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研究生:林冠安
研究生(外文):Guan-An Lin
論文名稱:以自動化的引導式教學法幫助學生學習鍊結串列的基本概念 - 一個初步的探討
論文名稱(外文):Use of an Automated Cognitive Mentor for Learning Basic Linked List Concepts - A Preliminary investigation
指導教授:夏延德夏延德引用關係
指導教授(外文):Yen-Teh Hsia
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:資訊工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:43
中文關鍵詞:迷思概念自動化蘇格拉底對話鍊結串列
外文關鍵詞:Misconceptionlinked listSocratic dialog
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學習寫程式對於程式語言的初學者來說,是一項困難的挑戰,尤其是在加入了陣列、結構(struct)和鏈結串列(linked-list)的部分後,這些概念的加入會讓程式的結構更加複雜,使得學生更加難以掌握它的運作。
這些複雜且抽象的章節在程式語言的教學中,學生們往往會在初學的過程中產生迷思概念(misconception),不僅影響了當下認知的建立,更會阻礙他們往後的學習。
矯正這些迷思概念,是學生建構正確認知必須要歷經的途徑。然而,單純的給予標準答案的方式,對於校正學生這些誤解的幫助非常有限,因此我們需要有別於傳統教學方式的方法。
蘇格拉底對話法(Socratic dialogue)對於澄清這些誤解並促進反思從而建構正確知識有很大的幫助,然而這種一對一一問一答的教學方式是難以作為常態教學實現的。
因此本研究針參考了蘇格拉底對話的精神,針對鍊結串列的迷思概念設計了這個引導式教學的方法,希望能夠以系統自動化的方式幫助學生矯正他們在學習中所產生的迷思概念。
For novices, it is a great challenge to learn to program, especially when there are arrays, records and/or linked lists involved. Concepts of arrays, records, and linked lists are not so easy to grasp, making it hard for novices to come up with correct programs. This is especially the case with linked lists.

When novices learn new concepts, they may form misconceptions. These misconceptions not only make the construction of programming knowledge difficult but also hinder their learning of subsequent programming concepts.

To help novices correct their misconceptions, the use of direct teaching may not be very helpful. A better way of helping novices to correct their misconceptions may be to use Socratic dialogues.

When conducting a Socratic dialog with a novice, it is important that the novice must find his/her misconceptions all by him/herself. That is, only the necessary guidance is given, so that the novice will find contradictions in his/her reasoning, which is then followed by necessary corrective measures, again with the help of further guidance.

To use Socratic dialogs, however, there is a big problem that must be overcome, and the problem has to do with the fact that a teacher can handle only one student at a time. When there are many (say, 40 or even 80) students that need to be helped, the teacher will have problems using Socratic dialogs to help them.

One solution to this situation is to use a computer system with embedded dialogs in it. Whenever the user (a student) gives an input to the system, the system always have a pre-designated answer for it, an answer that is reminiscent of a Socratic-styled answer.

In this thesis, we investigate the use of such a computerized approach to help students correct their misconceptions of linked list processing. We focus on a very narrow domain - the domain of linked list traversal, node deletion, and node insertion, and we prove that our approach is somewhat effective in helping learners correct their misunderstandings.
目錄

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 V
表目錄 VI
第一章 序論 1
第一節 研究動機 1
第二節 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
第一節 蘇格拉底對話(Socratic dialogue) 3
第二節 探索式教學法(inquiry teaching method) 3
第三章 引導式教學系統 5
第一節 系統介紹 5
第二節 系統運作與介面 10
第四章 實驗規劃 22
第一節 實驗對象 22
第二節 實驗流程 22
第五章 結果與討論 24
第一節 學習成就分析 24
第二節 討論 33
第六章 結論 35
第七章 參考文獻 36


圖目錄

圖3-1 題目樹結構範例 7
圖3-2 題目類型與題目流程結構 8
圖3-3 由第二階段開始的題目流程圖 9
圖3-4編號100 第二階段 該段code運作後,鍊結串列會如何改變? 10
圖3-5 答案選項 11
圖3-6編號101 第二階段 詢問迴圈第一圈 12
圖3-7編號102 第3階段 左pointer:head確認 12
圖3-8編號103 第4階段 指標基礎概念訓練 13
圖3-9編號104第3階段 右pointer:head -> next確認 13
圖3-10編號105第4階段指標概念訓練 14
圖3-11編號106第3階段 pointer assignment 14
圖3-12編號108 運行結果圖 15
圖3-13 編號1 第1階段:哪段code填入能達到題目要的效果? 16
圖3-13 編號13第2階段 code:temp = walker -> next運行後該是哪張圖? 17
圖3-14編號18 第3階段 左pointer:temp確認 18
圖3-15編號36 第4階段 指標基礎概念訓練 18
圖3-16編號19 第3階段 右pointer :walker -> next 確認 19
圖3-17編號37 第3階段 直接指標walker確認 19
圖3-18編號20 第3階段 pointer assignment 20
圖3-19編號48 code運行完後的鍊結串列示意圖 21
圖4-1 實驗流程 22


表目錄

表5-1 前測分數之描述性統計 24
表5-2前測分數之變異數同質性量表 24
表5-3 前測分數之ANOVA分析表 25
表5-4 後測分數之描述性統計 25
表5-5後測分數之變異數同質性量表 25
表5-6 後測分數之ANOVA分析表 26
表5-7 分組高分群 前測分數之描述性統計 26
表5-8分組高分群 前測分數之變異數同質性量表 26
表5-9 分組高分群 前測分數之ANOVA分析表 27
表5-10 分組高分群 後測分數之描述性統計 27
表5-11分組高分群 後測分數之變異數同質性量表 27
表5-12 分組高分群 後測分數之ANOVA分析表 28
表5-13 分組中分群 前測分數之描述性統計 28
表5-14分組中分群 前測分數之變異數同質性量表 28
表5-15 分組中分群 前測分數之ANOVA分析表 29
表5-16 分組中分群 後測分數之描述性統計 29
表5-17分組中分群 後測分數之變異數同質性量表 29
表5-18 分組中分群 後測分數之ANOVA分析表 30
表5-19 分組低分群 前測分數之描述性統計 30
表5-20分組低分群 前測分數之變異數同質性量表 30
表5-21 分組低分群 前測分數之ANOVA分析表 31
表5-22 分組低分群 後測分數之描述性統計 31
表5-23分組低分群 後測分數之變異數同質性量表 31
表5-24 分組低分群 後測分數之ANOVA分析表 32
表5-25 高中低分群 前後測兩組間ANCOVA檢定 32
表5-26 剔除簡單部分後 高中低分群 前後測兩組間ANCOVA檢定 33
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