簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 孫嘉黛
Sun, Chia-Tai
論文名稱: 運算思維融入高中公民探究與實作課程之行動研究
Action Research of Computational Thinking Integrated into Civics and Society Curriculum of Inquiry and Practice in a Senior High School
指導教授: 郝永崴
Hao, Yung-Wei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 課程與教學研究所
Graduate Institute of Curriculum and Instruction
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 209
中文關鍵詞: 運算思維運算思維評量探究與實作行動研究
英文關鍵詞: computational thinking, computational thinking test, inquiry and practice, action research
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202000123
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:191下載:35
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 目前國際間推動培養運算思維的教學,大部分都是以電腦科學、資訊科技為主,透過程式設計等工具,希望學生在學習程式設計的過程中培養運算思維能力。公民與社會學科的課程內涵是在培養學生的類似運算思維的高階思考能力,具有實際結合的可行性。本研究旨在透過運算思維融入高中公民探究與實作課程的教學設計,探討高中生運算思維能力的展現、運算思維的改變、對課程的看法及研究者面臨的問題與成長。
    本研究以研究者任教的三十七名高二自然組學生為研究對象,三十二名學生完整參與七堂課的探究與實作課程及前、後測, 本研究採取行動研究法為主要途徑,同時運用「參與觀察法」、「訪談法」、「文件分析法」、「問卷調查法」等研究方法作為資料蒐集與分析的方式。
    本研究主要的研究結論如下:「運算思維融入高中公民探究與實作課程」使學生運算思維能力有正向的成長,且高中學生對於「運算思維融入高中公民探究與實作課程」的看法持肯定態度,在班級經營及課程設計須以學生為主體,教師提供鷹架與支持能使課程效果更佳,發展以運算思維為架構的教學符合公民的教學目標。
    最後,根據研究結果,研究者提出具體建議與啟示,希冀能提供未來運算思維課程設計及教學之參考。

    This purpose of this study was to explore the perspectives of the students through computational thinking framework for the 11th-grade students, and it was hoped to provide some suggestions concluded as reference for further application and research.
    The study employed the action research approach, and gathered data through participatory observation, interviews, surveys and document analysis. The data included student worksheets, teacher’s class videos and teaching journals and class observation records, along with student feedback sheets and interview records.
    The researcher designed a lesson plan for teaching computational thinking. The participants were 37 11th-grade students in the senior high school where the researcher taught.
    Based on the action research results, the major findings for this study were as follows: First, this curriculum enabled students to develop positively computational thinking. Second, the high school students had positive attitude towards the computational thinking integrated into the course. Also, the development of instruction based on computational thinking was in line with instructional objectives of the course. Class management and curriculum design was student-centered, and the teacher provided scaffolding and support to make the curriculum better.
    Finally, based on these findings, the researcher provided solutions regarding the problems and difficulties that were encountered during the research process and made some suggestions about curriculum design of computational thinking for future researchers.

    第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的與研究問題 7 第三節 名詞解釋 9 第四節 研究方法 10 第五節 研究價值 10 第六節 研究限制 11 第二章 文獻探討 13 第一節 運算思維的定義與內涵 13 第二節 運算思維在中小學教育的相關研究 28 第三節 運算思維與公民探究與實作之教學 40 第三章 研究方法 57 第一節 研究方法與架構 57 第二節 研究過程 60 第三節 研究場域與研究參與者 64 第四節 研究工具 67 第五節 教學方案設計 79 第六節 資料蒐集與分析 84 第七節 研究信實度 92 第八節 研究倫理 94 第四章 研究結果與討論 97 第一節 學生運算思維能力的學習 97 第二節 學生對運算思維教學方案之看法 131 第三節 運算思維教學方案實施之困境與解決策略 151 第五章 結論與建議 161 第一節 結論 161 第二節 建議 166 參考文獻 169 附錄 183 附件一 「運算思維融入高中公民探究與實作課程」教案 183 附件二 學習單 191 附件三 「運算思維融入高中公民探究與實作課程」回饋表 199 附件四 運算思維自陳量表 201 附件五 前測 203 附件六 後測 204 附件七 學生訪談問題 205 附件八 教學省思紀錄表 206 附件九 課堂觀察紀錄表 207 附件十 學生學習日誌 208 附件十一 未成年研究參與者知情同意書 209

    一、中文部分
    108年大學繁星推薦及申請入學最多參採學測4科各學系使用科目提早公布(2018,6)。大學招生委員會聯合會。取自 https://reurl.cc/EK4WZA
    王沛雯(2018)。運用不插電遊戲式學習活動對運算思維成效影響之研究(未出版之碩士論文)。國立臺南大學數位學習科技學系,臺南市。
    白佩宜、許瑛玿 (2011)。探討不同探究式教學法對高一生科學探究能力與學習環境觀感之影響。課程與教學, 14(3),123-156。
    任怡霏(2012)。「問題本位學習」應用於高中國文科教學之個案研究(未出版之碩士論文)。國立高雄師範大學教育學系,高雄市。
    朱怡瑾(2018)。結合運算思維之數學平面直角坐標系單元課程教材發展與評估(未出版之碩士論文)。國立臺中教育大學教育資訊與測驗統計研究所,臺中市。
    余民寧(2003)。教育測驗與評量—成就測驗與教學評量。臺北市:心理出版社。
    吳叔鎮(2017)。國中自然領域教學示例。取自 https://drive.google.com/file/d/0B9lO8tzMRLy7bS1rU2dXd3dJQ2M/view
    吳孟仁(2017)。國中數學領域教學示例。取自 https://drive.google.com/file/d/0B9lO8tzMRLy7UUNtckdRU2VuTzA/view
    吳建勳(2017)。社會領域教學示例。取自 https://drive.google.com/file/d/0B9lO8tzMRLy7Q1ZMdFRJaGhuLXc/view
    吳偉元(2018)。運用問題導向學習教學策略提升國小學童運算思維能力之研究-以程式設計課程為例(未出版之碩士論文)。國立臺北教育大學數位科技設計學系,臺北市。
    吳紫雲(2018)。一名高中生物教師改善提問教學策略之行動研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學教育學系,臺北市。
    呂永鈞(2015)。藉由國小五年級學生學習程式設計探究運算思維能力在 Bebras 測驗上的表現(未出版之碩士論文)。國立臺灣大學電信工程學研究所,臺北市。
    呂莛鈺(2016)。探討社會性科學議題情境下不同探究教學法對學生決策能力之影響(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學科學教育研究所,台北市。
    李坤崇(2006)。教學評量。臺北市:心理出版社。
    李威霖(2015)。情境式運算思維教材之發展與評估(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學資訊教育研究所,臺北市。
    李恩萱(2018)。大學生運算思維與程式設計學習成就研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學資訊工程學系,臺北市。
    宗欣儀(2007)。問題導向學習應用於班會活動以提升學生問題解決能力之行動研究(未出版之碩士論文)。國立東華大學教育研究所,花蓮縣。
    林邦文(譯)(2008)。I. Shor & P. Freire著。解放教育學:轉化教育對話錄(A pedagogy for liberation dialogues on transforming education)。臺北市:巨流。
    林信帆(譯)(2015)。OJT-solutions著。用五個為什麼找出問題發生的真因:TOYOTA獨步業界的解決力。臺北市:臺灣東販。
    林奕懷(2018)。考量國小學童思考風格之教學策略以提升運算思維成效之研究(未出版之碩士論文)。國立臺南大學數位學習科技學系,臺南市。
    林泰安(2008)。問題導向學習輔以網路合作模式應用於石門水庫集水區地理環境教育成效評量之研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學環境教育研究所,臺北市。
    林湘庭(2018)。將Scratch結合樂高機器人提升小學生運算思維能力之研究(未出版之碩士論文)。中原大學資訊管理研究所,桃園縣。
    林群峰(2017)。Kodu遊戲設計教學對國小學童運算思維提昇成效之研究(未出版之碩士論文)。國立高雄師範大學工業科技教育學系,高雄市。
    洪晨瑜(2019)。國小高年級社會領域素養導向之行動研究—探究與實作的教學模組(未出版之碩士論文)。國立臺北教育大學社會與區域發展學系,臺北市。
    唐淑華 (2011)。眾聲喧嘩?跨界思維?-論「教學轉化」的意涵及其在文史科目教學上的應用。教科書研究, 4(2),87-120。
    國立臺灣師範大學資訊工程學系(2018)。Bebras國際運算思維挑戰賽。取自 http://bebras.csie.ntnu.edu.tw/
    高子梅(譯)。J. Brown, & D. Isaacs著。世界咖啡館(The world cafe)。臺北市:臉譜。
    張秀雄、李琪明 (2002)。理想公民資質之探討-台灣地區個案研究。公民訓育學報, 12,1-32。
    張茂桂 (2009)。再探公民:反思高中《公民與社會》新課綱之訂定。公民訓育學報, 20,1-31。
    張茂桂、楊秀菁 (2018)。十二年國教「社會領綱」的探究學習及「探究與實作」 課程的特色。國教課綱向前行電子報, 18。
    張恭就(2014)。問題引導學習法對七年級學生批判思考能力、問題解決能力與班級氣氛影響之研究-以社會領域公民與道德為例(未出版之碩士論文)。大葉大學教育專業發展研究所,彰化縣。
    張晏豪(2015)。高中公民與社會全球議題批判思考教學之行動研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學公民教育與活動領導學系,臺北市。
    張茵婷(2018)。程式設計課程融入體驗學習之探究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學課程與教學研究所,臺北市。
    教育部(2004)。普通高級中學課程暫行綱要。取自 https://reurl.cc/rYXW4
    教育部(2009)。普通高級中學課程綱要。取自 https://reurl.cc/GND0Z
    教育部(2014)。十二年國民基本教育課程綱要總綱。取自 https://www.naer.edu.tw/files/15-1000-14113,c639-1.php?Lang=zh-tw
    教育部(2016)。運算思維推動計畫。取自 http://compthinking.csie.ntnu.edu.tw/
    教育部(2018a)。十二年國民基本教育課程綱要國民中學暨普通型高級中等學校社會領域。取自 https://www.naer.edu.tw/files/15-1000-14113,c639-1.php?Lang=zh-tw
    教育部(2018b)。十二年國民基本教育課程綱要國民中學暨普通型高級中等學校科技領域。取自 https://www.naer.edu.tw/files/15-1000-14113,c639-1.php?Lang=zh-tw
    郭正賢(2017)。藝文領域教學示例。取自 https://drive.google.com/file/d/0B9lO8tzMRLy7TVN5N1RhNmVBemc/view
    郭生玉(2004)。教育測驗與評量。臺北市:精華書局。
    陳佩萱(2017)。美感素養與英語STEAM課程對國小學生運算思維與英語學習之影響(未出版之碩士論文)。臺北市立大學教育學系,臺北市。
    陳幸苡(2008)。國小五年級社會學習領域議題中心教學法之協同行動研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學教育學系,臺北市。
    陳怡芬、林育慈、翁禎苑 (2018)。運算思維導向程式設計教學-以「動手玩音樂」模組化程式設計為例。中等教育, 69(2),127-141。
    陳建茗(2018)。Webduino程式設計整合情境式學習策略對提升高中生運算思維能力之探究(未出版之碩士論文)。國立雲林科技大學技術及職業教育研究所,雲林縣。
    陳禹彤(2019)。高中英語教師素養導向教學之個案研究(未出版之碩士論文)。淡江大學教育政策與領導研究所,新北市。
    陳麗華(2002)。社會學習領域的教學特性與策略。載於黃炳煌(主編), 社會學習領域課程設計與教學策略(頁 193-256)。臺北市:師大書苑。
    陳麗華、彭增龍、張益仁(2004)。課程發展與設計—社會行動取向。臺北市:五南出版。
    彭雯嫈(2018)。運算思維對國小六年級學生社會學習領域學習之影響(未出版之碩士論文)。國立清華大學人力資源與數位學習科技研究所,新竹市。
    黃玉如(2016)。探討自造者課程對國小五年級學生運算思維態度之助益 ─以Webduino程式設計為例(未出版之碩士論文)。國立高雄師範大學軟體工程與管理學系,高雄市。
    董秀蘭 (2016)。社會領域:一個培養現代公民素養與核心能力的關鍵領域。教育脈動,5,1-12。
    廖添富、劉美慧、董秀蘭 (1998)。議題中心教學對國中學生公民參與態度之實驗研究。行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告(編號:NSC 87-2413-H-003-020)。地點:國立臺灣師範大學公民教育與活動領導學系。
    劉長諺(2018)。視覺化程式學習對於提升高中生運算思維能力之影響(未出版之碩士論文)。國立交通大學資訊科學與工程研究所,新竹市。
    劉冠欐(2011)。環境教育影片教學成效之研究 -以國小五年級學童為例(未出版之碩士論文)。大葉大學工學院碩士在職專班,彰化縣。
    劉美慧 (2000)。學校公民課程的實施與公民資質觀點分析。臺灣教育, 595,25-35。
    潘志忠(2002)。議題中心教學法對國小學生批判思考能力影響之實驗研究(未出版之碩士論文)。國立花蓮師範學院國民教育研究所,花蓮縣。
    潘慧玲(2014)。教育研究的取徑:概念與應用。臺北市:高等教育。
    蔡清田(2000)。教育行動研究。臺北市:五南。
    蔡清田 (2011)。課程改革中的核心素養之功能。教育科學期刊, 10(1),203-217。
    鄭宇樑(2007)。國小自然與生活科技學習領域問題導向學習之研究(未出版之碩士論文)。國立臺南大學教育經營與管理研究所,臺南市。
    盧伊瑩(2017)。問題引導學習(PBL)融入國中歷史教學之個案研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學教育學系,臺北市。
    賴婉玥(2018)。以聊天機器人實作培養學生運算思維(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學資訊教育研究所,臺北市。
    謝承晏(2018)。運算思維訓練教材之學習成效研究-以A學校為例(未出版之碩士論文)。逢甲大學經營管理碩士在職學位學程,臺中市。
    二、西文部分
    Aho, A. V. (2012). Computation and computational thinking. The Computer Journal, 55(7), 832-835.
    Angeli, C., Voogt, J., Fluck, A., Webb, M., Cox, M., Malyn-Smith, J., & Zagami, J. (2016). A K-6 computational thinking curriculum framework: Implications for teacher knowledge. Journal of Educational Technology & Society, 19(3), 47–57.
    Atmatzidou, S., & Demetriadis, S. (2016). Advancing students’ computational thinking skills through educational robotics: A study on age and gender relevant differences. Robotics and Autonomous Systems, 75, 661-670.
    Australian Curriculum Assessment and Reporting Authority. (2015). Digital Technologies: Sequence of content F-10. Retrieved from https://reurl.cc/1QAxp8
    Barr, V., & Stephenson, C. (2011). Bringing computational thinking to K-12: What is involved and what is the role of the computer science education community? Acm Inroads, 2(1), 48-54.
    Bell, J., & Bell, T. (2018). Integrating computational thinking with a music education context. Informatics in Education, 17(2), 151-166.
    Bell, T., Alexander, J., Freeman, I., & Grimley, M. (2009). Computer science unplugged: School students doing real computing without computers. The New Zealand Journal of Applied Computing Information Technology, 13(1), 20-29.
    Bers, M. U. (2010). The TangibleK Robotics Program: Applied Computational Thinking for Young Children. Early Childhood Research & Practice, 12(2), 1–19. Retrieved from https://reurl.cc/QpAdo5
    Brennan, K., & Resnick, M. (2012). New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking. Paper presented at the Proceedings of the 2012 annual meeting of the American Educational Research Association, Vancouver, Canada.
    British computer society. (2014). River Crossing Activity. Retrieved from https://www.barefootcomputing.org/resources/river-crossing-activity
    Buitrago Flórez, F., Casallas, R., Hernández, M., Reyes, A., Restrepo, S., & Danies, G. (2017). Changing a generation’s way of thinking: Teaching computational thinking through programming. Review of Educational Research, 87(4), 834-860.
    Colburn, A. (2000). An inquiry primer. Science scope, 23(6), 42-44.
    Computer Science Teachers Association. (2011). Computer science standards. Retrieved from https://reurl.cc/5gWrEG
    Cooper, S., Pérez, L. C., & Rainey, D. (2010). Education: K-12 computational learning. Communications of the ACM, 53(11), 27-29.
    Csizmadia, A., Curzon, P., Dorling, M., Humphreys, S., Ng, T., Selby, C., & Woollard, J. (2015). Computational thinking-A guide for teachers. Retrieved from https://reurl.cc/gvyWpp
    Cuny, J., Snyder, L., & Wing, J. M. (2010). Demystifying Computational Thinking for Non–Computer Scientists. Unpublished manuscript in progress. Referenced from http://www.cs.cmu.edu/~CompThink/resources/TheLinkWing.pdf
    Denning, P. J. (2009). Beyond computational thinking. Communications of the ACM, 52(6), 28-30.
    Denning, P. J. (2017). Remaining Trouble Spots with Computational Thinking: Addressing unresolved questions concerning computational thinking. Communications of the ACM, 60(6), 33-39.
    Department for Education. (2013). The national curriculum in England Key stages 1 and 2 framework document.
    Dewey, J. (1973). Lectures in China, 1919-1920. Honolulu, HI: University Press of Hawaii.
    Edwards, M. (2011). Algorithmic composition: computational thinking in music. Communications of the ACM, 54(7), 58-67.
    Engle, S. H., & Ochoa, A. (1988). Education for democratic citizenship. New York, NY: Teachers College Press, Teachers College, Columbia University.
    European Communities. (2007). Key competences for lifelong learning. European reference framework. Luxembourg. Office for Official Publications of the European Communities.
    Evans, R. W., & Saxe, D. W. (1996). Handbook on teaching social issues (Vol. NCSS bulletin 93). Washington, D.C: National Council for the Social Studies.
    Gagne, E. D. (1985). The cognitive psychology of school learning. Boston, MA: Little, Brown.
    Google. (2010). Computational thinking for educators. Retrieved from https://computationalthinkingcourse.withgoogle.com/unit?lesson=8&unit=1
    Google for Education. (2010). Exploring computational thinking. Retrieved from https://edu.google.com/resources/programs/exploring-computational-thinking/
    Grover, S., & Pea, R. (2013). Computational thinking in K–12: A review of the state of the field. Educational Researcher, 42(1), 38-43.
    Grover, S., Pea, R., & Cooper, S. (2015). Designing for deeper learning in a blended computer science course for middle school students. Computer Science Education, 25(2), 199-237.
    International Society for Technology in Education, & Computer Science Teachers Association. (2011a). Computational Thinking in K–12 Education leadership toolkit. Retrieved from https://c.ymcdn.com/sites/www.csteachers.org/resource/resmgr/471.11CTLeadershiptToolkit-S.pdf
    International Society for Technology in Education, & Computer Science Teachers Association. (2011b). Computational thinking teacher resources. Retrieved from https://reurl.cc/VaOEOQ
    International Society for Technology in Education, & Computer Science Teachers Association. (2011c). Operational Definition of Computational Thinking for K–12 Education. Retrieved from https://reurl.cc/K6YAW9
    Kolodziej, M. (2017). Computational thinking in curriculum for higher education. Malibu, CA: Pepperdine University.
    Korkmaz, Ö., & Bai, X. (2019). Adapting computational thinking scale (CTS) for chinese high school students and their thinking scale skills level. Participatory Educational Research 6(1), 10-26.
    Korkmaz, Ö., Çakir, R., & Özden, M. Y. (2017). A validity and reliability study of the computational thinking scales (CTS). Computers in Human Behavior, 72, 558-569.
    Lee, I., Martin, F., Denner, J., Coulter, B., Allan, W., Erickson, J., Werner, L. (2011). Computational thinking for youth in practice. Acm Inroads, 2(1), 32-37.
    Lee, K., & Kang, Y. (2019). Bringing computational thinking to nonengineering students through a capstone course. Paper presented at the Proceedings of the 52nd Hawaii International Conference on System Sciences, Maui, HI.
    Lu, J. J., & Fletcher, G. H. (2009). Thinking about computational thinking. Acm Sigcse Bulletin, 41(1), 260-264.
    Lye, S. Y., & Koh, J. H. L. (2014). Review on teaching and learning of computational thinking through programming: What is next for K-12? Computers in Human Behavior, 41, 51-61.
    Mayer, R. (1998). Cognitive, metacognitive, and motivational aspects of problem solving. Instructional science, 26(1-2), 49-63.
    Nardelli, E. (2019). Do we really need computational thinking? Communications of the ACM, 62(2), 32-35.
    National Research Council. (2010). Report of a workshop on the scope and nature of computational thinking. Washington, DC: National Academies Press.
    Pulimood, S. M., Shaw, D., & Lounsberry, E. (2011). Gumshoe: A model for undergraduate computational journalism education. Paper presented at the Proceedings of the 42nd ACM technical symposium on Computer science education, New York, NY.
    González, M. R. (2015). Computational thinking test: Design guidelines and content validation. Paper presented at the Proceedings of EDULEARN15 conference. Barcelona, Spain.
    González, M. R., León, J. M., & Robles, G. (2017). Complementary tools for computational thinking assessment. Paper presented at the Proceedings of International Conference on Computational Thinking Education (CTE 2017). Hong Kong.
    González, M. R., González,P., Carlos J., & Fernández, C. J. (2017). Which cognitive abilities underlie computational thinking? Criterion validity of the Computational Thinking Test. Computers in Human Behavior, 72, 678-691.
    Royal Society. (2012). Shut down or restart?: The way forward for computing in UK schools. Retrieved from https://reurl.cc/xDMGYZ
    Shute, V. J., Sun, C., & Asbell-Clarke, J. (2017). Demystifying computational thinking. Educational Research Review, 22, 142-158.
    Sung, E. (2019). Fostering computational thinking in technology and engineering education: An unplugged hands-on engineering design approach. Technology Engineering Teacher, 78(5). 8-13.
    Sweeney(1996).Teaching controversial issues through Massialas and Cox inquiry. In R. W. Evans,& D. W. Saxe,(Eds.), Handbook on teaching social issues (pp.66-74).Washington, DC: National Council for the Social Studies.
    United Nations. (2015). Transforming our world: The 2030 agenda for sustainable development. New York, NY: United Nations, Department of Economic and Social Affairs.
    United Nations Educational Scientific and Cultural Organization. (2013). Nurturing the treasure: vision and strategy 2002-2007. Retrieved from https://reurl.cc/6gGlqM
    Voogt, J., Fisser, P., Good, J., Mishra, P., & Yadav, A. (2015). Computational thinking in compulsory education: Towards an agenda for research and practice. Education and Information Technologies, 20(4), 715-728.
    Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33-35.
    Wing, J. M. (2008). Computational thinking and thinking about computing. Philosophical transactions of the royal society of London A: mathematical, physical and engineering sciences, 366(1881), 3717-3725.
    Yadav, A., Mayfield, C., Zhou, N., Hambrusch, S., & Korb, J. T. (2014). Computational thinking in elementary and secondary teacher education. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 14(1), 5.
    Yağcı, M. (2019). A valid and reliable tool for examining computational thinking skills. Education Information Technologies, 24(1), 929-951.
    Yockey, R. D. (2011). SPSS demystified: A step-by-step guide to successful data analysis for SPSS version 18.0(2nd ed.). NY:Pearson higher education.
    Zhou, R., Su, L.-P., & Lin, B.-Y. (2015). Reform of computer foundation course for science and engineering major based on computational thinking. International Journal of Sociology Study, 3, 46-48.

    下載圖示
    QR CODE