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研究生: 韓瑜萱
Han, Yu-Hsuan
論文名稱: 高中機器人程式設計課程發展研究-以設計導向學習為例
Development of Robot Programming Course for High School Students Based on Design-Based Learning
指導教授: 羅希哲
Lou, Shi-Jer
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 人文暨社會科學院 - 技職教育研究所
Graduate Institute for Technical and Vocational Education
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 313
中文關鍵詞: 機器人課程程式設計課程科技素養關鍵能力設計導向學習
外文關鍵詞: robotics curriculum, programming curriculum, Information and Technology Literacy, Design-Based Learning
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST202100139
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  • 論文摘要:
    本研究旨在發展一套以DBL設計導向的「高中機器人程式設計課程」;採行動研究法,探究本課程的發展情形、教學歷程及學習成效,研究受試者為南部某高中一年級學生共42位。本課程的發展原則及其設計特色,在於融入生活科技於課程教學中,提供學生基礎的圖像式積木程式知識與訓練、強調問題解決歷程、重視溝通與合作的協調、以培養批判思考與創造創新的能力。在教學歷程及學習成效方面,藉由教學省思、學習歷程記錄、半結構訪談等,試圖瞭解教學歷程所遭遇之困境,進而修正課程內容、教學策略與調整學習活動等解決方案。另外,實施「機器人程式設計課程學習成效量表」,檢視受試者的學習成效。本研究結果發現,透過DBL設計導向流程規劃高中機器人程式設計課程,能顯著提升學生在科技素養關鍵能力批判思考、問題解決、溝通討論、協同合作、創造創新等五項構面的學習表現。最後,根據本研究結果提供相關建議,以利於未來的後續研究與機器人程式設計的推廣應用。

    Abstract:
    The purpose of the study was, based on a design-based learning, to develop an 18-week robotics curriculum for high school students. The learning objective of the curriculum was to enhance students’ 21st century skills such as critical thinking, problem solving, collaboration, communication, and creative thinking. By using an action research method, this study aimed to investigate the instructional process and to evaluate the effectiveness of the courses on students’ learning performance. The participants were 42 10th graders from a high school in the southern Taiwan. Data collection consisted of class observation, semi-structured interview, worksheet, and group assignments. In addition, a pretest-posttest questionnaire was conducted to examine students’ 21st century skills. The results showed that the curriculum had positive impacts on students 21st century skills; critical thinking, problem solving, collaboration, communication, and creative thinking were significantly improved. In conclusion, findings of this study may provide implications and suggestions for practitioners and research of robotics education.

    目 錄
    摘 要 i
    Abstract iii
    謝 誌 v
    目 錄 vii
    表目錄 xiii
    圖目錄 xvii
    第一章 緒論 1
    第一節 研究背景與動機 1
    第二節 研究目的 6
    第三節 名詞釋義 7
    第四節 研究範圍與限制 10
    第二章 文獻探討 13
    第一節 程式教育之內涵 13
    第二節 機器人與程式教育 28
    第三節 設計導向學習 48
    第三章 研究設計與實施 57
    第一節 研究方法 57
    第二節 研究實施對象 62
    第三節 研究工具 65
    第四節 實施課程的開發與設計 71
    第五節 研究流程 82
    第六節 資料蒐集方法 87
    第七節 資料處理與分析 91
    第四章 研究結果與討論 99
    第一節 DBL高中機器人程式設計課程與教材內容 99
    第二節 DBL高中機器人程式設計課程實施的教學歷程 127
    第三節 高中學生接受DBL機器人程式設計課程的學習成效 177
    第四節 DBL高中機器人程式設計課程之綜合討論 202
    第五章 結論與建議 213
    第一節 研究結論 213
    第二節 研究建議 218
    參考文獻 223
    附錄 245
    附錄一 整體課程計畫 245
    附錄二 四大單元教學手冊 253
    附錄三 四大單元學習單 279
    附錄四 四大單元學習單-課後自評回饋單 300
    附錄五 機器人程式設計課程學習成效量表前後測試問卷 304
    附錄六 學生半結構式訪談大綱 307

    表目錄
    表2-2-1 五項關鍵學習成效指標 44
    表3-2-1 研究對象之項況分析 64
    表3-3-1 學習成效量表例題 69
    表3-3-2信度分析 70
    表 3-4-1 課程總目標與分目標 72
    表3-4-2 程小奔的星際探索迷航機器人程式設計-第一單元摘要 76
    表3-4-3 程小奔的星際探索迷航機器人程式設計-第二單元摘要 78
    表3-4-4 程小奔的星際探索迷航機器人程式設計-第三單元摘要 79
    表3-4-5 程小奔的星際探索迷航機器人程式設計-第四單元摘要 81
    表3-6-1 研究資料蒐集的方法與細目 90
    表3-7-1 訪談資料編碼表之意義對照範例 95
    表3-7-2 學習單實作歷程與回饋之意義對照範例 95
    表3-7-3 研究者教師省思札記資料內容之意義對照範例 95
    表3-7-4 教師觀察教學活動情形資料內容之意義對照範例 95
    表3-7-5 現場學習影像與雲端成果之意義對照範例 95
    表4-1-1 第一單元教學目標與對應之核心素養 101
    表4-1-2第一單元DBL教學與學習活動內容流程 103
    表4-1-3 第二單元教學目標與對應之核心素養 108
    表4-1-4 第二單元DBL教學與學習活動內容流程 110
    表4-1-5 第三單元教學目標與對應之核心素養 114
    表4-1-6 第三單元DBL教學與學習活動內容流程 116
    表4-1-7 第四單元教學目標與對應之核心素養 120
    表4-1-8 第四單元DBL教學與學習活動內容流程 123
    表4-2-1 第一單元課後自評回饋單一樣本 t 檢定(檢定值=3) 135
    表4-2-2 第二單元課後自評回饋單一樣本 t 檢定(檢定值=3) 146
    表4-2-3 第三單元課後自評回饋單一樣本 t 檢定(檢定值=3) 156
    表4-2-4 第四單元課後自評回饋單一樣本 t 檢定(檢定值=3) 169
    表4-2-5 學生在四大單元學習興趣的同意程度題項統計表 172
    表4-3-1 機器人程式設計課程實施前後學習成效量表之差異分析 178

    圖目錄
    圖3-1-1 研究概念架構 598
    圖3-1-2 行動研究流程架構 59
    圖3-1-3 DBL機器人程式設計課程之學習成效觀察指標 60
    圖3-1-4機器人程式設計課程之發展架構圖 61
    圖3-3-1 程小奔 (Codey Rocky)機器人 66
    圖3-3-2 程小奔 (Codey Rocky)機器人組成元件 66
    圖3-3-3 mBlock 5首頁 67
    圖3-4-1 智慧教室配置圖 75
    圖3-5-1 研究流程圖 86
    圖 3-7-1研究者繪製三角校正法 96
    圖4-2-1 學生試玩程小奔學習單回饋紀錄 129
    圖4-2-2學生搭配學習手冊關鍵字轉化成程式積木編輯 131
    圖4-2-3 學生運用物理及程式編輯知識完成實作音樂編程 133
    圖4-2-4 奠基於先備知識與課程新知設計學習單實作任務 134
    圖4-2-5 學生回饋於WH-能運用協同合作及溝通討論逐步解決問題 137
    圖4-2-6 學生奠基於透過物理及數學先備知識團隊討論之學習單紀錄 140
    圖4-2-7 發揮創意運用廣播系統配合運動積木控制馬達完成軌跡實作 142
    圖4-2-8 彎道競賽場地 143
    圖4-2-9 彎道競賽編輯及測試程式的紀錄與討論實況 144
    圖4-2-10 透過雲端資料庫學生共享成果及解題軌跡 147
    圖4-2-11 奠基於先備知識團隊討論避障紀錄 149
    圖4-2-12 團隊討論偵測積木與避障感測的測試紀錄 151
    圖4-2-13 學生執行實作任務的測試書面資料與成果雲端 153
    圖4-2-14 學生討論發想「避障實作」任務實作情況與紀錄 155
    圖4-2-15 學生對於第三單元的分享與回饋 158
    圖4-2-16 學生創意發想解決避障成果 159
    圖4-2-17 透過實作瞭解偵測積木與感測器的關係討論紀錄及程式 162
    圖4-2-18 實作程式感測灰度值、RGB色值及反射光雲端程式與資料紀錄 164
    圖4-2-19 隨機挑選數字 164
    圖4-2-20 溫度轉換學會變數運用 165
    圖4-2-21 實作函式-BMI身體質量指數 165
    圖4-2-22 學生S型的路線測試實作情況 167
    圖4-2-23 學生學習單的回饋運用批判思考能力上網查詢學習跨領域知識 170
    圖4-2-24 學生對於課程提升相關能力的分享與回饋 171

    參考文獻

    丁國強(2017)。程式設計教學關鍵因素之研究-以Scratch課程為例(未出版之碩士論文)。中華大學科技管理學系,新竹市。取自https://hdl.handle.net/11296/9n9xw3
    孔維梁、韓淑雲、梁存良(2017)。基于DBL的课程教学效果实证研究。中国教育技术装备,2017(18),107-109。
    王子玲(2004)。運用合作學習於程式設計專題教學之行動研究(未出版之碩士論文)。臺灣師範大學資訊教育研究所,臺北市。
    王令宜(2017)。美國推動電腦科學(Computer Science)教育對我國之啟示。國家教育研究院教育脈動電子期刊,10,1-6。
    王裕德、陳元泰、曾鈴惠(2012)。機器人程式設計課程對女高中學生學習程式設計影響之研究。科學教育月刊,354,11-29。
    王麗君(2018)。程小奔Codey Rocky的mBlock 5積木程式趣體驗:融合STEAM與人工智慧AI及物聯網IoT。臺北市:台科大圖書。
    田育瑄(2016)。美國總統歐巴馬:讓下一代成為科技主人。親子天下雜誌,76,116-119。
    石兆芬(2007)。作為教室教學伙伴之可程式化機器人(未出版之碩士論文)。國立中央大學資訊工程學系,桃園。
    朱龍、饒敏、張華陽、胡小勇(2017)。美國中小學設計型學習新進展:案例與啟示。電化教育研究,2017(12),114-120。
    吳正己、林凱胤(1997)。問題解決導向的程式語言教學。資訊與教育雜誌創刊十年特刊,75-83。
    吳正己(2010,7月)。臺灣中小學資訊科技教育的沿革與現況。論文發表於中國教育技術協會資訊技術教育專業委員會「第六屆學術年會暨海峽兩岸信息技術」教育研討會,西安。
    吳正己、林育慈(2016)。運算思維與中小學資訊科技課程。國家教育研究院教育脈動電子期刊,6(1),1-13。
    吳庚軒(2010)。玩具融入機電整合教學之研究—以機器人設計為例(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。
    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。
    李美鳳、孫玉杰(2015)。國外「設計型學習」研究與應用綜述。現代教育技術,2015(7),12-18。
    李隆盛、楊秀全(2019)。範例引導學習與問題導向學習之教學策略對國小學生機器人程式學習的影響。數位學習科技期刊,11(4),77-104。
    李鎮亦(2012)。以錨式教學理論應用於樂高機器人主動探索與解決問題能力課程設計之探討(未出版之碩士論文)。國立屏東教育大學資訊科學系,屏東。
    汪殿杰、巫鍵志、王意蘭、吳致娟(2014)。強調動手實作的科技教育─以臺北市立大同高中為例。中等教育,65(4),141-151。
    沈揚庭、雷祖強、徐逸祥(2015)。未來教室:科技中介、社群融入、空間擴增的學習環境。智慧化居住空間專屬網站。2020年1月30日,取自:http://ils.org.tw/intelligent/
    林育沖、黃能堂(2007,7月)。透過樂高機器人教學提昇國小學生科技創造力之研究。載於國立高雄師範大學舉辦之「科技教育課程改革與發展學術研討會」論文集(頁318-324),高雄市。
    林坤誼(2018)。臺灣推動自造教育的省思與建議。臺灣教育評論月刊,7(2),6-9。
    林亭彣(2016)。機器人教師資格檢定機制發展之研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系,臺北市。
    林冠宇(2013)。Alice程式設計初學者之錯誤類型分析(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。
    林建良、黃臺珠、莊雪華、趙大衛(2013)。發展一延伸性CIPP課程評鑑模式運用於高瞻計畫課程:以高中機器人課程為例。科學教育學刊,21(3),237-261。
    林美娟(2008)。國中小實施程式設計教學之適切性探究。中等教育,59(4),58-77。
    邱貴發(1996)。八五級暑研所資訊教學專題彙集(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。
    姚經政、林呈彥(2016)。STEM教育應用於機器人教學—以6E教學模式結合差異化教學。科技與人力教育季刊,3(1),53-75。
    施又瑀(2018)。臺灣程式教育的困境與展望。臺灣教育評論月刊,7(9),1-8。
    施能木(2007),應用機器人於國小學童「自然與生活科技」領域 創意學習之課程設計與實施。生活科技教育月刊,40(2),27-34。
    紀又綾(2010)。設計在混合實境學習環境中的代理人及夥伴機器人(未出版之碩士論文)。國立中央大學資訊工程研究所,桃園縣。
    唐瑤瑤(2016年9月)。一個程式師媽媽的嘆息-兒童程式教育之我見。臺灣大學計算機及資訊網路中心電子報。2020年2月4日,取自http://www.cc.ntu.edu.tw/chinese/epaper/0038/20160920_3802.html
    孫晉忻(2003)。程式語言課程在北市高中之實施現況探討。景美女中學報,3,193-203。
    徐麗真(2011)。應用可支援互動式劇本機器人做為輔助教具對國小學童英語學習動機與學習成效影響之成就(未出版之碩士論文)。亞洲大學資訊工程學系,臺中市。
    國家教育研究院(2018)。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。2020年7月13日,取自https://cirn.moe.edu.tw/WebContent/index.aspx?sid=11&mid=6576
    張屹、王玨、張莉、朱映暉、週琬琦、王宇悅(2020)。STEM課程中DBL教學培養小學生計算思維的研究。電化教育研究,2020(05),81-88。
    張君瑞(2011)。基於設計的學習(DBL)。2019年12月25日,取自https://wap.cnki.net/lunwen-1013128835.html
    張瀞文、賓靜蓀、程遠茜(2016)。教育下一波:程式設計開啟孩子的未來。親子天下,76,120-125。
    張瀞文(2017)。教育下一波:程式設計開啟孩子的未來。親子天下雜誌。2019年11月23日,取自:https://www.parenting.com.tw/article/5070130
    教育部(2019)。十二年國民基本教育課程綱要科技領域。臺北市:教育部。
    曹東雲、邱婷(2018)。設計型學習:內涵、價值及應用模式。課程教材教法,2017(12)。2019年11月23日,取自http://gb.oversea.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=KJJF201712006&dbcode=CJFD&dbname=CJFD2017
    梁耀東(2010)。樂高機器人在國小數學教學的應用─以Kolb的學習理論為基礎(未出版之碩士論文)。國立屏東教育大學,屏東縣。
    許宏彰(2005)。國小學童LOGO語言程式設計思維歷程之研究(未出版之碩士論文)。國立臺北教育大學數學教育研究所,臺北市。
    許雅慧(2006)。應用LEGO Mindstorms 視覺化環境輔助程式設計觀念學習(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學資訊教育學系,臺北市。
    郭展馨(2009)。樂高機器人多媒體教材設計、發展與可用性評估(未出版之碩士論文)。國立中央大學學習與教學學系,桃園。
    陳向明(2002)。社会科學質的硏究。臺北市:五南。
    陳宏煒(2003)。高中電腦課程實施現況調查(未出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學資訊教育學系,臺北市。
    陳怜秀、郭英峰(1999,5月)。商業現代化模擬競賽教學系統之建置。載於「第二屆商業現代化」研討會論文集(頁353-360),雲林。
    陳怡伶(2009)。程式設計概念之學習基於LEGO MINDSTORMS機器人(未出版之碩士論文)。國立高雄應用科技大學,高雄市。
    陳怡霖(2017)。國際數位技能培訓策略之研析。2019年11月23日,取自ttps://ws.ndc.gov.tw/001/administrator/10/relfile/0/11615/7d9e04a0-977e-4c0a-9248- 3fb953c4572b.pdf
    陳明溥(2007)。程式語言課程之教學模式與學習工具對初學者學習成效與學習態度之影響。師大學報:科學教育類,52(1-2),1-21。doi:10.6300/ JNTNU.2007.52.01
    陳建宏(2012)。圖形化程式設計的發展與趨勢。儀科中心簡訊,110, 10-11。
    陳昱宏(2018)。主角或配角﹖程式設計入課綱之定位。臺灣教育評論月刊,7(9),14-16。
    陳振民(2013)。多功能英語教學機器人之研發與應用(未出版之碩士論文)。虎尾科技大學電子工程系,雲林縣。
    曾子旂(2019)。從二十一世紀關鍵能力的養成論以專案式學習促進核心素養。研究論文課程研究,14(2),85-106。
    曾吉弘、蘇珊筠、蔡宛庭、康仕仲(2012)。特殊生融合玩中學機器人科普課程。Journal of Information Technology and Applications, 4(2), 94-99。
    曾建銘(2015)。21世紀評量的發展趨勢。教育脈動,1,156-164。doi:10.6320/FJM.2000.4(1).11
    曾義智(2006)。應用機器人於程式設計教學—實體機器人與模擬軟體使用成效比較(未出版之碩士論文)。臺灣師範大學資訊教育學系,臺北。
    游鎮嘉(2006)。應用史賓機器人於英語教室作為教師之教學伙伴(未出版之碩士論文)。國立中央大學資訊工程學系,桃園。
    程遠茜(2016)。PISA 2015:數學、科學全球第4、閱讀滑落第23,臺灣學生欠實作能力。2019年11月23日,取自https://fl ipedu.parenting.com.tw/article/2977
    黃士淵(2011)。以機器人教學模組建立高中本位課程之研究(未出版之碩士論文)。國立彰化師範大學機電工程學系,彰化縣。
    黃元彥、劉旨峰、林俊閎、蔡宗良、黃瓊葦(2011,11月)。學徒制中的知識分享與流通:探討七年級中學生於機器人學習環境下的社群文化實踐。台灣數位學習發展研討會(TWELF)。臺北:東吳大學。
    黃元彥、劉旨峰(2017,6月)。偏鄉機器人合作學習活動設計─以南投縣偏鄉中學機器人社團為例。論文發表於第二十一屆全球華人電腦教育應用大會(GCCCE 2017),北京市。
    黃元彥、劉旨峰、林俊閎(2019)。機器人學習活動中的程式學習困境:以南投縣偏鄉機器人中學社團為例。數位學習科技期刊,11(2),1-35。doi:10.3966/2071260X2019041102001
    黃國鴻、胡瑞城(2011)。運用Lego機器人媒介團體互動與學習-以程式設計為例。靜宜大學人文社會學報,5(2),147-182。
    黃瑞琴(2001)。質的教育研究方法。臺北:心理。
    楊書銘(2008)。Scratch程式設計對六年級兒童邏輯推理能力、問題解決能力及創造力的影響(未出版之碩士論文)。臺北市立教育大學數學資訊教育教學研究所,臺北市。
    楊書銘、賴阿福、蔡俊明(2008)。兒童Scratch程式設計課程之開發與研究。載於臺北市97年度資訊教育人員國際交流參訪團教師論壇作品集(128-143)。臺北市。
    楊朝陽、康仕仲、陳彥甫、林喬茵、王嫊淩、林怡萱(2018)。以「設計導向學習」模式初探智齡設計課程。科學教育學刊,2018,第二十六卷特刊,399-418。doi:10.6173/CJSE.201812/SP_26.0002
    經濟部人才快訊(2011)。史丹佛大學設計創新及跨領域人才培育方案:ME310。人才快訊電子報。2019年11月23日,取自http://itriexpress.blogspot.tw/2011/10/me310.html
    葉重新(2017)。教育研究法(第三版)。臺北:心理出版。
    資策會(2011)。教育機器人不只在未來。2019年11月23日,取自http://newsletter.teldap.tw/news/InsightReportContent.php? nid=4273&lid=489
    趙貞怡(2013)。原住民學童在電腦樂高機器人課程中的創造力與團隊合作能力。教育實踐與研究,26(1),33-62。
    趙嘉浩、梁至中、蔡孟蓉(2017)。機器人課程教材鷹架對高中生未來關鍵學習能力的影響。數位學習科技期刊,9(3),95-114。
    劉明洲(2017)。創客教育、運算思維、程式設計~幾個從「想」到「做」的課程與教學設計觀念。臺灣教育評論月刊,6(1),138-140。
    劉蔚之、彭森明(2008)。歐盟「關鍵能力」教育方案及其社會文化意涵分析。課程與教學,11(6),51-78。doi:10.6384/CIQ.200804.0051
    歐用生(1999)。教師專業成長。臺北:師大書苑。
    潘志傑(2009)。應用樂高機器人於人工智慧教育之教案設計、教學評量及支援教學平臺輔助工具開發之研究(未出版之碩士論文)。國立屏東科技大學資訊管理系,屏東縣。
    潘培鈞、賴阿福(2014)。應用多元學習策略於Scratch程式設計課程對於五年級學童問題解決能力之影響。國教新知,61(4),46-63。doi:10.6701/ TEEJ.201412_61(4).0005
    蔡育融(2013)。應用App Inventor於高中程式設計教學之個案研究機器人輔助程式設計學習之研究(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。
    蔡孟憲(2010)。Scratch程式設計對國小五年級學生幾何概念及邏輯推理能力的影響(未出版之碩士論文)。私立開南大學資訊學院研究所,桃園市。
    蔡政宏(2011)。實現自閉症孩童之互動式機器人教學系統(未出版之碩士論文)。國立交通大學電控工程學系,新竹。
    蔡崇華(2019)。中小學生學習程式設計動機之研究(未出版之碩士論文)。2019年11月23日,取自華藝線上圖書館系統。doi:10.6345/THE.NTNU.EMBA.021.2019.F08
    蔡清田(2005)。課程評鑑之規劃取向與學校課程評鑑之途徑。教育研究與發展期刊,1(1),79-105。
    蔡清田(2011)。素養:課程改革的DNA。臺北市:高等教育。
    蔡錦豐(2009)。LEGO MINDSTORMS 提升國小學童問題解決能力與科學態度之研究(未出版之碩士論文)。臺東大學教育學系教學科技碩士班,臺東。
    課程及教學研究中心(2016)。新課綱「程式設計」,學邏輯解問題。國家教育研究院電子報。2019年12月4日,取自http://epaper.naer.edu.tw/print.php?edm_no=134&content_no=2672
    鄭呈皇(2007)。他發明了Apple電腦,他給iPhone打70分蘋果傳奇背後的影子創辦人。商業周刊。2020年3月23日,取自https://www.businessweekly.com.tw/Archive/Article?StrId=27769
    鄭國明、王仁俊(2017)。國中小學自造教育發展與現況。中等教育,68(2),116-126。doi:10.6249/SE.2017.68.2.09
    鄭婷方(2014)美國「一小時學程式」熱潮延燒全球。遠見雜誌,340。2019年11月23日,取自https://www.gvm.com.tw/article/19757
    蕭佳明、黃瑛綺(2012)。樂高機器人應用於科學與創意教育市場創業之研究。遠東學報,29(3),375-386。
    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。
    謝亞錚(2009)。機器人輔助程式設計學習之學習成效與學生心智模型探討(未出版之碩士論文)。臺灣師範大學資訊教育學系,臺北。
    簡清華、陳雅萍、葉國平(2009)。智慧型機器人系統融入國小學生數學解題教學之研究。行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告(NSC 97-2511-S-153- 002)。屏東市:國立屏東教育大學數理教育研究所。
    羅民諭(2016)。進擊的全民寫程式!你今天coding了嗎﹖2019年11月23日,取自https://cycu-me.blogspot.com/2016/06/
    蘇文鈺(2016)。孩子留鄉創業,也能與世界接軌。親子天下。2019年11月23日,https://topic.parenting.com.tw/issue/2016/coding/article-6.html
    Adams, B. S., Freeman, A., Giesinger, H. C., Cummins, M., & Yuhnke, B. (2016). NMC/CoSN Horizon Report: 2016 K-12 Edition. October 12, 2019, Retrieved from https://www.learntechlib.org/p/173568/
    Ananiadou, K., & Claro, M. (2009). 21st century skills and competences for new millennium learners in OECD countries. October 12, 2019, Retrieved from http://dx.doi. org/10.1787/218525261154
    Anderson, M., Kirsner, K., Macleod, C., Maybery, M., O'brien-Malone, A., & Speelman, C. (1998). Implicit and explicit mental processes: Lawrence Erlbaum Associates, Mahwah. N. J.: Lawrence Erlbaum Associates.
    Bancroft, P., & Roe, P. (2003). A web based environment for learning to program. Paper presented at the 26th Australasian computer science conference, New South Wales, Australia.
    Barak, M., & Zadok, Y. (2009). Robotics projects and learning concepts in science, technology and problem solving. International Journal of Technology And Design Education, 19(3), 289-307.
    Barker, B. S., & Ansorge, J. (2007). Robotics as means to increase achievement scores in an informal learning environment. Journal of Research on Technology in Education, 39(3), 229-243.
    Basoeki, F., Dalla Libera, F., Menegatti, E., & Moro, M. (2013). Robots in education: New trends and challenges from the Japanese market. Themes in Science and Technology Education, 6(1), 51-62.
    Beer, R. D., Chiel, H. J., & Drushel, R. F. (1999). Using Autonomous Robotics to Teach Science and Engineering. Communications of the ACM, 42(6), 85-92.
    Benitti, F. B. V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers & Education, 58(3), 978-988.
    Bertacchini, F., Bilotta, E., Pantano, P., & Tavernise, A. (2012). Motivating the learning of science topics in secondary school: A constructivist edutainment setting for studying Chaos. Computers & Education, 59(4), 1377-1386.
    Blank, D. (2006). Robots make computer science personal. Communications of the ACM, 49(12), 25-27.
    Bloom, B. S., Engelhart, M. D., Furst, E. J., Hill, W. H., & Krathwohl, D. R. (1956). Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals. Handbook 1: Cognitive domain. New York, NY: David McKay.
    Bravo, C., Marcelino, M. J., Gomes, A. J., Esteves, M., & Mendes, A. J. (2005). Integrating educational tools for collaborative computer programming learning. Journal of Universal Computer Science, 11(9), 1505-1517.
    Bredo, E. (1994). Reconstructing educational psychology: Situated cognition and Deweyian pragmatism. Educational Psychologist, 29(1), 23-35. doi:10.1207/ s15326985ep2901_3
    Brooks, R. (1983). Towards a theory of the comprehension of computer programs. International Journal of Man-Machine Studies, 18(6), 543-554.
    Brusilovsky, P., Calabrese, E., Hvorecky, J., Kouchnirenko, A., & Miller, P. (1997). Mini-languages: a way to learn programming principles. Education and Information Technologies, 2(1), 65-83.
    Cañas J. J., Bajo M. T., & Gonzalov P. (1994). Mental models and computer programming. International Journal of Human-Computer Studies, 40(5), 795-811.
    Carbonaro, M., Cutumisu, M., Duff, H., Gillis, S., Onuczko, C., Siegel, J. et al. (2008). Interactive story authoring: A viable form of creative expression for the classroom. Computers & Education, 51(2), 687-707.
    Casad, B. J., & Jawaharlal, M. (2012, June), Learning through Guided Discovery: An Engaging Approach to K-12 STEM Education. Paper presented at 2012 ASEE Annual Conference & Exposition, San Antonio, Texas. October 12, 2019, Retrieved from https://peer.asee.org/21643
    Chang, C. W., Lee, J. H., Wang, C. Y., & Chen, G. D. (2010). Improving the authentic learning experience by integrating robots into the mixed-reality environment. Computers & Education, 55(4), 1572-1578.
    Chen, G., Shen, J., Barth-Cohen, L., Jiang, S., Huang, X., & Eltoukhy, M. (2017). Assessing elementary students’ computational thinking in everyday reasoning and robotics programming. Computers and Education, 109, 162-175. doi:10.1016/j.compedu.2017.03.001
    Clement, J. M. (2004). A Call for Action (Research): Applying Science Education Research to Computer Science Instruction. Computer Science Education, 14(4), 343-364.
    Cooper, S., Dann, W., & Pausch, R. (2003). Using Animated 3D Graphics to Prepare Novices for CS1. Computer Science Education, 13(1), 3-30.
    Costelloe, E. (2004). Teaching Programming The State of the Art. CRITE Technical Report.
    Cox, K. R. & Clark, D. (1994). Computing models that empower students. Computer Education, 24(4), 277-284.
    Dagdilelis, V., Sartatzemi, M., & Kagani, K. (2005, July). Teaching (with) Robots in Secondary Schools: some new and not-so-new Pedagogical problems. Paper presented at Advanced Learning Technologies, 2005. ICALT 2005. Fifth IEEE International Conference on (pp. 757-761). IEEE.
    Danny, H. (2000). Digital Game-Based Learning for Kids and Students. Digital game-based learning: St. Paul, Minn.: Paragon House.
    Davis, M., Hawley, P., McMullan, B., & Spilka, G. (1997). Design as a catalyst for learning. Alexandria, VA.: Association for Supervision and Curriculum Development.
    Dede, C. (2010). Comparing frameworks for 21st century skills. 21st Century Skills: Rethinking How Students Learn, 20, 51-76.
    Deek, F., Kimmel, H., & McHugh, J. A. (1998). Pedagogical Changes in the Delivery of the First-Course in Computer Science: Problem Solving, Then Programming. Journal of Engineering Education, 87(3), 313-320.
    Dewey, J. (1933). How we think: A restatement of the relation of refl ective thinking to the educative process. Boston, MA: D. C. Heath and Company.
    Duke, R., Salzman, E., Burmeister, J., Poon, J., & Murray, L. (2000, 12). Teaching programming to beginners - choosing the language is just the first step. In Ainslie E. Ellis (Ed), ACE00: Fourth Australian Computing Education Conference (pp. 79-86). Melbourne Australia.
    Dym, C. L., Agogino, A. M., Eris, O., Frey, D. D., & Leifer, L. J. (2005). Engineering design thinking, teaching, and learning. Journal of Engineering Education, 94(1), 103-120.
    Elder, L., & Paul, R. (2002). Critical thinking: Teaching students how to study and learn (Part II). Journal of Developmental Education, 26(2), 34-35.
    Fernaeus, Y., Kindborg, M., & Scholz, R. (2006). Programming and tools: Rethinking children's programming with contextual signs. Conference on Interaction Designand Children IDC '06, June 7-9, Tampere, FL.
    Fiorini, P. (2005). LEGO kits in the lab. IEEE Robotics & Automation Magazine, 12(4). October 24, 2019, Retrieved from http://ieeexplore.iee
    e.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=01577016
    Flavell, J. H. (1976). Metacognitive aspects of problem solving. In L. B. Resnick (Ed.), The nature of intelligence (pp. 231-235). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.
    Flowers, T. R., & Gossett, K. A. (2002). Teaching problem solving, computing, and information technology with robots. Journal of Computing Sciences in Colleges, 17(6), 45-55.
    Funkhouser, C. P. (1993). The influence of problem solving software on student attitudes about Mathematics. Journal of Research on Computing in Education, 25(3), 339-346.
    Gómez Puente, S. M. (2014). Design-based learning: Exploring an educational approach for engineering education. North Brabant, The Netherlands: Technische Universiteit Eindhoven.
    Govender, I., & Grayson, D. (2006). Learning to program and learning to teach programming: A closer look. In E. Pearson & P. Bohman (Eds.), Proceedings of World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia and Telecommunications 2006 (pp. 1687-1693). Chesapeake: VA: AACE.
    Grover, S., & Pea, R. (2013). Computational thinking in K-12: A review of the state of the field. Educational Researcher, 42(1), 38-43.
    Hadjerrouit, S. (2008). Towards a blended learning model for teaching and learning computer programming: A case study. Informatics in Education, 7(2), 181-210.
    Halpern, D. F. (1998). Teaching critical thinking for transfer across domains: Disposition, skills, structure training, and metacognitive monitoring. American Psychologist, 53(4), 449-455. doi:10.1037/0003-066x.53.4.449
    Halpern, D. F. (2014). Thought and knowledge: An introduction to critical thinking (5th ed.). New York, NY: Psychology Press.
    Hartree, D. R. (1950). Automatic Calculating Machines. Mathematical Gazette, 34, 241-252.
    Heise, D. (2006). Asserting the inherent benefits of hands-on laboratory projects vs. computer simulations. Journal of Computing Sciences in Colleges, 21(4), 104-110.
    Hmelo, Holton, & Kolodner (2000). HMELO-SILVER C E, DUNCAN R G, CHINN C A. Scaffolding and achievement in problem-based and inquiry learning: a response to Kirschner, Sweller, and Clark (2006). Educational psychologist, 42(2), 99-107.
    Hooper, C., Carr, L. A., Davis, H. C., Millard, D. E., White, S. A., & Wills, G. B. (2007). Ann Ann and AnnAnn. Net: Tools for Teaching Programming. Journal of Computers, 2(5), 9-16.
    Huang, Z., Peng, A., Yang, T., Deng, S., & He, Y. (2020). A Design-Based Learning Approach for Fostering Sustainability Competency in Engineering Education. Sustainability 2020, 12(7), 2958.
    Hvorecky, J., Kouchnirenko, A., & Miller, P. (1997). Mini-languages: a way to learn programming principles. Education and Information Technologies, 2(1), 65-83.
    Jenkins, T. (2002). On the difficulty of learning to program. Proceedings of 3rd LTSN-ICS Conference, Leeds, UK.
    Johnson, D. W. & Johnson, R. T. (1999). Learning Together and Alone: Cooperative, Competitive, and Individualistic Learning (5th ed.). Boston: Allyn and Bacon.
    Jones, L. (2007). The student-centered classroom. New York, NY: Cambridge University Press.
    Jorgen, L. & Thomas, H. (2007). Does lego training stimulate pupils’ ability to solve logical problems? Computers & Education, 49, 1097-1111.
    Karahoca, D., Karahoca, A. & Uzunboylu, H. (2011). Robotics teaching in primary school education by project based learning for supporting science and technology courses. Procedia Computer Science, 3, 1425-1431.
    Kehoe, C., Stasko, J., & Taylor, A. (2001). Rethinking the evaluation of algorithm animations as learning aids: An observational study. IJHCS, 54(2), 265-284.
    Kelleher, C., & Pausch, R. (2005). Lowering the barriers to programming: a survey of programming environments and languages for novice programmers. ACM Computing Surveys, 37(2), 83-137.
    Kim, H., Choi, H., Han, J., & So, H. J. (2012). Enhancing teachers' ICT capacity for the 21st century learning environment: Three cases of teacher education in Korea. Australasian Journal of Educational Technology, 28(6), 965-982.
    Klassner, F. (2002, February). A case study of LEGO Mindstorms'™ suitability for artificial intelligence and robotics courses at the college level. Paper presented at ACM SIGCSE Bulletin, ACM.
    Kwan, Y., & Wong, A. (2015). Effects of the constructivist learning environment on students’ critical thinking ability: Cognitive and motivational variables as mediators. International Journal of Educational Research, 70, 68-79.
    Lahtinen, E., Ala-Mutka, K., & Jarvinen, H. M. (2005). A study of the difficulties of novice programmers. ACM SIGCSE Bulletin, 37(3), 14-18.
    Lavonen, Jari M., Meisalo, Veijo P., Lattu, M., & Sutinen, E. (2003). Concretising the programming task: a case study in a secondary school. Computers & Education, 40(2), 115-135.
    Lawhead, P. B., Duncan, M. E., Bland, C. G., Goldweber, M., Schep, M., & Barnes, D. J. (2003). A road map for teaching introductory programming using LEGOc mindstorms robots. Annual Joint Conference Integrating Technology into Computer Science Education, 191-201.
    Lego Engineering (2011). October 26, 2019, Retrieved from http://legoengineering.com/
    Levine, T. (2002). Stability and change in curriculum evaluation. Studies in Educational Evaluation, 28(1), 1-33.
    Lewin, K. (1946). Action research and minority problems. Journal of Social Issues, 2(4), 34-46.
    Lindh, J., & Holgersson, T. (2007). Does lego training stimulate pupils’ ability to solve logical problems? Computers & Education, 49(4), 1097-1111.
    Linge, N., & Parsons, D. (2006). Problem-based learning as an effective tool for teaching com- puter network design. IEEE Transactions on Education, 49(1), 5-10.
    Linn, M. C. & Dalbey, J. (1989). Cognitive consequences of programming instruction. In E. Soloway & J.C. Spohrer (Eds.), Studying the novice programmer (pp.57-81). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.
    Linn, M. C., & Clancy, M. J. (1992). The case for case studies of programming problems. Communications of the ACM, 35(3), 121-132.
    Liu, A., Newsom, J., Schunn, C., & Shoop, R. (2013). Students learn programming faster through robotic simulation. Tech Directions, 72(8), 16-19.
    Liu, E. Z. F., Lin, C. H., & Chang, C. S. (2010). Student satisfaction and self-efficacy in a cooperative robotics course. Social Behavior and Personality, 38(8), 1135-1146.
    Ma, J., & Nickerson, J. V. (2006). Hands-on, simulated, and remote laboratories: A comparative literature review. ACM Computing Surveys (CSUR), 38(3).
    Magin, D. (2000). Engineering students' understanding of the role of experimentation. European Journal of Engineering Education, 25(4), 351-358.
    Malan, D. J., & Leitner, H. H. (2007). Scratch for budding computer scientists. ACM SIGCSE Bulletin, 39(1), 223-227.
    Mannila, L., Peltomäki, M., & Salakoski, T. (2006) What about a simple language? Analyzing the difficulties in learning to program. Computer science education, 16(3), 211-227.
    Mayer, R. E. (1998). Cognitive, metacognitive, and motivational aspects of problem solving. Instructional Science, 26(1-2), 49-63.
    McDowell, C., Werner, L., Bullock, H., & Fernald, J. (2006). Pair Programming Improves Student Retention, Confidence, and Program Quality. Communications of the ACM, 49(8), 90-95.
    McIver, L. (2000). The effect of programming language on error rates of novice programmers. 12th Annual Workshop of Psychology of Programmers Interest Group (PPIG), 181-192.
    McNerney, T. S. (2004). From turtles to tangible programming bricks: explorations in physical language design. Personal and Ubiquitous Computing, 8(5), 326-337.
    ME310 (2010). About 310. October 12, 2019, Retrieved from http://web.stanford.edu/group/me310/me310_2018/about.html
    Mehalik, M. M., & Schunn, C. (2006). What constitutes good design? A review of empirical studies of design processes. International Journal of Engineering Education, 22(3), 519-532.
    Mehalik, M. M., Doppelt, Y., & Schuun, C. D. (2008). Middle-school science through design-based learning versus scripted inquiry: Better overall science concept learning and equity gap reduction. Journal of Engineering Education, 97(1), 71-85.
    Miglino, O., Lund, H. H., & Cardaci, M. (1999). Robotics as an Educational Tool. Journal of Interactive Learning Research, 10(1), 25-47.
    Mitnik, R., Recabarren, M., Nussbaum, M., & Soto, A. (2009). Collaborative robotic instruction: A graph teaching experience. Computers & Education, 53(2), 330-342.
    Nelson, D. (2006). The 6 ½ steps of Backwards Thinking™. October 12, 2019, Retrieved from http://www.cpp.edu/~dnelson/methodology/6.5steps.html
    Newell, W. H. (2007). Decision making in interdisciplinary studies. In G. Morçöl (Ed.), Handbook of Decision Making (pp. 245-264). New York: CRC.
    Nhem, L. (2015). Descriptive case study: Teachers’ application of DBL principles toward creating a common core-aligned curriculum. (Doctoral dissertation).
    Norris, S. P. (1985). Synthesis of research on critical thinking. Educational Leadership, 42(8), 40-45.
    Papert, S. (1980). Mindstorms: Children, computer, and powerful ideas. New York: Basic Books.
    Papert, S. (1993). The children’s machine: Rethinking school in the age of the computer. BasicBooks, New York, NY.
    Parsons, D. & Haden, P. (2007). Programming Osmosis: Knowledge Transfer from Imperative to Visual Programming Environments. October 12, 2019, Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/2285259
    06
    Partnership for 21st Century Skills. (2019). Framework for 21st century learning. October 12, 2019, Retrieved from http://www.battelleforkids.or
    g/learning-hub/learning-hub-item/framework-for-21st-century- learning
    Perkins, D., Schwartz, S., & Simmons, R. (1988). Instructional strategies for the problems of novice programmers. In R.E. Mayer (Ed.), Teaching and learning computer programming (153-178). Hillsdale, N.J.: Lawrence Erlbaum.
    Piteira, M., & Costa, C. (2013) Learning Computer Programming: Study of difficulties in learning programming. International Conference on Information Systems and Design of Communication, ACM Lisbon, Portugal.
    Puntambekar, S. & Kolodner, J. L., (1998). The Design Diary: A Tool to Support Students in Learning Science by Design. October 12, 2019, Retrieved from https://www.cc.gatech.edu/projects/lbd/htmlpubs/ddtools
    upport.html
    Qin, Z., Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (1995). Cooperative versus competitive efforts and problem solving. Review of Educational Research, 65(2), 129-143. doi:10.3102/00346543065002129
    Reichert, R., Nievergelt, J., & Hartmann, W. (2001). Programming in schools-why, and how ? In C. Pellegrini (Ed.), A. Jacquesson (Hrsg.): Enseigner l'informatique (pp 143-152). Georg Editeur Verlag, 2001.
    Resnick (2013). Learn to Code, Code to Learn. October 12, 2019, Retrieved from https://www.edsurge.com/news/2013-05-08-learn-to-code-code-to-l
    earn
    Rosa R. (2016). Design-Based Learning: A Methodology for Teaching and Assessing Creativity. December 25, 2019, Retrieved from http://hdl.handle.net/10211.3/177936
    Royal Society (2012). Shut Down or Restart? The Way Forward for Computing in UK Schools. December 25, 2019, Retrieved from https://royalsociety.org/~/media/education/computing-in-schools/2012-01-12-computing-in-schools.pdf
    Royalty, A. (2018). Design-based Pedagogy: Investigating an emerging approach to teaching design to non-designers. Mechanism and Machine Theory, 125, 137-145.
    Sargent, R., Resnick, M., Martin, F., & Silverman, B. (1996). Building and learning with programmable brick. Constructionism in Practice. Mahwah NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
    Schollmeye, M. (1996). Computer programming in high school vs. college. ACM SIGCSE Bulletin, 28, 378-382.
    Schwab, J. (1960). Enquiry, the science teacher, and the educator. The Science Teacher, 27, 6-11.
    Slavin (1983). Cooperative learning. New York: Longman.
    Smith, D. C., Cypher, A., & Tesler, L. (2000). Novice programming comes of age. Communications of the ACM, 43(3), 75-81.
    Soloway, E. (1986). Learn To Program: Learning To Construct Mechanisms And Explanations. Communications of the ACM, 29(9), 850-858.
    Spohrer, J. C., & Soloway, E. (1986). Novice Mistakes: Are The Folk Wisdom Correct? Communications of the ACM, 29(7), 624-632.
    Stringer, E. T. (1996). Action research: A handbook for practitioners. Thousand Oaks, CA: Sage.
    Stephenson, C., Gal-Ezer, J., Haberman, B., & Verno, A. (2005). The New Educational Imperative: Improving High School Computer Science Education. June 10, 2019, Retrieved from http://csta.acm.org/Publication
    s/White_Paper07_06.pdf.
    Stokholm, M. (2014, September). Problem based learning versus design thinking in team based project work. Paper presented at the Proceeding of the 16th International conference on Engineering and Product Design Education, Design Education and Human Technology Relations. Enschede, The Netherlands.
    Tanaka, F., Cicourel, A., & Movellan, J. R. (2007). Socialization between toddlers and robots at an early childhood education center. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(46), 17954-17958.
    Tomek, I. (1982). Josef, the robot. Computers & Education, 6(3), 287- 293.
    Treffinger, D. J., & Isaksen, S. G. (2005). Creative problem solving: The history, development, and implications for gifted education and talent development. Gifted Child Quarterly, 49(4), 342-353. doi:10.1177/001698620504900407
    Tsai, M.-J., Liang, J.-C., Hou, H.-T., & Tsai, C.-C. (2015). Males are not as active as females in online discussion: Gender differences in face-to-face and online discussion strategies. Australasian Journal of Educational Technology, 31(3), 263-277. doi: 10.14742/ajet.1557
    van Merriënboer, J. J. G. (1997). Training complex cognitive skills: A four-component instructional design model for technical training. Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology
    Volet, S. E. & Lund, C. P. (1994). Metacognitive instruction in introductory computer programming: A better predictor of achievement than traditional factors. Journal of Educational Computing Research, 10(4), 283-314.
    Vygotsky, L. S. (1978). Mind in society: The development of higher psychological process. Cambridge, MA: Harvard University Press.
    Weiner, J. (2011). Is there a difference between critical thinking and information literacy? A systematic review 2000-2009. Journal of Information Literacy, 5(2), 81-92.
    Weintrop, D. (2015). Blocks, text, and the space between: The role of representations in novice programming environments. IEEE Symposium on Visual Languages and Human-Centric Computing (VL/HCC), 301-302, 2015.
    Wijnen, W. H. F. W. (2000). Towards design-based learning. Eindhoven, The Netherlands: Eindhoven University of Technology.
    Williams, A. B. (2003). The qualitative impact of using LEGO MINDSTORMS robots to teach computer engineering. IEEE Transactions on Education, 46(1), 206. doi:10.1109/TE.2002.808260
    Wing, J. M. (2006). Computational Thinking, Commun. ACM, 49(3), 20-33.
    Winslow, L. E. (1996). Programming pedagogy: A psychological overview. SIGCSE Bulletin, 28, 17-22.
    White, J. A. (1997). Teaching adult novices to program with Visual Basic. Computer Science Education, 12(2), 15-19.
    Yánez-Aldecoa, C., Okada, A., & Palau, R. (2015). New learning scenarios for the 21st century related to education, culture and techonology. Revista de Universidad y Sociedad del Conocimiento, 12(2), 87-102. doi:10.7238/rusc.v12i2.2454
    Yazir, Y. O, Lonergan, S., Coady, Y. & Gunion, K. (2007). Looking Through a Glass Onion: Transparent Layers for Concrete Abstractions.Process in OO Pedagogy (OOPSLA '07 Workshop - October 21, 2007 - Montreal, QC, CANADA).

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