臺灣博碩士論文加值系統

演算法對於資訊相關科系的學生來說是一門不可或缺的學科，不管是老師的教學或學生的學習，都必須強調抽象概念的建立和問題解決的能力。透過多媒體與網路科技的輔助，我們整合以Java所設計的互動式演算法動畫，並建構於網際網路上，成為一套完整的演算法輔助學習系統，來幫助學習者學習演算法。這篇論文的主要目的即在評估使用不同演算法輔助學習工具（諸如超媒體網路輔助學習工具、互動式動畫輔助學習工具、傳統講義輔助學習工具）的學習者，在學習演算法時其學習成效是否有顯著的差異？
我們分別對資訊相關科系及非資訊相關科系的大學生從事實驗，藉以評估網路超媒體暨互動式演算法動畫對演算法學習成效之影響。實驗主題包括資料排序方法、二元樹的運算、最小延展樹、最長共同子字串四個演算法。我們將學習者分成三個組別，分別使用不同的演算法輔助學習工具，第一組使用超媒體及互動式動畫；第二組使用互動式動畫；而第三組則採用傳統講義學習工具。為避免因學習型態不同而產生學習成效上的差異，實驗前將學習型態當成實驗的分組依據，將不同學習型態的學習者常態地分佈於三個組別中。學習成效的衡量則分為演算法解題能力、理解能力以及記憶能力三個部份；衡量的方法是採用研究方法中的「實驗法」，並以統計方法中的「單因子變異數分析」（one-way ANOVA）來檢定其實驗假說是否顯著。
研究的結果顯示在解題能力及理解能力方面，三種不同的輔助學習方式有顯著的差異，尤其是在困難度度及複雜度較高的演算法試題上，顯著性更高；而整體看來網路組比動畫組相對於傳統組有更好的輔助學習成效；但是在記憶能力方面，三種不同的輔助學習方式則沒有明顯差異。

The learning of Algorithms is an essential subject for students in computer-related departments. The demands of the construction of abstraction and the abilities of problem solving make the Algorithms a challenging course for both of the teachers and the learners. With the advent of multimedia and networking technologies, we would like to incorporate the Java-based interactive algorithm animations with the hypermedia courseware on the Internet to improve the understanding of Algorithms. The goal of this paper is to evaluate the effect of learning Algorithms with such a hypermedia courseware with animations support on the Internet.
We conduct experiments on students major in computer science and non-computer science respectively. The subjects of our experiments include the algorithms for the sorting problem, binary search tree, minimal spanning tree and longest common sub-sequence. We divide learners into three groups according to the assisted tools they use: (1) hypermedia and animations, (2) animations, and (3) text-based lecture notes. Through a preliminary test, the learning styles of the members in each group are normalized to minimize the learning bias. The measurements of the learning effect consist of the abilities of memorization, solving problems and comprehension. We employ experimentation to measure the learning effect and use the one-way ANOVA to test our experiment hypothesis.
The results of our experiments reveal that there is significant difference in solving problems and comprehension especially on difficult and complex algorithm problems. In general, the assisted effect on group (1) over group (3) is better than that on group (2) over group (3). But there is no significant difference in the memorization ability for all three groups.

第壹章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 2
第二節 研究目的 4
第三節 研究程序 5
第四節 名詞解釋 7
第貳章 文獻探討 8
第一節 互動式多媒體動畫輔助學習 8
第二節 超媒體網路學習環境 13
第三節 演算法動畫系統演進 18
第四節 國內外電腦輔助學習評估結果 29
第五節 演算法動畫輔助學習評估結果 32
第六節 學習型態 34
第參章 研究方法 37
第一節 研究架構 37
第二節 選擇研究方法與設計 39
第三節 研究假說 40
第四節 實驗對象與實驗環境 43
第五節 研究工具 44
第六節 實驗流程 46
第肆章 實驗內容說明 50
第一節 排序方法實驗 50
第二節 二元樹運算實驗 54
第三節 最小延展樹實驗 59
第四節 最長共同子字串實驗 64
第五節 非資訊相關科系實驗 68
第伍章 資料分析 71
第一節 統計方法 71
第二節 研究假說與虛無假設 72
第三節 資訊相關學生學習「排序方法」之探討 74
第四節 資訊相關學生學習「二元樹運算」之探討 76
第五節 資訊相關學生學習「最小延展樹」之探討 78
第六節 資訊相關學生學習「最長共同子字串」之探討 81
第七節 非資訊相關學生學習「最小延展樹」之探討 83
第陸章 結論與建議 86
第一節 演算法問題性質討論 86
第二節 研究結果 88
第三節 研究貢獻 91
第四節 研究限制 93
第五節 未來研究方向 95
參考文獻 97
附錄一： 學習型態量表 102
附錄二： 演算法傳統講義 104
附錄三： 演算法範例練習 119
附錄四： 演算法學習成效評量 122

中文部份
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