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研究生:葛顯亭
研究生(外文):Ko, Hsien-Ting
論文名稱:自駕車模擬之教學套件設計與開發
論文名稱(外文):Design and Development of Instructional Kits for Simulating Autonomous Car
指導教授:吳正己吳正己引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣師範大學
系所名稱:資訊教育研究所
學門:教育學門
學類:專業科目教育學類
論文出版年:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:自駕車運算思維程式設計
外文關鍵詞:Autonomous carComputational thinkingProgramming
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本技術報告開發一套自駕車教學套件,幫助學生透過設計自駕車程式,以了解自駕車如何偵測環境資訊及規劃路線,因而習得演算法的概念。本技術報告的創新在於,研究者發展的自駕車教學套件,可以讓學生在熟悉的Scratch程式語言平台中,及使用不需高效能的電腦即可進行學習,降低教學成本利於推廣。研發之教學套件有二,包括自駕車套件與地圖套件。自駕車套件可讓學生修改自駕車的偵測範圍、判斷邏輯、行駛參數等的程式碼來完成任務,以訓練學生演算法能力;地圖套件允許教師自行設計與擴充,提升教學設計的彈性。
開發的自駕車教學套件於台北市某國中試用,共有兩班九年級的75位學生參與,教學實施時間為8節課,並收集課堂觀察紀錄、學生專題作業、紙筆測驗、意見回饋等進行分析。使用結果發現,本教學套件有助於學生瞭解自駕車操控原理,且提升學生學習程式設計動機。建議未來自駕車套件應依功能模組區塊化,地圖套件應新增更多種類。此外,教學實施應有妥適規劃,例如:給予學生充分練習與操作時間,設計適當評量測驗、提供足夠範例等。
This report is to develop instructional kits that help students understand how autonomous cars detecting the environments and arranging routes by coding, eventually learning algorithm concepts. The innovation of this report is applying Scratch to develop the instructional kits, enable students to learn the autonomous car concepts with a familiar programming language, and did not require high-performance computers to implement. Therefore, reducing the teaching costs and easier to promote. The instructional kits including an autonomous car kit and a map kit. The autonomous car kit allows students to modify the detection range, conditional judgment, control parameter, and so on to complete tasks accordingly and develop students' algorithm skills. Map kit allows teachers to design and extend the map, enhancing the flexibility of instructional design.
A field test of the autonomous car instructional kits was conducted in a middle school in Taipei City. A total of 75 students from two ninth-grade classes had participated in the instruction for eight weeks. All students' project files, test scores, course feedbacks, as well as class observation records were collected. The results revealed that the instructional kits could help students understand the control principle of autonomous cars and improve their motivation for learning programming. We suggested future studies could divide the autonomous car kit according to functional modules and extend the map kit as well. Besides, the implementation of instructions should be properly planned, for example, arrange sufficient time for students to practice, designing appropriate assessments, and providing more examples.
謝誌 I
摘要 II
目次 IV
表次 VI
圖次 VII
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 技術研發目的 5
第三節 技術開發限制 5
第四節 名詞釋義 6
第二章 文獻探討 7
第一節 運算思維 7
第二節 開放式硬體在教學之應用 8
第三節 模擬軟體在教學之應用 11
第四節 SCRATCH在教學之應用 14
第三章 技術方法與實施 16
第一節 教材設計理念 16
第二節 技術創新 17
第三節 教學套件 19
第四章 自駕車教學套件試用及評估 26
第一節 參與對象 26
第二節 教學活動設計 26
第三節 評估工具 31
第五章 研發技術結果與分析 33
第一節 學習成效分析 33
第二節 學習傾向分析 35
第三節 課堂觀察分析 36
第六章 結論與建議 42
第一節 結論 42
第二節 未來延伸開發建議與展望 43
參考文獻 46
附錄 50
附錄一 教案設計 50
附錄二 學習傾向量表統計分析與分配圖 61
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