學習資訊專業學院—資訊教育研究所
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資訊教育研究所之碩士班成立於民國80年，博士班成立於民國86年，目前研究生共約160名。本所原屬資訊教育學系，於95學年度起因應系所組織調整，成為獨立研究所，歸屬教育學院。
本所以『資訊科技教育』和『數位學習』兩個專業領域之研究發展與人才培育為宗旨，課程設計分別針對此兩個專業領域規劃必、選修專業科目，提供學生紮實而嚴謹的學術專業知能及個別化之研究訓練。本所教育目標包括：
1、培育資訊科技教育人才；
2、培育數位學習產業人才；
3、培育資訊科技教育與數位學習研究人才。
本所目前六名專任教師，四位教授，二位副教授，在資訊教育領域均具有豐富之教學與研究經驗且均積極從事研究，每年獲科技部補助研究計畫之平均數量與金額在本校名列前茅。另外，本所教師積極參與國內重大資訊教育政策及課程綱要之制定，積極推動國內資訊教育之發展。
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Item 基於認知神經科學之運算思維導向程式設計視覺化輔助學習平台設計(2022) 賴思妤; Lai, Si-Yu近來程式設計教育備受重視，且著重運算思維的培養，但學習程式設計對於初學者來說並非易事。過去研究發現若工作記憶能力(包含：視覺空間畫版、語音迴路、中央執行功能)不足，學習者無法透過工作記憶的心像記憶與處理、語音複誦、資源統籌管理等進行演算法規劃與樣式辨識等運算思維，進一步影響程式設計的表現。為了彌補工作記憶能力的不足，本研究擬設計與發展一個視覺化程式設計輔助學習平台，輔助學生工作記憶的運作，藉以進行程式設計所需的演算法思維與樣式辨識之運算思維，進而提升程式設計表現。本研究所設計的視覺化輔助學習平台有三種主要功能：(1) 流程視覺化-透過視覺化的流程與架構標示，幫助學生產生程式流程的視覺心像，並統整程式執行的各項資料，以掌握演算法邏輯與流程樣式。(2) 模擬執行-透過程式模擬執行讓學生可透過修改輸入並觀察輸出的變化統整程式執行資訊，以了解程式的流程，並歸納演算規則。 (3) 程式解釋-透過程式解釋幫助學生進行程式碼內容的隱內複誦，以進一步了解程式的演算法流程。本研究透過準實驗研究法驗證所發展的視覺化輔助學習平台的效益，實驗對象為新北市某高中修習資訊科技概論課程的二年級文組生，實驗組31人使用視覺化輔助平台學習，控制組32人則授以傳統式講述式教學。研究資料蒐集自程式設計學習成就測驗、學習態度問卷、工作記憶測驗、運算思維能力測驗、訪談等資料，並進行分析。研究結果發現：在學習程式設計時，學習者對於程式理解時需記憶其中的變數變化、整合程式資訊，以及想像程式流程之視覺心像（視覺空間畫版）皆感到困難。在進行程式設計教學之後，採用運算思維導向程式設計視覺化輔助學習平台設計的實驗組學生在程式設計的能力上表現優於採用傳統講述式教學的控制組學生，亦即，藉由視覺化平台的輔助，可以提升程式設計能力。此外，從平台各功能使用率與程式設計進步幅度相關性、平台有效性比例以及訪談結果來看，「流程視覺化」與「模擬執行」能顯著輔助學生的視覺空間畫版以及中央執行功能，進而提升其程式設計能力。而從學生訪談結果可發現，透過「流程視覺化」中「變數記憶區」視覺化圖解能輔助學生視覺空間畫版的缺陷，引導學生想像程式執行的邏輯;透過「變數記憶區」變數的改變，能輔助學生中央執行功能統整程式資訊的概念。「模擬執行」功能則能夠藉由觀察「變數記憶區」中程式輸入與輸出的對應來統整程式邏輯的規律，進而輔助學生中央執行功能資料整合的能力;視覺化圖解以及程式變數的改變，則能幫助學生抽象化出程式概念。除了程式設計能力的提升，實驗結果也顯示：採用視覺化輔助程式設計學習比傳統式講述式教學更能增加學生學習程式設計的自我效能。Item 機器人作為國小運算思維教學工具之系統性文獻回顧(2023) 蕭君穎; Hsiao, Chun-Ying近年來各國開始積極推動電腦科學教育與運算思維能力，且隨著日常社會中科技的發展與普及，科技融入教學是近年來重要的教學模式之一，而當中的教育機器人做為一個跨多學科的教育整合工具更是近年來的研究趨勢。本研究旨在探討機器人作為國小階段教學工具融入課程中對於國小學生學習運算思維之影響，以系統性文獻回顧之方式，蒐集Scopus資料庫中2017至2022年近五年間的相關文章，共計16篇文獻並加以分析歸納，回答以下研究問題： (1) 在國小電腦科學學習中使用何種機器人進行教學？ (2) 在國小教育中如何將機器人作為教學工具融入電腦科學教學中？ (3) 國小學生對於機器人融入電腦科學課程中學習到那些運算思維能力？其學習成效為何？ 研究結果發現，國小階段學習運算思維之機器人，多使用不需組裝的機器人，並以視覺化程式設計環境與之搭配，而在機器人活動的教學策略上使用合作學習並搭配問題導向式學習。而國小學生在經歷機器人教學活動後，在學習運算思維方面呈現增長，顯示在國小階段以機器人作為教學工具進行運算思維之學習是有成效的。最後本研究根據研究結果提出相關建議，期望此文獻回顧給予研究人員以及教育工作者相應的支持與一個參考方向。Item 視覺化模擬輔助人工智慧教學之設計與評估(2021) 王聿; Wang, Yu隨著人工智慧於生活中的應用日益增加，人工智慧教育在K-12逐漸受到國際重視，然而過去人工智慧教學多實施於高等教育，目前較缺乏針對高中生設計的人工智慧教材。人工智慧包括許多抽象概念，以往針對K-12的人工智慧教育多著重在使用現有工具動手操作，而不介紹人工智慧理論，學習者難以瞭解其背後原理。模擬可以將抽象概念具體化。為了幫助學習者理解人工智慧抽象概念，本研究建置人工智慧主題的視覺化模擬輔助學習平臺，並提出模擬輔助教學步驟：操作觀察、概念探索、概念整合。研究探討所提出之視覺化模擬輔助人工智慧教學對高中生人工智慧素養（包含人工智慧概念與人工智慧演算法實作）、學習態度以及運算思維之影響。為瞭解視覺化模擬輔助人工智慧教學的有效性，本研究透過實證研究比較視覺化模擬輔助教學與傳統教學之差異。研究結果發現：一、視覺化模擬輔助人工智慧教學對人工智慧素養之影響實驗組在經過視覺化模擬輔助人工智慧教學後，其人工智慧概念與人工智慧演算法實作皆較控制組佳。顯示出視覺化模擬輔助人工智慧教學比傳統講述式教學更能夠幫助學習者學習人工智慧概念以及人工智慧演算法實作，透過視覺化模擬輔助人工智慧教學可以增進學習者之人工智慧素養。而在訪談中，實驗組學習者表示在視覺化模擬輔助平臺上修改演算法的參數以及實作練習題填答完後給予的即時回饋，皆有助於其對演算法之理解。此外，分析視覺化模擬輔助平臺的使用情形顯示，本研究發展之視覺化模擬輔助教學中，以「概念整合」的引導最能幫助學習者理解人工智慧概念。二、視覺化模擬輔助人工智慧教學對學習態度之影響經過本研究之視覺化模擬輔助人工智慧教學後，在「對人工智慧課程的感受」之學習態度面向，統計結果為實驗組顯著較控制組佳。顯示視覺化模擬輔助人工智慧教學比傳統講述式教學更能夠增加學習者學習人工智慧正向的態度，訪談中實驗組多數學習者提到「程式設計」之運用，可見他們將人工智慧概念與實作產生更多連結，更深入瞭解程式設計的意義與重要性。而在「視覺化模擬輔助人工智慧教學的有效性」面向，根據對實驗組學習者進行的半結構式訪談結果顯示，學習者普遍認為本研究發展之學習步驟具有引導學習之效，因此本研究發展之學習步驟有助於幫助學習。三、視覺化模擬輔助人工智慧教學對運算思維之影響實驗組經過視覺化模擬輔助人工智慧教學以及控制組經過傳統講述式教學後，兩組運算思維無顯著差異。代表視覺化模擬輔助人工智慧教學不會影響學習者的運算思維。此結果可能的原因為本研究之實驗時間有限，而運算思維需經過長時間的培養才能有所提升。Item 基於科學運算之運算思維導向程式設計教學(2021) 謝欣玲; Hsieh, Hsin-Ling各領域對運算思維與程式設計能力之需求日益增加，然而非資訊背景的學習者往往缺乏相關能力以因應資訊時代的需要。科學領域對運算之需求更甚，許多研究與教學者開始將運算加入科學課程中，以期使學生在科學研究與職場能利用運算的能力有效解決科學問題。因此本研究針對主修科學的學習者提出運算思維導向的程式設計教學方法，透過科學運算，讓學習者經歷以建模為主的運算思維。為檢驗研究所提之教學方法的有效性，研究將針對此種教學對學習者程式理解能力、程式實作能力以及運算思維進行探討。研究結果發現：本研究之學習者透過基於科學運算之運算思維導向程式設計教學後，建模品質較好的學習者在程式設計學習表現上較佳，建模品質較好的學習者在科學程式設計專題上的表現也較好，也發現他們對程式設計建模程序中觀察與除錯的步驟感到認同。研究中所設計之教材、開發之建模輔助平台以及研究相關發現，可對未來運算思維教學的研究與教學者提出相關建議。Item 性別因素對學生使用不同類型機器人學習運算思維之影響(2018) 黃薇燁; Huang, Wei-Yeh一般在中小學課堂使用的機器人（如 LEGO NXT）外型與應用上都較為工程導向，或較有利於吸引男生使用；2014年 Dash& Dot 機器人問世，外型可愛具聲光效果，簡易的外觀設計亦減去硬體組裝及其操控上延伸的問題，或有利於提升女生對程式設計之興趣。本研究探討兩種不同類型機器人－ Dash & Dot 和LEGO NXT對不同性別學生學習運算思維之影響，包括其學習表現、對學習活動態度、學習程式設計刻板印象、對機器人的偏好等。本研究採準實驗設計，參與者為台北市某公立國小四個班級的六年級學生，共計103名。以其中兩班為實驗組，共51人，使用 Dash & Dot 機器人；另外兩班為控制組，共52人，使用 NXT 機器人。兩組實驗實施時間均為兩週共160分鐘，都由同一位電腦教師授課。教材共分成寵物學走路、寵物學看路、寵物找玩具等三個單元，每個單元皆以「認識→活用→創造」教學模式進行，並讓學生在學習單上寫下演算法思考流程，培養學生解題前先釐清問題並規劃解決策略。 研究結果發現：（1）學生皆對於Dash & Dot機器人有較高的偏好，尤其是在外型與顏色的部分；（2）學生的性別與組別在學習的態度上並無顯著差異；（3）男生在學習程式設計上具性別刻板印象，認為他們學習表現較女生好；（4）學生的性別與組別在演算法思考上並無顯差異，大部分學生能觀察到重複模式，然而無法找出判斷迴圈終止的條件。建議未來研究（1）讓學生選擇喜好的機器人進行學習活動；（2）教學設計上，給予學生更多思考的時間，並讓學生有時間熟悉機器人軟硬體設備；（3）成就測驗時，也讓學生實際操作機器人執行演算法思考。建議未來教學設計（1）使用搭配中文軟體的機器人設備；（2）指定小組分工任務避免分工不均；（3）對學生的學習單給予適當的回饋；（4）注意授課環境的選擇與設置。Item 中小學資訊科技課程運算思維內涵規劃(2015) 莊惠淇; Chuang, Hui-Chi電腦科學教育學者認為運算思維（computational thinking）是每個人都應具備的基本能力，電腦課程應能培養學生此方面之能力。本研究透過大慧調查法逐步取得學者專家的共識，界定中小學各學習年段學生應具備之運算思維能力。研究首先由文獻探討歸納運算思維之內涵，並據以發展大慧調查問卷初稿；接著針對13位專家小組進行的三次問卷及一次座談會議，逐步舉得學生應具備能力之共識。專家小組成員包含大專資訊科系教授、中小學資訊科技教師、及資訊相關產業研究員。專家小組提出擬出之運算思維能力包括九個向度，分別為：問題解決、拆解問題、演算法、資料表示、資料分析、模組化及模擬、抽象化、自動化、與其他領域之關係。各學習年段必要具備之運算思維能力共49項，包含國小階段13項，國中階段9項及高中階段27項；另有選備能力8項，分別於國中階段1項及高中階段7項。本研究結果可作為未來12年國民教育資訊科技課程擬定之參考。