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系統識別號 U0002-0207201315323300
中文論文名稱 認知負荷理論於非理工科系程式教學方法之實證研究
英文論文名稱 An empirical study of programming teaching methods for non-traditional students based on Cognitive Load Theory
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊傳播學系碩士班
系所名稱(英) Department of Information and Communication
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 蔡怡芳
研究生英文姓名 Yi-Fang Tsai
學號 699040019
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-06-15
論文頁數 123頁
口試委員 指導教授-施建州
委員-陳偉
委員-張瓊穗
中文關鍵字 非理工科系  認知負荷  學習成效  學習動機 
英文關鍵字 cognitive load  learning achievement  learning motivation  non-traditional students 
學科別分類
中文摘要 在這個資訊化的時代下,程式設計課程已經不只是以理工科系學生為主的學習課程。本研究旨在透過程式設計課程的安排,進行程式教學內容設計與實證。探討非理工科系學習者在程式設計的學習過程中,產生的認知負荷來源以及認知負荷程度,再藉由Scratch軟體輔助程式設計教學,搭配教材不同的呈現方式,來降低這類學習者在程式設計學習上的認知負荷程度,進而提升學習成效。
研究結果發現:(1)導入Scratch軟體輔助程式設計教學方式,能降低學習者對於程式設計的認知負荷程度,亦能提升學習成效。(2)在程式設計教材呈現方式上,老師直接操作程式範例給學生看,再讓學生獨自練習的教學方式,對於學習者造成的認知負荷程度較低。(3)學習程式設計的過程中,提升學習動機或降低認知負荷,可以有效提升學習成效。
英文摘要 In the informational generation, programming courses are not only for traditional students. This study test and verify programming teaching methods by arranging programming course. To find out what kinds of cognitive load happens on non-traditional students while learning programming, and discuss how much cognitive load they have.
This study reduced non-traditional students’ cognitive load in programming courses and enhanced learning achievement of programming learning by using Scratch and different teaching materials.
Results of this study showed:
1.Using Scratch to assist programming teaching can not only reduce students’ cognitive load but also enhance learning achievements on programming learning.
2.In terms of programming teaching materials, teacher shows program examples at the beginning of class can lower students’ cognitive load of programming learning.
3.In the process of programming learning, rising learning motivation or reducing cognitive load, can enhance learning achievement.
論文目次 第一章 緒論 1
第一節 研究背景 2
第二節 研究動機與目的 4
第二章 文獻探討 6
第一節 數位內容產業對程式人才之專業能力需求與定位 7
第二節 認知負荷理論 12
第三節 學習動機概念 16
第四節 SCRATCH程式設計軟體 19
第三章 研究設計 21
第一節 研究架構 22
第二節 研究假說 28
第二節 資料蒐集方法 32
第三節 研究工具設計 33
第四章 資料分析 46
第一節 樣本基本資料分析 47
第二節 屬性變項與先備知識程度之關係 64
第三節 屬性變項與學習動機成份、認知負荷來源、學習成效之關係 68
第四節 學習程式設計的先備知識與認知負荷程度、學習成效之關係 76
第五節 學習程式設計的學習動機與認知負荷來源、學習成效之關係 80
第六節 學習程式設計的認知負荷程度與學習成效之關係 86
第五章 研究討論與結論 91
第一節 研究發現與討論 92
第二節 研究結論 100
第三節 研究限制與建議 102
參考文獻 105
附錄一:程式設計學習動機問卷 109
附錄二:程式設計的先備知識測驗 111
附錄三:程式設計的認知負荷評量 113
附錄四:程式理解程度測驗(選擇題) 115
附錄五:程式設計測驗(應用題) 118
附錄六:程式教材範例 121

圖目次
圖2-1-1 台灣數位內容產業範疇 ........................................................................................ 7
圖2-4-1 SCRATCH 程式設計介面 ....................................................................................... 20
圖3-1-1 研究架構 .............................................................................................................. 23
圖3-3-1 程式範例 – 標準體重 ......................................................................................... 34
圖3-3-2 半完成程式範例 – 標準體重 ............................................................................. 34
圖3-3-3 程式範例 – FOR 迴圈 ........................................................................................... 35
圖3-3-4 程式範例 – 亂數 ................................................................................................. 36
圖3-3-5 程式範例 – 賓果遊戲 ......................................................................................... 36
圖3-3-6 程式範例 – 陣列的應用 ..................................................................................... 37
圖3-3-7 程式測驗試題 – 決策式語法判斷 ..................................................................... 45
圖3-3-8 程式測驗試題 – 宣告陣列 ................................................................................. 45
圖4-2-1 研究假說六 .......................................................................................................... 64
圖4-3-1 屬性變項與各研究變項之假說 .......................................................................... 68
圖4-4-1 研究假說一與假說二 .......................................................................................... 76
圖4-5-1 研究假說三與假說四 .......................................................................................... 80
圖4-6-1 研究假說五 .......................................................................................................... 86

表目次
表3-3-1 先備知識測驗試題 .............................................................................................. 38
表3-3-2 學習動機測驗 ...................................................................................................... 39
表3-3-3 學習程式設計的認知負荷程度評估 .................................................................. 40
表3-3-4 程式設計課後作業試題 ...................................................................................... 42
表3-3-5 程式設計概念的理解程度 .................................................................................. 43
表4-1-1 受測者之人口變項描述性分析(N=42) ......................................................... 48
表4-1-2 受測者程式測驗結果與學習背景之交叉表 ...................................................... 49
表4-1-3 學習動機信度分析表 .......................................................................................... 50
表4-1-4 學習動機因素信度分析表 .................................................................................. 51
表4-1-5 學習動機之價值成份量表描述性分析(N=42) ............................................. 52
表4-1-6 學習動機之期望成份量表描述性分析(N=42) ............................................. 52
表4-1-7 學習動機之情感成份量表描述性分析(N=42) ............................................. 53
表4-1-8 受測者對SCRATCH 軟體產生的認知負荷來源(N=42) ................................. 54
表4-1-9 受測者操作問題時產生的認知負荷來源(N=42) ......................................... 55
表4-1-10 受測者對於教材不同的呈現方式所產生的認知負荷來源(N=42) ........... 55
表4-1-11 受測者在撰寫程式之過程中產生的認知負荷來源(N=42) ....................... 56
表4-1-12 其餘學習狀況(N=42) ................................................................................... 57
表4-1-13 學習者於SCRATCH 教學前後對於輸出語法的理解差異表 ........................... 59
表4-1-14 學習者於SCRATCH 教學前後對輸出語法理解之成對樣本T 檢定表 ........... 59
表4-1-15 學習者對於決策式語法的理解差異表 ............................................................ 60
表4-1-16 學習者於SCRATCH 教學前後對決策語法理解之成對樣本T 檢定表 ........... 60
表4-1-17 學習者對於迴圈語法的理解程度差異表 ........................................................ 61
表4-1-18 學習者於SCRATCH 教學前後對迴圈語法理解之成對樣本T 檢定表 ........... 61
表4-1-19 學習者對陣列語法的理解程度差異表 ............................................................ 62
表4-1-20 學習者對陣列語法理解程度之成對樣本T 檢定表 ....................................... 62
表4-1-21 受測者試題測驗成績 ........................................................................................ 63
表4-2-1 受測者教育程度與程式設計先備知識程度之交叉表 ...................................... 64
表4-2-2 教育程度與程式設計先備知識變項之卡方檢定表 .......................................... 65
表4-2-3 受測者大學入學前之學科背景與先備知識程度之交叉表 .............................. 65
表4-2-4 先前學習背景與先備知識程度之卡方檢定表 .................................................. 66
表4-2-5 受測者先前學習程式設計課程情況與先備知識程度之交叉表 ...................... 66
表4-2-6 受測者先前學習程式設計課程情況與先備知識程度卡方檢定表 .................. 67
表4-3-1 不同教育程度之受測者學習動機衡量摘要表 .................................................. 69
表4-3-2 學習動機強弱程度分組 ...................................................................................... 70
表4-3-3 受測者的教育程度與學習動機強度之卡方檢定表 .......................................... 70
表4-3-4 教育程度與學習動機強度之單因子變異數分析表 .......................................... 70
表4-3-5 受測者教育程度與認知負荷程度之交叉表 ...................................................... 71
表4-3-6 受測者的教育程度與認知負荷程度之卡方檢定表 .......................................... 72
表4-3-7 受測者的教育程度與學習成效之卡方檢定表 .................................................. 72
表4-3-8 教育程度與學習成效之單因子變異數分析表 .................................................. 73
表4-3-9 受測者學習背景與各研究變項之獨立樣本T 檢定表 ..................................... 74
表4-3-10 受測者程式設計學習情形與各研究變項之獨立樣本T 檢定表 ................... 75
表4-4-1 受測者的先備知識程度與認知負荷程度之卡方檢定表 .................................. 77
表4-4-2 受測者的先備知識程度與認知負荷程度之獨立樣本T 檢定表 ..................... 77
表4-4-3 學習者對於教材不同的呈現方式所產生的認知負荷程度之獨立樣本T 檢定表 ....... 78
表4-4-4 學習程式設計的先備知識程度與程式設計的學習成效之獨立樣本T 檢定表 .......... 79
表4-5-1 受測者學習動機強度與認知負荷程度之單因子變異數分析表 ...................... 81
表4-5-2 學習動機強度與認知負荷程度之ANOVA 同質性檢定 ................................... 81
IX
表4-5-3 學習動機與認知負荷程度之多重比較表 .......................................................... 81
表4-5-4 學習動機與不同認知負荷來源的認知負荷程度之ANOVA 分析表 ............... 82
表4-5-5 學習動機與不同認知負荷來源的認知負荷程度之ANOVA 同質性檢定 ...... 82
表4-5-6 多重比較表(SCHEFFE 法) .............................................................................. 83
表4-5-7 學習動機與認知負荷程度之相關檢定表(N=42) ......................................... 84
表4-5-8 受測者學習動機強度與認知負荷程度之單因子變異數分析表 ...................... 84
表4-5-9 學習動機與學習成效之相關檢定表(N=42) ................................................. 85
表4-6-1 受測者認知負荷程度與學習成效之單因子變異數分析表 .............................. 87
表4-6-2 認知負荷程度與學習成效之ANOVA 同質性檢定 ........................................... 87
表4-6-3 認知負荷程度與學習成效之多重比較表 .......................................................... 87
表4-6-4 認知負荷程度與學習成效之相關檢定表(N=42) ......................................... 88
表4-6-5 SCRATCH 軟體導入教學前,學習者的認知負荷程度與學習成效之ANOVA 分析表 89
表5-1-1 本研究之研究假說總表 ...................................................................................... 98
參考文獻 一、中文部份
石美倫(2011)。資料蒐集技巧。國立臺灣大學教學發展中心。瀏覽日期:2012年8月13日。網址:http://ctld.ntu.edu.tw/ls/strategy/lecture.php?index=126
石計生、羅清俊、曾淑芬、邱曉婷、黃慧琦(2003)。《社會科學研究與SPSS資料分析:台灣資料庫的應用》。二版。台北:雙葉。
李幸玟(2009)。前導組體型式與先備知識在多媒體學習成效與認知負荷上的影響─以國中地理科為例。未出版之碩士論文,國立嘉義大學教育科技研究所,嘉義縣。
李冠翰、簡佑宏(2012)。探討行動閱讀教材之不同多媒體呈現方式對認知負荷之影響。國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系。第八屆數位內容國際學術研討會,台南。
邱奕珩(2010)。結合科技接受模式與創新擴散理論探討影響電腦作業系統採用之因素-以VISTA為例。碩士論文,亞洲大學經營管理研究所,台中。
徐志明(2009)。《統計方法與資料分析:EXCEL在問卷分析之應用》。台北:藍海文化。
財團法人資訊工業策進會(2006)。《2006台灣數位內容產業白皮書》。台北市:經濟部工業局。
張志誠(2010)。數位內容產業。就業情報雜誌,330期。瀏覽日期:2012年7月21日。網址: http://media.career.com.tw/industry/industry_main.asp?CA_NO=330p158&INO=44
許梅君(2008)。不同演練範例呈現對高職生程式設計學習之影響。碩士論文,國立臺灣師範大學資訊教育學系在職進修碩士班,台北市。
郭璟瑜、周惠文(2006)。影音數位教材對學習之影響。資訊科學應用期刊,2(1),71-86。
陳玉婷(2008)。影響網路學習成效之相關研究—以南部某科技大學為例。中臺學報,20(2),67-84。
陳秀瑄(2007)。先備知識與過程導向教學對認知負荷與知識遷移之影響研究。未出版之碩士論文,國立彰化師範大學商業教育學系,彰化市。
經濟部工業局(2006),《國際數位內容產業人才培育政策分析之研究》。台北市:經濟部工業局。
經濟部工業局(2011)。2011~2013數位內容產業專業人才供需調查報告。瀏覽日期:2012年7月21日。網址:http://itriexpress.blogspot.tw/2011/05/20112013_2588.html
經濟部產業專業人才發展推動辦公室(2012)。經濟部產業職能基準一覽表。瀏覽日期:2012年8月3日。網址:http://hrd.college.itri.org.tw/competency/index_form.asp?id=Aa0
劉佩宜(2010)。不同前導組織與先備知識層次在電腦程式設計學習之影響。碩士論文,國立虎尾科技大學資訊管理研究所,雲林縣。
蔡清文(2007)。先備知識與不同程度線索對於程式語言陣列結構之學習成效探討。知識社群與資訊安全學術研討會,台北市。
賴靜姿(2006)。資訊軟體工程師知識與技能之研究-以C公司為例。國立中央大學人力資源管理研究。第十二屆企業人力資源管理實務專題研究成果發表會,桃園縣。
戴錦秀、柳賢(2008)。國小學童運用動態幾何軟體學習三角形面積成效之研究。人文與社會學報,2(1),205-235。
謝寶煖(2008)。簡報成功關鍵。台灣大學。瀏覽日期:2012年8月9日。網址:http://toppresentation.blogspot.tw/2008/04/blog-post.html
鐘靜宜(2003)。教學策略與學習工具對高中程式語言學習之影響。碩士論文,國立台灣師範大學資訊教育研究所,台北。

二、英文部份
Dochy, F., Segers,M., & Buehl, M. M.(1999). The relation between assessment practices and outcomes of studies: The case of research on prior knowledge. Review of Educational Research, 69(2), 145-186.
Garner, S.(2002a). A code restructuring tool to help scaffold novice programmers. In Proceedings of International Conference in Computer Education.
McKeown, J.(2004). The use of a multimedia lesson to increase novice programmer’s under-standing of programming array concepts. Journal of Computing Sciences in Colleges, 19(4), 39-50.
Pintrich, P. R.(1989). The dynamic interplay of student motivation and cognition in the college classroom. In C. Ames & M. L. Maehr(Eds.), Advances in motivation and achievement: Motivation enhancing environments,(6), 117-160.
Pintrich, P. R.(2003). Motivation and classroom learning. In W. M. Reynolds & G. E. Miller(Eds.), Handbook of psychology: Educational psychology,(7), 103-122.
Pintrich, P. R., & Schunk, D. H.(2002). Motivation in education: Theory research, and applications(2nd ed.). Englewood Cliffs. NJ: Prentice Hall Merrill.
Schunk, D. H.(1989). Self-efficacy and cognitive skill learning. In C. Ames & R. Ames (Eds.), Research on motivation in education,(3), 13-44.
Sweller, J., Van Merrienboer, J. J. G., & Pass, F.(1998). Cognitive architecture and instructional design. Educational Psychology Review, 10(3), 251-297.
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