臺灣博碩士論文加值系統

本研究結合行動學習與遊戲式學習的特色，發展出一款輔助國小高年級學生學習運算思維的遊戲學習系統－「鳥兒尋寶去」。本研究於系統開發階段回顧了相關研究文獻及分析現有的程式教學軟體、訪談國中及國小教師，以瞭解目前學生的程式運算思維能力並且歸納出開發遊戲的重點，並且依據需求分析結果設計遊戲雛型。
本研究系統評估分為兩個階段，第一階段為專家評鑑，邀請三位專家評鑑系統雛型，透過QUIS量表與半結構式訪談後，整理出專家對系統介面、遊戲內容、題目設計等問題提出的改善建議，並且進行系統修正。第二階段為針對目標使用者的實地施測評鑑，共有49位國小學生使用此系統。學生在玩遊戲前與玩遊戲後皆會填寫程式的相關測驗以及系統態度量表，研究者並且選擇五位學生進行訪談，以了解學生在使用此系統的學習態度及學習成效。
研究結果發現學生對利用本遊戲學習程式運算思維的態度良好，並且對於程式概念的學習成效有顯著的提升。另外分析使用者對於系統可用性的評估結果發現，目標使用者一致認為遊戲操作容易，並且遊戲題目具有挑戰性，且在玩遊戲的過程中能夠學到新的事物。此外，針對系統的關卡數目、遊戲元素、遊戲畫面尚不足，為未來可以改善之部分。
未來研究建議，除了能夠將目標使用者提出的建議予以修正外，也可以將本遊戲當作程式教學的輔助教材，也可以與不同的學習方式比較，以及探究不同遊戲策略者的學習差異。

This study integrates the characteristics of mobile learning and game-based learning to design an App called “Birdy’s Treasure Hunt” to support the upper-grade elementary school students’ learning of computational thinking. To understand students’ capabilities of computational thinking and to set up the focal points of the system design, the author reviewed relevant research literature and available programming-instruction software and interviewed three middle-school and elementary-school teachers at the stage of the needs analysis. According to the results of the needs analysis, the author developed a prototype of the “Birdy’s Treasure Hunt.”
The evaluation includes the expert evaluation and the field trial of target learners. Three experts evaluated the prototype, filled out the QUIS questionnaires, and participated in semi-structured interviews. The author concluded the experts’ suggestions about how to revise the system interface, learning content, test questions and revise the system prototype according to the results of the expert evaluation. To find out learning outcomes and learning experiences of the target learners, 49 upper-grade elementary school students participated in the field trial after the prototype revision. Before and after the trial, the students took the pre- and pro-tests of programming concepts such as variables, selection, and control. Also, all participants filled out an attitude scale after the system trial, and five participants were interviewed to report their game-based learning experiences.
The results show that the students reported positive attitudes toward learning programming concepts via the “Birdy’s Treasure Hunt,” and that their programming concepts significantly improved after playing the game. Additionally, the target learners thought the system is easy to operate and challenging enough to learn, and they generally agreed they can learn programming concepts from playing the game. Besides, they recommended some possible improvements of the game such as adding more levels, integrating more game elements, and improving qualities of the art design.
For future studies, the author suggests the system be revised based on the field-trial results and be employed as supplementary learning materials for formal information-education classes. The system could be compared with other instructional methods in students’ learning outcomes and learning motivation of computational thinking. The learning differences of learners with different strategies during playing the system could also be investigated.

中文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 IV
目錄 V
表次 VIII
圖次 IX
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 4
第三節 章節配置 5
第二章 文獻探討 7
第一節 程式語言與程式教學 7
一、程式教育重要性 7
二、程式語言 9
三、運算思維 10
四、程式教學 12
第二節 遊戲式學習 13
一、遊戲與教育 13
二、遊戲式學習環境開發 16
三、遊戲式程式教學應用 19
第三節 行動學習與程式教學 24
一、行動學習定義 24
二、行動程式教學 26
第三章 研究方法 33
第一節 研究架構 33
第二節 系統開發 35
一、系統開發初期 35
二、系統功能與介面規劃 42
三、工作分析 43
四、雛型設計 46
第三節 系統評鑑 49
一、系統專家評鑑 49
二、目標使用者實地測試 51
第四章 系統評鑑結果 54
第一節 專家評鑑結果 54
一、QUIS量化資料結果 54
二、質性資料分析結果 55
三、系統修正說明 59
第二節 目標使用者實地測試結果 64
一、量化資料結果 65
二、質性資料分析結果 69
第五章 結論與建議 73
第一節 研究結論 73
一、瞭解學生程度與程式教學的困境，歸納出系統開發需求 73
二、發展遊戲式程式學習App之雛型 73
三、評鑑系統雛型之適切性，歸納出系統修正重點並進行修正 74
四、使用此遊戲式程式教學App之學習成效與學習態度 75
第二節 研究限制 76
第三節 研究建議 77
一、系統發展建議 77
二、系統推廣與實施建議 77
三、探討其他層面之影響 77
四、後續研究建議 78
參考文獻 79
中文文獻 79
英文文獻 81
附錄 86
附錄一 需求分析階段之專家訪談大綱 86
附錄二 專家評鑑問卷 88
附錄三 專家評鑑訪談大綱 91
附錄四 實地測試流程 92
附錄五 程式測驗 93
附錄六 目標使用者態度問卷 95
附錄七 目標使用者訪談大綱 98
附錄八 修改後寶箱條件與題目畫面 99
附錄九 遊戲圖片與音樂參考 102

中文文獻
Angela（2014）。人人都該學寫程式的反思：也許我們更該學習的是「電腦思維」。2014年5月20日，取自
2017年第一季全球智慧型手機銷售成長9%（2017）。2017年5月25日，取自http://www.eettaiwan.com/news/article/20170525NT21-2017Q1-worldwide-smartphone-sales
王妍甄（2017）。中部地區行動學習學校實施現況、困難與需求之調查研究。國立臺中教育大學教育學系碩士論文，未出版，臺中市。
王秀鶯（2012）。導入Scratch程式教學對國中生自我效能與學習成就之探究－以程式設計課程為例。人文社會學報，9（1），1-15。
王維聰、王建喬（2011）。數位遊戲式學習系統。科學發展，467，46-51。
丘聖光、林美娟、梅文慧、林淑玲、王鼎中（2009）。創新程式設計課程與教學模式之研發。科學教育月刊，321，2-10。
江妤欣（2016）。淺談行動學習：翻轉[學習力]的突破與困境。臺灣教育評論月刊，5（12），5-8。
吳明隆（2011）。以數位化行動學習迎接新挑戰。T&D飛訊，124，1-21。
吳純萍、劉育辰（2015）。數位遊戲式學習融入國小智能障礙學生數學學習成效之探究。載於銘傳大學舉辦之OSET2015自由軟體與教育科技研討會論文集（頁34-47），臺北市。
李昆翰（2014）。遊戲化的機制與設計。國教新知，61（4），13-21。
李進寶（2016）。ICT萬物論／程式教育普及化…其實不難。2016年6月15日，取自http://www.iii.org.tw/focus/FocusDtl.aspx?f_type=1&f_sqno=V0P1bOxKJEudFjsUjN35Cw__&fm_sqno=12
周文忠、李俊霖（2012）。Scratch教學程式模組設計初探。載於國立屏東教育大學舉辦之數位內容與虛擬學習研討會論文集，屏東縣。
林傑聖、林怡均（2013）。Action Learning到Mobile Learning：淺談行動學習的進化與可能之影響。科學教育月刊，365，19-28。
教育部（2011）。國民中小學九年一貫課程綱要重大議題（資訊教育）。取自http://teach.eje.edu.tw/9CC2/9cc_97.php
教育部（2015）。十二年國民基本教育科技領域課程綱要研修Q&A。取自http://web.cmgsh.tp.edu.tw/mediafile/20290013/knowledge/176/19/248/2015-11-30-11-56-29-nf1.pdf
教育部（2016a）。2016-2020 資訊教育總藍圖。取自http://ws.moe.edu.tw/001/Upload/3/relfile/6315/46563/65ebb64a-683c-4f7a-bcf0-325113ddb436.pdf
教育部（2016b）。十二年國民基本教育課程綱要－科技領域。取自http://www.naer.edu.tw/ezfiles/0/1000/attach/92/pta_10229_131308_94274.pdf
基本概念：程式設計運作方式（2007）。取自https://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/ms172579（v=vs.90）.aspx
張卜文（2013）。數位悅趣式學習系統介面設計的美感對不同先備知識學習者的學習態度與基礎物理學習成效間之影響研究。淡江大學教育科技學系碩士論文，未出版，臺北市。
國家發展委員會（2015）。臺灣2015年個人家戶數位機會調查報告。取自https://goo.gl/9JGaNw
陳文烽、孫春在（2013）。從思考風格探討－一般桌上遊戲與數位桌上遊戲的互動策略-以卡坦島為例。國立交通大學理學院科技與數位學習學程論文，未出版，新竹市。
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，52（1&2），1-21。
陳玟彣（2013）。學習新遊戲的過程與過往遊戲經驗的關係─ 以眼動資料分析。國立交通大學資訊科學與工程研究所碩士論文，未出版，新竹市。
陳羿介（2009）。應用於圖書館導覽的行動遊戲式學習系統之介面設計與評鑑。國立交通大學教育研究所碩士論文，未出版，新竹市。
陳祺祐、林弘昌（2007）。行動學習在教育上的應用與分析。生活科技教育月刊，40（5），31-38。
陳薇暄（2016）。促進國小學童體能與跨學科領域學習之行動遊戲App的設計與開發。教育研究月刊，265，44-63。
游朝煌（2003）。不同合作學習模式問題導向教學對技職校院學生邏輯思考能力與學習成效影響之研究以程式設計為例。國立彰化師範大學工業教育學系博士論文，未出版，彰化市。
程式初學者的失落之鑰－"運算思維"（2015）。2015年6月2日，取自: https://orangeapple.co/articles/%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%98%AF%E9%81%8B%E7%AE%97%E6%80%9D%E7%B6%AD
資策會FIND（2016）。臺灣Z世代之手機娛樂行為解密。取自https://www.find.org.tw/market_info.aspx?n_ID=8857
資策會FIND（2014）。2014臺灣消費者行動裝置暨APP使用行為研究調查報告。取自http://www.iii.org.tw/Press/NewsDtl.aspx?nsp_sqno=1476&fm_sqno=14
楊景盛、林素華、王國華、黃世傑（2011）。認真遊戲課程模組發展與評估—以人體內分泌系統為例。課程與教學，14（1），199-231。
鄭玉芬（2006）。教育性數學遊戲網站評鑑準則之研究。國立交通大學理學院科技與數位學習學程論文，未出版，新竹市。
盧姝如、朱慶雄、盧昉暄（2013）。數位化桌上遊戲創新學習模式之開發設計-以國小中年級生海洋教育為例。國民教育，53（4），45-55。
蘇怡如、彭心儀、周倩（2004）。行動學習之定義與要素，教學科技與媒體，70，4-14。
蘇榮章（2006）。數位教育遊戲設計與評估指標之研究。國立政治大學資訊管理研究所碩士論文，未出版，臺北市。

英文文獻
Arnab, S., Brown, K., Clarke, S., Dunwell, I., Lim, T., Suttie, N., & De Freitas, S. (2013). The development approach of a pedagogically-driven serious game to support Relationship and Sex Education (RSE) within a classroom setting. Computers & Education, 69, 15-30.
Baran, E. (2014). A review of research on mobile learning in teacher education. Journal of Educational Technology & Society, 17(4), 17-32.
Brennan, K., & Resnick, M. (2012, April). New frameworks for studying and assessing the development of computational thinking. Paper presented at the annual meeting of the American Educational Research Association, Vancouver, BC, Canada.
Breuer, J. S., & Bente, G. (2010). Why so serious? On the relation of serious games and learning. Eludamos. Journal for computer game culture, 4(1), 7-24.
Chang, C.-Y., Sheu, J.-P., & Chan, T.-W. (2003). Concept and design of ad hoc and mobile classrooms. Journal of Computer Assisted Learning, 19(3), 336-346.
Chen, G.-D., Chang, C.-K., & Wang, C.-Y. (2008). Ubiquitous learning website: Scaffold learners by mobile devices with information-aware techniques. Computers & Education, 50(1), 77-90.
Computational thinking. (n.d.). Retrieved from http://www.bbc.co.uk/education/subjects/zvc9q6f
Denning, P. J. (2009). The profession of IT beyond computational thinking. Communications of the ACM, 52(6), 28-30.
Brown, E. (2016). Obama outlines $4 billion ‘Computer Science for All’ education plan. Retrieved from:https://www.washingtonpost.com/local/education/obama-outlines-4-billion-computer-science-for-all-education-plan/2016/01/29/3ad40da2-c6d9-11e5-9693-933a4d31bcc8_story.html?utm_term=.607a7d0e0301
Erhel, S., & Jamet, E. (2013). Digital game-based learning: Impact of instructions and feedback on motivation and learning effectiveness. Computers & Education, 67, 156-167.
Exploring Computational Thinking. (n.d.). Retrieved from https://edu.google.com/resources/programs/exploring-computational-thinking/
Garris, R., Ahlers, R., & Driskell, J. E. (2002). Games, motivation, and learning: A research and practice model. Simulation & gaming, 33(4), 441-467.
Gros, B. (2007). Digital games in education: The design of games-based learning environments. Journal of research on technology in education, 40(1), 23-38.
Grover, S., & Pea, R. (2013). Computational thinking in K–12: A review of the state of the field. Educational Researcher, 42(1), 38-43.
Guindon, R. (1990). Knowledge exploited by experts during software system design. International Journal of Man-Machine Studies, 33(3), 279-304.
Henderson, P. B., Cortina, T. J., & Wing, J. M. (2007). Computational thinking. ACM SIGCSE Bulletin, 39(1), 195-196
Hogle, J. G. (1996). Considering games as cognitive tools: In search of effective" edutainment.". Retrieved from ERIC database. (ED425737)
Ibrahim, R., Yusoff, R. C. M., Omar, H. M., & Jaafar, A. (2010). Students perceptions of using educational games to learn introductory programming. Computer and Information Science, 4(1), 205.
Jiau, H. C., Chen, J. C., & Ssu, K.-F. (2009). Enhancing self-motivation in learning programming using game-based simulation and metrics. IEEE Transactions on Education, 52(4), 555-562.
Johnson, L., Adams Becker, S., Estrada, V., Freeman, A., Kampylis, P., Vuorikari, R., & Punie, Y. (2014). NMC Horizon Report Europe: 2014 Schools Edition. Luxembourg: Publications Office of the European Union, & Austin, Texas: The New Media Consortium.
Kapp, K. M. (2012). The gamification of learning and instruction: game-based methods and strategies for training and education. San Francisco, CA: Pfeiffer.
Kazimoglu, C., Kiernan, M., Bacon, L., & Mackinnon, L. (2010). Developing a game model for computational thinking and learning traditional programming through game-play. In Sanchez, J. and Zhang, K. (Eds.), Proceedings of E-Learn: World Conference on E-Learning in Corporate, Government, Healthcare, and Higher Education (pp. 1378-1386). Orlando, Florida, USA: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE). Retrieved from https://www.learntechlib.org/primary/p/35747/.
Kazimoglu, C., Kiernan, M., Bacon, L., & Mackinnon, L. (2012). A serious game for developing computational thinking and learning introductory computer programming. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 47, 1991-1999.
Kim, J. T., & Lee, W.-H. (2015). Dynamical model for gamification of learning (DMGL). Multimedia Tools and Applications, 74(19), 8483-8493.
Kirriemuir, J., & McFarlane, A. (2004). Literature review in games and learning. Retrieved from https://telearn.archives-ouvertes.fr/hal-00190453.
Lahtinen, E., Ala-Mutka, K., & Järvinen, H. M. (2005). A study of the difficulties of novice programmers. Acm Sigcse Bulletin, 37(3), 14-18.
Landers, R. N. (2014). Developing a theory of gamified learning: Linking serious games and gamification of learning. Simulation & gaming, 45(6), 752-768.
Liu, C.-C., Cheng, Y.-B., & Huang, C.-W. (2011). The effect of simulation games on the learning of computational problem solving. Computers & Education, 57(3), 1907-1918.
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.
Malone, T. W. (1980, September). What makes things fun to learn? Heuristics for designing instructional computer games. Paper presented at the Proceedings of the 3rd ACMSIGSMALL symposium and the first SIGPC symposium on Small systems, Palo Alto,California, United States.
Meerbaum-Salant, O., Armoni, M., & Ben-Ari, M. (2013). Learning computer science concepts with scratch. Computer Science Education, 23(3), 239-264.
Smith, M. (2016). Computer Science For All. Retrieved from:https://obamawhitehouse.archives.gov/blog/2016/01/30/computer-science-all
Oblinger, D. G. (2004). The next generation of educational engagement. Journal of Interactive Media in Education, 8, 1-18.
Olson, P. (2012). Why Estonia has started teaching its first-graders to code. Forbes. com. Retrieved from https://www.forbes.com/sites/parmyolson/2012/09/06/why-estonia-has-started-teaching-its-first-graders-to-code/#516027f51aa3
Papastergiou, M. (2009). Digital game-based learning in high school computer science education: Impact on educational effectiveness and student motivation. Computers & Education, 52(1), 1-12.
Pivec, M. (2007). Play and learn: potentials of game‐based learning. British Journal of Educational Technology, 38(3), 387-393.
Prensky, M. (2001). Digital natives, digital immigrants part 1. On the horizon, 9(5), 1-6.
Prensky, M. (2003). Digital game-based learning. Computers in Entertainment (CIE), 1(1), 21-21.
Preece, J., Rogers, Y., & Sharp, H. (2002). Interaction design: beyond human–computer interaction (Vol. 13, pp.389-427). NewYork: John Wiley & Sons.
Ronimus, M., Kujala, J., Tolvanen, A., & Lyytinen, H. (2014). Children's engagement during digital game-based learning of reading: The effects of time, rewards, and challenge. Computers & Education, 71, 237-246.
Soloway, E. (1986). Learning to program= learning to construct mechanisms and explanations. Communications of the ACM, 29(9), 850-858.
Subrahmanyam, K., Greenfield, P., Kraut, R., & Gross, E. (2001). The impact of computer use on children's and adolescents' development. Journal of Applied Developmental Psychology, 22(1), 7-30.
Tobias, S., Fletcher, J. D., & Wind, A. P. (2014). Game-based learning. In J. M. Spector, M. D. Merrill, J. Elen, & M. J. Bishop (Eds.), Handbook of research on educational communications and technology (pp. 485-503). doi:10.1007/978-1-4614-3185-5_38
Van Eck, R. (2006). Digital game-based learning: It's not just the digital natives who are restless. EDUCAUSE Review, 41(2), 16.
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.
Wired(2016). Obama pledges $4 billion to computer science in US schools. Retrieved from:https://www.wired.com/2016/01/obama-pledges-4-billion-to-computer-science-in-us-schools/
Wong, B. (2016). ‘I’m good, but not that good’: digitally-skilled young people’s identity in computing. Computer Science Education, 26(4), 299-317.
Zapušek, M., & Rugelj, J. (2013). Learning programming with serious games. Game-Based Learning, 1, 13.
Zichermann, G., & Cunningham, C. (2011). Gamification by design: Implementing game mechanics in web and mobile apps. Sebastopol, CA: O’Reilly Media.