能，以「專家代理人」代稱。在理想情況下，專家代理人必須能夠從持續不斷的運作中調適與學習者相關的其他代理人的目標，學習到如何適應系統使用者的學習行為變動，並能和其他代理人溝通及合作，進而達成提升學習成效的目標。同時，針對教師層面提供相關的統計資訊，以供參考。. 貳、精熟學習層面的指導代理人精熟教學(Mastery Teaching)源自心理學的精熟學習(Mastery Learning) 概念（引自林寶山，1998），「精熟教學理念」提倡單元教學法，強調藉由其精熟標準公式，可反映出學習者所能面對教材的複雜度。此為本系統中，「教材代理人」的知識核心，因而可以針對學習者的學習進度給予不同的指示和反應，促使學習者接受達到精熟的學習程序。 -13-.

(25) 參、合作學習層面的伴學代理人許多合作式學習（Cooperative learning）的研究指出，合作學習雖然會花費較多的時間在教學活動上，但會增強學習者的學習動機，促進創造力，提高學習成績（Johnson, David W, Carson, Laura, et al.，1989）。Johnson 進一步指出，合作式學習能夠增加後設認知策略的使用，並增加人際溝通的技巧，助於團體關係的改善（林寶山，1998）。將上述的原理，應用於本系統的伴學代理人，會主動與學習者一起學習，它記錄著學習歷程，提供過去經驗的學習路徑，讓學習者感到虛擬同儕的協助和互動，也就是在功能上具有居間協調與協同合作而解決問題，實踐合作式學習的精神。肆、情境學習層面的敎材代理人情境學習（Situated learning）強調，知識為學生和環境交互作用下的產物，所以學習本質上受到情境中的文化脈絡的影響，因此安置有結構性的教材在真實的週遭環境中，讓學生從既有的事實當中搜尋相關資訊，形成自已的知識（引自沈中偉，2003），進而累積這些知識加以學以致用。為了讓本系統擁有情境學習的要素，設計「教材代理人」處理教學情境的介面，這類代理人，屬於介面式代理人（Interface Agents）的特性（引自林瓊如，1999）：透過動態地觀察、累積或分析使用者的行動資訊，並呈現使用者想要的資料，正是發揮人機互動的功能。因此，在教材代理人的運作之下，讓系統介面的呈現上提供不同的情境，使學習者得在情境化的學習環境學習。伍、軟體代理人的設計軟體代理人的設計方法展現不同領域的功能，基本上在設計代理人的程式時要去了解其知覺 (percepts) 、行動 (actions) 、目標 (goals) 和環境 (environment)，其程式的演算法如圖5-1-1所示： -14-.

(26) function REFLEX-AGENT-WITH-STATE( percept) returns action static: state，描述目前世界的狀態 rules，一群規則 state← UPDATE-STATE(state， percept) rule ←RULE-MATCH(state， rules) action← RULE-ACTION[rule] state ←UPDATE-STATE(state， action) –-更新內部狀態 return action End function 圖 5-1-1 具有內部狀態的反射型代理人程式（引自楊錦潭、段維新, 2001）依上述之演算法所導出功能由簡單到複雜的四種類型的代理人：一、簡易型的反射代理人(Simple reflex agents)：最簡單的代理人模式，固定之條件及行為。二、含內部狀態的反射型代理人(Simple reflex agents with internal state)：能隨時更新因應外在環境狀態的改變。三、目標為基礎的代理人(Goal-based agents)：具有高層次的意圖導向。四、功能導向的代理人(Utility-based agents)：具備規劃和推理的能力。本系統的專家代理人和伴學代理人是採用類型1，和界面代理人和指導代理人則採用類型2。簡易型代理人的演算法和專家系統雷同，目前文獻較少使用是類型2至4。就考慮複雜度的因素，依照上述法則，設計自己所能使用之流程，再依照自己系統之需求，設計主要的代理人演算法，以作為系統運作之用。伍、小結經由上述文獻探討，本研究乃依據認知彈性理論，知識的有意義學習是經過良性結構和非良性結構知識學習過程，在靜態性質的網頁呈現手 -15-.

(27) 法，就如良性知識結構表徴，學習者看到安排好的章節和流程，習得所需的基本知識；但在結合軟體代理人運作機制，配合學習風格，將有不同的資訊呈現手法，也就是知識的多重表徵，來協助學習者解決所面對的非良性結構問題。本研究以程式設計課程為內涵，建議一套運作於網際網路的輔助程式設計學習課程數位學習系統平台架構。其功能主要是在學生進行程式設計基礎觀念課程學習時，適時診斷學生學習問題，然後透過代理人推理機制，結合課程內容、學習錯誤類型以及學生不同學習風格等因素，以提供學生不同補救教學建議，而提升學生學習成效。. -16-.

(28) 第三章研究方法本章內容分別就研究設計、研究架構、研究對象、實驗流程、研究工具的信度與效度、資料的分析與處理、研究假設與限制範圍、系統建置等部分，茲分述如下：. 第一節研究流程根據研究目的，本研究之研究設計實施流程圖如下：相關文獻探討. 研究問題與範圍分析課程概念. 教學平台之功能. 確定研究對象. 建製平台之技術. 教學平台選定. 收集前／後測工. 研究工具. 系統開發建置. 彙編實驗因素. 課程流程編製資料庫格式的確代理人運作法則的訂. 學習成就評量成就歸因問卷. 網頁開發技術的應用編製學習相關問. -17-. 學習風格問卷學習態度量表.

(29) 準實驗的施行. 資料統計分析. 收集學習歷程資收集問卷資料收集評量資料. 資料庫資料分析與統問卷資料分析與統計結論與建. 圖 3-1-1：研究設計實施流程圖. 第二節研究架構前測 1. 計算機概論評量 2. 數學評量依變項 1. 學習成就評量表 2. 學習態度量表 3. 成就歸因量表. 自變項： 1.代理人機制輔助教學策略控制變項：教師、教材、教學時間等. 圖 3-2-1 研究設計變項架構圖 -18-.

(30) 本研究著重於個人的先前經驗(前測成績)，在加入代理人機制的數位平台輔助下，對於程式設計的學習成效之影響。採用準實驗研究法進行相關實驗，接著依據學員的不同學習風格，加以分群討論。在有代理人機制之數位學習平台輔助下，對學員的學習態度影響為何？以及導致學習成效的高低變化的主要原因為何？以下根據圖3-2-1，針對研究中之相關變項加以詳述；壹、控制變項：一、教學環境本研究之所使用到的教學環境，例如講述用教室、電腦教室，所使用之相關設備皆相同。學校在講述用教室的硬體設備齊全，教師上課所須使用之單槍、電腦、投影機等均已設置完成。同時，這兩班實驗的進行，包括教材以及上課時間，都是由研究者親自運作，並以客觀角度力求各組前、後測實施之測驗情境一致。二、學習者特質研究對象的選定是依據全校資料處理科一年級中，第一次月考的數學和計算機概論班級成績相近的兩個班級，選定為本研究的對象群；學習者的先前基礎能力相近之下，確保實驗組及控制組兩群受測者的同質性，以達成本研究所要探討之目的，不致產生偏差。三、實驗教學總節數實驗組和控制組各以五週時間進行五個階段之學習，實驗課程共計十五節課，每節五十分鐘，教學設計上兩組的教學時間長短與欲達成之學習目標均力求相同。. -19-.

(31) 貳、自變項：依據研究架構，有兩組的學員分別施以不同之輔助教學策略，故其自變項為「教學策略」。控制組為一般的傳統電腦輔助教學，而實驗組則以有代理人機制的輔助教學來進行。參、依變項：一、學習成效本研究探討有代理人機制的教學策略，是否有助於程式設計學習成效的提升。依變數即設定在顯示學習成效，學習成效之衡量包含成就評量成績〈後測〉和學習態度；另外以學習風格和成就歸因作為調節影響，評估學員是否因輔助學習方式的不同而影響學習成效。二、學習態度在本研究指受試者在不同教學策略下，學員對於學習所抱持的心理準備狀態，王福林（1991）說明學習態度的形成與改變和個人所在的學習環境有密切的關係，是基於後天經驗習得的，影響學生的學習方向和動機。故由「學習態度表」上的得分，探討學生因教學方法的不同，是否影響學生的學習態度。肆、共變異數：在未來若於兩組統計分析上有學習差異，則將此本實驗之計算機概論評量成績納入為共變異數作為統計參考。本研究限於原班級建制之教育環境與班級人數的限制，無法進行隨機化等組多因子真實驗設計，僅採用不等組準實驗設計來進行實驗處理。實驗設計如表3-2-2. -20-.

(32) 表3-2-1 實驗設計表組別前測實驗處理實驗組 O1 X 控制組 O3 註：O1、O3：係指實驗處理前所實施的測驗。. 後測 O2 O4. X 為代理人機制輔助學習 O2、O4：係指實驗處理後所實施的測驗。. 第三節研究對象本研究之進行於台中市安和高級中學(化名)，研究的對象為資料處理科一年級的學生，本研究是以準實驗研究法，主要以班級為單位，一共選擇兩個班級的學生作為研究對象，一班為實驗組，一班為控制組。實驗組施以傳統的講述式教學策略，控制組施以數位學習平台電腦輔助教學策略。實驗組的學生預定為 48 人，控制組的人數預定為 51 人，兩組總人數預定為 99 人。研究對象組別的人數分布如下：表3-3-1 研究對象樣本人數摘要表組別. 男生. 女生. 總合. 實驗組. 102 班. 18. 30. 48. 控制組. 101 班. 19. 32. 51. 37. 62. 99. 總和. 選定班級接受為期五週總共十五堂課教學時程。同時這兩班級的教學均由研究者親自進行。對於本實驗之研究對象，皆已具備如下之資訊能力：一、知道在電腦教室使用電腦的相關規範。二、對視窗環境軟體的操作有所熟悉，例如檔案的管理等等。三、具備電腦軟硬體的保養、備份資料等資訊安全概念。 -21-.

(33) 四、對於中英文資料的輸入、特殊鍵的使用沒有問題。五、會操作文書處理軟體編輯、列印等結合文字圖畫的文稿製作。六、已熟悉且能操作網路的基本功能，例如網頁搜尋，資料上傳等。. 第四節實驗流程. 本研究之實驗階段為期六週，每一週有三節的時間，基本上以1.預備週（一週）、2.輸出和輸入（一週）、3.運算式（一週）、4.程式流程結構（三週）的主題進行相關教學。每週三節課的安排為：第一節課為課堂講解，後兩節課為實習和評量。在實驗之前有相關之計算機概論評量和前測成就評量做為學習前測的資料。實驗期間兩組皆會有階段性的形成性評量，最後給予總結性評量；其題型是有選擇題，實驗組及對照組使用同一份試題考試。學習態度問卷的應用，是用來暸解學生在實驗後的學習態度。學習態度量表是為了檢驗不同學習策略之下學生的學習態度的差異。實驗組每週依照其活動內容設計進行，控制組則按照一般傳統教學的方式上課，用以對照其實驗結果。每週其活動內容之差異，詳列於表3-4-1 至表3-4-6。. -22-.

(34) 表3-4-1 教學流程比較表（第一週）週教學日期次 2008/12/01 2008/12/05 第一節. 第一第二節週. 第三節. 實驗組教學步驟. 控制組教學步驟. 課程內容與目標. 1.說明 CAI 與傳統講述 1.說明 CAI 與傳統講述 1.網路學習態度及式教學策略之差異。式教學策略之差異。策略指導。 2.網路學習的方法、態 2.網路學習的方法、態度指導。度指導。 3. 講述該課程的教學 3.講述該課程的教學 2.數位學習平台操流程和進度。流程和進度。作及使用指導。 4.網路學習平台使用指 4.網路學習平台使用導：利用 ASP.NET、指導：利用 Visual JavaScript 建構的平台 Basic IDE 完成工作的工作的模擬訓練。模擬訓練。 5.學習策略的指導與討 5.學習策略的指導與 3.課後複習、預習論。討論。作業。 6.前測 6.前測 4.學習態度量表 5. 學習風格的檢測。. -23-.

(35) 表3-4-2 教學流程比較表（第二週）週教學日期次 2008/12/08 2008/12/12 第一節. 第二週第二節. 實驗組教學步驟. 控制組教學步驟. 課程內容與目標. 一、學習者資料的建一、學習者資料的建能了解程式的結構立。立。要素。二、電腦軟體程式架二、電腦軟體程式架構。構。三、資料的輸入：三、操作環境的認識：一、認知目標： 1.InputBox 函數的語 1.IDE 的主要結構功 1.能掌握電腦軟體法。能。的設計緣由。四、資料的儲存： 2.說明工具箱中常用物 2.能掌握程式設計 1.電腦對資料的儲存方件的使用時機。環境的使用。 2.1.標籤：顯示輸出資 3.了解電腦對資料式。的儲存。 1.1.文字：以 ASCII 碼料。為內涵的資料。 2.2.文字盒：取得輸入二、技能目標： 1.能說程式的組 1.2.數值：以二進位值資料。 2.3.按鈕：事件執行程成，分析、歸納為內涵的資料。五、資料的輸出：碼。自己所了解的電 1.Print 的語法。 3.學生操作物件在表單腦程式。 2.知道資料相對應 2.MsgBox 函數的語法。上的佈置。（代理人機制的學習四、實證物件導向程式的電腦儲存格平台）的特性：式。 3.能使用電腦建構 1.封裝。 2.繼承。基本的程式。三、情意目標： 3.多型。五、程式設計之中的資 1.能欣賞並尊重他人的意見。料類型。 1.文字：以 ASCII 碼為 2.能與人分享自己的心得與感想。內涵的資料。 2.數值：以二進位值為內涵的資料。. -24-.

(36) 表 3-4-2 教學流程比較表（第二週）續. 第三節. 六、練習建構基本的程六、練習建構基本的程評量內容： 1.資料類型。式：式： 1.建構一個完整可執行 1.建構一個完整可執行 2.輸出和輸入的實程式，內容為單一輸程式，內容為單一現。入和單一輸出即可。輸入和單一輸出 3.建構一個完整可七、形成性評量一執行程式，內容即可。七、形成性評量一為單一輸入和單一輸出即可。. -25-.

(37) 表3-4-3 教學流程比較表（第三週）週教學日期次 2008/12/15 2008/12/19. 第一節. 第三週. 第二節. 實驗組教學步驟. 控制組教學步驟. 課程內容與目標. 一、電腦對資料處理要一、程式設計的步驟一、認知目標： 1.說明正規程式設計的 1.了解正規程式設素： 1.設定正確的資料格五個基本步驟。計的流程意義。二、程式設計的原則：2.能掌握程式結構式。 2.轉換運算式以符合電 1.為了設計出正確易維的重點與使用要腦格式。護的程式，所應遵守領 3.由解題策略採用合適的五項原則。二、技能目標： 1.能選定合適資料的程式結構。舉例說三、程式基本結構明問題內容之關鍵 1.循序結構：舉例說明的儲存格式。 2.能運用電腦設計使用時機。詞。（代理人機制的學習 2.決策結構：舉例說明循序結構之程平台）使用時機。式。 3.重覆結構:：舉例說明 3.舉例說明程式設使用時機。計原則和基本步驟。二、演示不同運算式的四、演示不同運算式的三、情意目標： 1.能欣賞並尊重他表示法：表示法： 1.算術運算： 1.算術運算：人的意見。 2.比較運算： 2.比較運算： 2.能與人分享自己 3.邏輯運算： 3.邏輯運算：的心得與感想。三、程式流程的結構： 1.循序結構：舉例說明使用時機。 2.決策結構：舉例說明使用時機。. -26-.

(38) 表 3-4-3 教學流程比較表（第三週）續. 第三節. 3.重覆結構:：舉例說明使用時機。（代理人機制的學習平台）四、循序結構的練習：四、循序結構的練習：評量內容： 1.撰寫一個完整可執行 1.撰寫一個完整可執行 1.程式設計的原的指令，內容為循序的指令，內容為循序則。 2.程式基本結構。結構。結構。五、形成性評量二五、形成性評量二 3.程式基本結構使用時機。 4.程式基本結構的代表指令。. -27-.

(39) 表3-4-4 教學流程比較表（第四週）週教學日期次 2008/12/22 2008/12/26. 第一節. 第四第二節週. 第三節. 實驗組教學步驟. 控制組教學步驟. 課程內容與目標. 一、決策結構的學習：一、決策結構的學習：一、認知目標： 1.If_Then_Else 的語法。1.If_Then_Else 的語法。1.明白決策結構的二、決策結構流程圖表二、決策結構流程圖表重點與要領。 2. 對問題的描述示法說明。示法說明。三、決策結構心智圖表而所需的資料示法說明格式和結構。二、技能目標：（代理人機制的學習平 1.能運用電腦整台）三、決策結構的實習：一、決策結構的實習：理、分析、歸納 1.應用決策結構的操作 1.利用課本的習題練習對問題所需的資料。練習。決策結構。二、決策結構表示法的二、決策結構流程圖的 2. 對問題的描述明白指出所需實習：實習： 1. 依學習風格呈現不 1.對照課本習題手繪流的結構。三、情意目標：同表示法，說明決策結程圖。 1.能欣賞並尊重他構的使用。人的意見。（代理人機制的學習平 2.能與人分享自己台）的心得與感想。三、對問題分析的策三、對問題分析的策評量目的： 1.對於問題所需的略：略： 1. 針對問題的解決，如 1.針對問題的解決，如資料格式。何以電腦的角度思考解何以電腦的角度思考解 2.對於問題如運用決策結構解決。決步驟。決步驟。形成性評量三形成性評量三. -28-.

(40) 表3-4-5 教學流程比較表（第五週）週教學日期次 2008/12/29 2009/01/02. 第一節. 第五週. 第二節. 第三節. 實驗組教學步驟. 控制組教學步驟. 課程內容與目標. 一、重覆結構的學習：一、重覆結構的學習：一、認知目標： 1.For_Next 的語法。 1.For_Next 的語法。 1 明白重覆結構的 2.Do_While_Loop 的語 2.Do_While_Loop 的語重點與要領。 2. 對問題的描述法。法。 3.Do_Until_Loop 的語 3.Do_Until_Loop 的語而所需的資料法。法。格式和結構。二、重覆結構流程圖表二、重覆結構流程圖表 3.了解三個不同重覆結構的重點示法說明。示法說明。三、重覆結構心智圖表與要領。二、技能目標：示法說明。 1.能運用電腦整（代理人機制的學習平理、分析、歸納台）三、重覆結構的實習：一、重覆結構的實習：對問題所需的資料。 1. 應用重覆結構的操 1. 利用課本的習題練 2. 對問題的描述作練習。習重覆結構。。二、重覆結構表示法的二、重覆結構流程圖的明白指出所需的結構。實習：實習： 1. 依學習風格呈現不 1.對照課本習題手繪流 3.對三種不同的重覆結構能加以同表示法，說明重覆結程圖。運用。構的使用。三、情意目標：（代理人機制的學習平 1.能欣賞並尊重他台）人的意見。 2.能與人分享自己的心得與感想。三、對問題分析的策三、對問題分析的策評量目的： 1.對於問題所需的略：略： 1. 針對問題的解決，如 1.針對問題的解決，如資料格式。何以電腦的角度思考解何以電腦的角度思考解 2.對於問題如運用決策結構解決。決步驟。決步驟。 3.對於問題如運用形成性評量四形成性評量四重覆結構解決。 -29-.

(41) 表3-4-6 教學流程比較表（第六週）週教學日期次 2009/01/05 2009/01/09. 第一節. 第六週. 第二節. 第三節. 實驗組教學步驟. 控制組教學步驟. 課程內容與目標. 一、複習該課程的要一、複習該課程的要一、認知目標： 1.能掌握資料的使點。點。 1.資料的輸出／入。 1.資料的輸出／入。用重點與要領。 2.運算式的種頪。 2.運算式的種頪。 2.能掌握程式結構 3.程式結構的意義。 3.程式結構的意義。的使用重點與要二、對於學習過程常錯二、對於學習過程常錯領。 3.建立對問題的解的情況給予提醒。的情況給予提醒。（代理人機制的學習決步驟。二、技能目標：平台）三、練習本課程相關之三、練習本課程相關之 1.能運用電腦整理、分析、歸納問題。問題。 1.變數／常數的宣告。 1.變數／常數的宣告。自己所蒐集到的資料。 2.運算式的建立。 2.運算式的建立。 3.三個程式結構的使用 3.三個程式結構的使用 2.能規劃出問題的解決步驟時機，其相對應的指時機，其相對應的指 3.能利用程式，依令。令。四、監控問題的解決：四、監控問題的解決：問題的解決步驟，設計相關程 1. 不同的學習風格給 1. 不同的學習風格給式碼。予不同的思考模式？予不同的思考模式？ 2.對指令的熟悉度為 2.對指令的熟悉度為三、情意目標： 1.能欣賞並尊重他何？何？人的意見。 3.收集錯誤的類型。 3.收集錯誤的類型。 2.能與人分享自己（代理人機制的學習的心得與感想。平台）五、練習本課程的總結五、練習本課程的總結學習態度量表。評量要點統整本課性評量。性評量。六、總結性評量六、總結性評量程的要點設計程式。. 所以，控制組在本研究中使用的教學方式是傳統的教學模式，也就是依照課本的編排方式為上課內容。任課老師除了將單元的內容講解給學生. -30-.

(42) 聽，依照課本上提供的範例讓學生做練習。但是與實驗組在相同的時間點做相同的程式設計成就評量與態度量表。. 第五節研究工具的信度與效度壹、程式設計成就測驗：一、試卷命題本研究所使用之成就評量是根據旗立資訊所出版之「程式設計I」的教材內容，運用Bloom認知行為目標層次來編擬試題，並請教校內曾擔任程式設計教學的教師請教命題重點。在與資料處理科之程式設計任教老師討論後，設計該次測驗之雙向細目表，如表3-5-1所示。試卷內容為四選一之選擇題，預試測試卷有四十五題（如附錄一），以建立專家、內容效度，供成就測驗後測試卷之選題。. 表3-5-1 程式設計之資料處理概念、輸入與輸出、流程控制單元雙向細目表認知層次能力細目基本資料型態變數／常數運算式(算術) 運算式(比較) 運算式(邏輯) 輸入指令輸出指令循序流程判斷流程重覆流程總題數. 知識 2 2 1 1 1 1 2. 10. 理解. 3 1 2. 1 1 1 9. 應用 1 1 1 1 2 2 1 2 2 13. -31-. 分析. 綜合. 總題數. 1 3 3 7. 3 3 7 3 4 3 4 4 7 7 45. 2 1. 1 1 1 6.

(43) 二、試卷預試依照古典測驗理論，對該預試試卷進行試題之信效度工作；研究者根據資深老師的意見，修正預試的試題內容，以完成專家效度工作；並請任教程式設計老師擔任主試，預試的對象選定台中市安和高級中學(化名)的三年級學生共計102人，測驗時間為四十分鐘，指導說明力求一致，以作為修訂試題之參考。. 三、試題分析程式設計成就預試卷的題數有四十五題，滿分100分。依照受試者的分數，由高而低排序，以分數高的前27%的人作為高分組，分數低的後27% 的人為低分組，依測驗學者Ebel與Frisbie（1991）所提之鑑別度的判斷標準，.19以下之題目是需要刪除或修改，至少要符合.20以上，難度指標最好接近.50以便難易適中；然後進行難度和鑑別度分析。. 四、試卷選題程式設計成就後測試卷的題目選定，使用余民寧教授（2002）之成就測驗軟體分析預試試卷的分數，挑選難度在0.40～0.85，且鑑別度在0.21～ 0.89之間，作為刪除難度及鑑別度不佳的試題之標準，得到40題作為後測試卷之試題，如表3-5所示。其Cronbach’s α（內部一致性係數）信度係數 0.72，表示本量表具有一致性和可靠性。. -32-.

(44) 表3-5-2 後測試題之難度與鑑別度表題號. 難度. 鑑別度. 題號. 難度. 鑑別度. 1. 0.5217. 0.2609. 21. 0.7174. 0.2174. 2. 0.6739. 0.3043. 22. 0.3913. 0.3478. 3. 0.8043. 0.2174. 23. 0.6522. 0.2609. 4. 0.7174. 0.3913. 24. 0.7391. 0.2609. 5. 0.5000. 0.3913. 25. 0.5000. 0.2174. 6. 0.6522. 0.2609. 26. 0.6957. 0.3478. 7. 0.6957. 0.2609. 27. 0.8043. 0.3043. 8. 0.6957. 0.2609. 28. 0.7609. 0.3913. 9. 0.8261. 0.2609. 29. 0.6957. 0.4348. 10. 0.8261. 0.3478. 30. 0.7609. 0.3043. 11. 0.8043. 0.2174. 31. 0.5870. 0.4783. 12. 0.8043. 0.2174. 32. 0.7609. 0.3913. 13. 0.7826. 0.3478. 33. 0.6957. 0.2609. 14. 0.7391. 0.2609. 34. 0.7391. 0.4348. 15. 0.7826. 0.2609. 35. 0.6739. 0.2174. 16. 0.8696. 0.2609. 36. 0.7391. 0.3478. 17. 0.8043. 0.3043. 37. 0.8261. 0.2609. 18. 0.7174. 0.4783. 38. 0.7609. 0.3043. 19. 0.7609. 0.3043. 39. 0.7391. 0.3478. 20. 0.8478. 0.2174. 40. 0.8478. 0.3043. 因本研究之範圍重點在於基本程式設計能力的教學，對於Bloom認知行為目標層次的評鑑部份沒有列入，最後選定四十題，總分定為100分，編為程式設計成就測驗後測的試卷，以收集實驗組和控制組在實驗後之學習成效資料。. -33-.

(45) 貳、學習風格量表本研究之學習風格部份用Kolb學習風格量表（Learning Style Inventory; LSI）KLSI-1984 進行測量。該量表（如附錄二）是一份自我陳述標準量表，總共有12 個題目，每道題目有四項陳述，填答者依據符合個人經驗之合適度依序排列這些陳述，選4為「最符合的」，選3為「經常符合的」，選2為「偶而符合的」，選1為「最少符合的」等量化處理。最後將每一種現象十二個項目的成績求其總和，以判斷其學習風格於那一類。參、學習態度量表：學習態度量表為參考中正大學研究生劉耀明論文的評量工具，由於研究的對象同為私立高職一年級學生，學生性質也相近，同為商業類科故經過同意後使用其問卷，問卷詳見附錄三。本問卷內容經專家建議修定，以完成內容效度之後，預計發放二班150名學生進行預試；本量表預試後以 Cronbach’s α分析，取得其總量表的Cronbach’s α信度係數。本量表使用Likert’s 五點評定量表的方式，共包含了30題。每一題依據學習者的回答分為五種不同的答案，在正向題方面，勾選「非常同意」給五分，勾選「同意」給四分，勾選「普通」給三分，勾選「不同意」給兩分，勾選「非常不同意」給一分，負向題則反之評分。以認知、情感、行為三個分量表來設計問題，各分量表包含十個問題，量表上的得分總和做為其個人學習態度的指標，得分越高者代表其學習態度越好，反之則越差。最終取得有效樣本數99名進行相關統計，該量表的信度方面，「電腦態度量表」之總量表的Cronbach α係數為.885。「認知」、「情感」、「行為」三分量表的Cronbach α係數如表3-5-3，而且相關係數如表3-5-4相關係數在.33 ~ .81，相關顯著係數均達.001的顯著水準，表示本量表具有一致性和可靠性。 -34-.

(46) 表3-5-3學習態度量表預試之Cronbach α係數摘要表 Cronbach α 係數. 項目的個數. 認知分量表. .798. 10. 情感分量表. .812. 10. 行為分量表. .785. 10. 全量表. .885. 30. 電腦態度量表. 表3-5-4各題項與量表總分之積差相關係數摘要表認知. 總和. 分量表認1. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 認2. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 認3. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 認4. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 認5. Pearson 相關顯著性 (雙尾). .440(**). 情感分量表情1. 請2. .000. 相關. (雙尾) 情3. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 請4. Pearson 相關顯著性. .000. .467(**). Pearson. 顯著性. .000. .554(**). 相關. (雙尾). .000. .664(**). Pearson. 顯著性. .000. .449(**). 總和. (雙尾) 情5. Pearson 相關顯著性 (雙尾). -35-. .523(**). 行為. 行1. 行2. .000. 相關. (雙尾) 行3. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 行4. Pearson 相關顯著性. .000. .660(**). Pearson. 顯著性. .000. .525(**). 相關. (雙尾). .005. .621(**). Pearson. 顯著性. .000. .282(**). 總和. 分量表. (雙尾) 行5. Pearson 相關顯著性 (雙尾). .409(**). .000. .327(**). .001. .438(**). .000. .377(**). .000. .451(**). .000.

(47) 表 3-5-4 各題項與量表總分之積差相關係數摘要表 (續) 認6. Pearson 相關. .408(**). 顯著性. Pearson 相關. .502(**). 顯著性. 認8. Pearson 相關. .342(**). 顯著性. 認9. Pearson 相關. .506(**). 顯著性. Pearson 相關. .510(**). 顯著性 (雙尾). Pearson 相關顯著性 (雙尾). 情8. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 情9. Pearson 相關顯著性. .000. (雙尾) 認10. 情7. .001. (雙尾). 相關. (雙尾). .000. (雙尾). Pearson. 顯著性. .000. (雙尾) 認7. 情6. (雙尾) 情10. .000. Pearson 相關顯著性 (雙尾). .471(**). 行6. (雙尾) 行7. 行8. .000. Pearson 相關顯著性 (雙尾). 行9. Pearson 相關顯著性. .000. .685(**). 相關. (雙尾). .000. .516(**). Pearson. 顯著性. .000. .622(**). 相關顯著性. .000. .403(**). Pearson. (雙尾) 行10. Pearson 相關顯著性 (雙尾). .408(**). .000. .418(**). .000. .346(**). .000. .683(**). .000. .417(**). .000. ** 在顯著水準為0.01時 (雙尾)，相關顯著。 * 在顯著水準為0.05 時 (雙尾)，相關顯著。. 肆、成就歸因問卷本研究於實驗教學結束一週之內，施予學生「成就歸因問卷」。此問卷為參考銘傳大學研究生許湧坤論文的評量工具，藉此了解學生對自己程設計課程之學習成效的歸因，協助教師在回饋中給予鼓勵和支持，可有效的提升其學習動機，避免製造失敗取向的學生，並做為後續研究之參考。本量表使用Likert’s五點評定量表的方式，共包含了12題。每一題依據學習者的回答分為五種不同的答案，皆為負向題，勾選「沒有影響」給五分，勾選「有點關係」給四分，勾選「普通」給三分，勾選「次重要」給 -36-.

(48) 兩分，勾選「最主要」給一分，量表上的得分總和做為其個人成就歸因的指標，得分越高者代表其學習困擾越低，反之則越高。最終取得有效樣本數99名進行相關統計，該量表的信度方面，總量表的Cronbach α係數如表3-5-5所示為.696。而相關係數如表3-5-6所示，相關係數在.33 ~ .81，相關顯著係數均達.001的顯著水準，表示本量表具有一致性和可靠性。. 表3-5-5 學習態度量表預試之Cronbach α係數摘要表成就歸因量表. Cronbach α 係數. 項目的個數. .696. 12. 全量表. 表3-5-6各題項與量表總分之積差相關係數摘要表題項 1 2 3 4 5 6. Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾). 總和. 題項. .386(**) .000 .517(**) .000 .447(**) .000 .425(**) .000 .354(**) .000 .491(**) .000. 7 8 9 10 11 12. -37-. 總和 Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾) Pearson 相關顯著性 (雙尾). .336(**) .001 .514(**) .000 .535(**) .000 .562(**) .000 .473(**) .000 .541(**) .000.

(49) 第六節資料分析與處理本研究中需要統計分析的部分是學習態度和學習成效，在實驗中實驗組與對照組為兩個獨立的樣本。利用SPSS 12.0 作為統計分析工具，採用之統計分析方法有：對於研究設計所使用問卷和量表等研究工具，皆參照所引用文獻，然後處理其信 / 效度，同時成就評量之試卷也以 SPSS 進行內部一致性 Cronbach’s α係數分析，以確定研究工具之信度。在進行變異數分析之前，為確定兩組學員之同質性，會採用獨立樣本t 檢定之同質性檢測，以考驗兩組學員是否有顯著差異。本研究主要進行兩種不同教學法的比較，資料分析使用單因子變異數分析（ANOVA）考驗不同教學法對學員之學習成效的影響。. 第七節研究假設依據研究目的，本研究之研究假設如下：一、「代理人機制輔助教學策略」與「傳統講述式教學策略」對高職一年級學生在於教學前與教學後之學習態度並無顯著差異。本研究假設主要從兩組學習過程中所填的學習態度量表 ,進行實驗組與控制組的統計比較驗證。. 二、「代理人機制輔助教學策略」與「傳統講述式教學策略」於教學前與教學後之學習成效並無顯著差異。本研究假設主要從兩組學習過程中所測的學習成就評量 ,進行實驗組與控制組的統計比較驗證。. -38-.

(50) 三、比較不同學習學風格的學員在代理人輔助機制的策略下，並無顯著的差異。本研究假設主要在代理人輔助機制下進行不同學習風格之學員的學習成就評量資料統計分析，以了解不同學習風格的學員在代理人輔助機制策略學習下的成效狀況。四、比較「學習成效」與「學習態度」之間並無正向關係。本研究假設主要從兩組的學習成效表現，驗證學習態度有無正向關係。. 第八節系統建置本節敍述本研究之數位學習平台的軟硬體結構，系統功能的設計。壹、系統架構參照圖3-8-1系統架構，來說明該輔助教學系統的功能，主要分成學習者端和教學者端兩方面。系統本身以高職程式設計課程 I為範圍，採用 BASIC語言，資料以超本文的格式呈現，也就是網頁形態。但因有代理人的機制，使得學習者的學習路徑、學習成效….等等，能有彈性、適性地提供學習基本程式設計的數位平台。學習者數位平台教材代理人. 學習教材. 伴學代理人. 學習歷程. 指導代理人. 學習指引. 後端資料庫. 專家代理人數位平台教學者. 圖 3-8-1 系統架構. 本研究之代理人機制是應用學習風格為條件因素，故學習者必須在課程真正進行之前，使用線上學習風格測驗，如圖3-8-2和圖3-8-3，以供系統內部代理人機制運作之用。 -39-.

(51) 圖 3-8-2 學習風格量表一. 圖 3-8-3 習風格量表二. 貳、系統設計工具依據「認知彈性理論」之特質，本數位平台是結合兩種網頁技術所建構成的學習網站，伺服器端以ASP.NET 2.0語言在Visual Studio 2005平台設計，運作於 Microsoft Internet Information Server ，作業系統為 Windows Server 2003。客戶端以Java Script語言在Visual Studio 2005平台設計，使用 Microsovt Internet Explorer 6.0中文版為運作軟體，作業系統為 Microsoft Windows Xp為主，以超本文為資料展現的環境。系統中靜態網頁的課程呈現，就如良性結構的知識表徵，學習者看到規劃好的課程內容；在應用平台上，對於學習路徑並沒有固定(圖3-8-4)，使用者可以自由決定是否遵照指導代理人的建議學習；另外非良性結構的知識表徵方面，對於程式碼的學習模式，採取IOP(I：輸入；O：輸出；P：處理）三大主題，再細分變數宣告，三個程式結構主區塊等小單元，如圖. -40-.

(52) 3-8-5所示，讓學習者可以自由地選擇所要學習的課程，但也會了解自己的學習進度和目標。. 圖 3-8-4 課程架構圖 InputBox. 輸入. 變數. Print 輸出 Msgbox. 常數. 循序結構. 處理. 運算式. 決策結構. 重覆結構. 圖 3-8-5 程式設計課程元素圖. 參、軟體代理人機制的設計當課程進行時，會以傳統教學相仿的方式展示教學內容，如圖3-8-6。本系統的代理人機制也會在學習者練習相關階段的程式設計題目時，分析學習者的錯誤而告知需要複習的相關課程。除此之外，也會隨學習者的要求，配合kolb學習風格的特性，對於程式設計的解說有相對應的呈現。. 圖 3-8-6 傳統式畫面 -41-.

(53) 各主單元對知識表達方式以下列三種設計：一、問答式；虛擬對話之中，一問一答地解釋概念或解題過程，如圖 3-8-7 所示；二、導引式：以流程圖方式表示概念的結構關係或問題解法步驟，如圖 3-8-8 所示；三、圖像式：用概念圖或階層圖等圖像組織呈現概念的相關因素或問題解決要點，如圖 3-8-9 所示。. 圖 3-8-7 問答式畫面. 圖 3-8-8 引導式畫面. 圖 3-8-9 圖像式畫面. -42-.