教育學院
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教育學院成立於民國44年6月5日，時值臺灣省立師範學院改制為臺灣省立師範大學，初設教育、社會教育、體育衛生教育、家政教育、工業教育五個學系，發展迄今，本院共設有7個學系（均含學士、碩士及博士班）、5個獨立研究所、1個院級在職碩士專班。
本院為國內歷史最久之教育學院，系所規模、師資，及學生品質向為國內首屈一指，培育英才無數，畢業校友或擔任政府教育行政單位首長及中堅人才、或為大學校長及教育相關領域研究人員、或為國內中等教育師資之骨幹、或投入民間文教事業相關領域，皆為提升我國教育品質竭盡心力。此外，本學院長期深耕學術，研究領域多元，發行4本 TSSCI 期刊，學術聲望備受國內外學界肯定，根據 2015 年 QS 世界大學各學科排名結果，本校在教育學科名列第22名，不僅穩居臺灣第一，更躍居亞洲師範大學龍頭。
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Item 視覺化模擬輔助人工智慧教學之研究-以類神經網路為例(2022) 蔡政宏; Tsai, Cheng-Hung當今社會中，人工智慧影響我們的生活面向甚廣。目前國際上的教育相關政策也將人工智慧議題納入探討，並期望從小教導孩子人工智慧相關知能。本研究針對高中年段的學生，設計視覺化模擬輔助人工智慧教學策略，並發展學習平台，透過「概念理解」、「概念反思」、「概念應用」三個教學步驟引導學生進行概念學習，教學主題聚焦於類神經網路。本研究以實證研究探討視覺化模擬輔助人工智慧教學與傳統講述式教學對高中生之人工智慧學習成就、學習態度影響之差異，以及學生對於視覺化模擬輔助教學的感受。從教學實驗結果發現：一、視覺化模擬輔助教學對人工智慧學習成就之影響 本研究發展之視覺化模擬輔助教學能透過模擬操作幫助學生建立概念：(1)， 提供學生操作與調整參數、觀察實驗結果的機會，使之能於操作過程中檢驗概念；(2) 輔助進行運算過程，以降低認知負荷並聚焦重要學習概念；(3) 模擬工具的設計融入日常生活情境，以幫助學生以解實際應用。實驗組學生因而能建立較正確清晰的人工智慧概念，進而增進其概念理解上的學習成就。但由於本研究的教學中程式設計相關教學內容較少，因此與傳統教學相較，雖亦使演算法程式實作有更好的表現，但其差異未達顯著。 二、視覺化模擬輔助教學對人工智慧學習態度之影響 實驗結果發現，使用視覺化模擬輔助教學之學生，由於能透過模擬操作測試概念並即時得到概念學習的回饋，對於自身學習成果的信心顯著高於接受傳統教學之學生。但兩組學生在「學習動機」、「自我效能」、「資訊科學抽象概念/程序之學習感受」面向沒有顯著差異。 三、學生對視覺化模擬輔助教學之感受 基於本研究的量化資料與質性訪談資料分析結果，視覺化模擬輔助教學相較於傳統教學，能使學生有更高的學習成就，實驗組學生也普遍認為視覺化模擬輔助教學對他們學習人工智慧相關知識有所幫助，此助益對學習艱深複雜的概念更加明顯。此外，訪談結果亦顯示學生認為模擬平台能夠幫助他們學習較抽象、具複雜運算的課程概念。Item 基於認知神經科學之程式理解輔助平台設計與發展(2022) 郭芳雨; Kuo, Fang-Yu在資訊科技時代，程式設計是一項不可或缺的能力，而程式理解是程式設計中必備的程序。然而，程式理解表現可能受到程式理解策略（包含：自上而下（Top-down ）的影響，而理解的策略則受工作記憶（包含：視覺空間畫板、語音迴路及中央執行功能）能力的影響。為了彌補工作記憶能力不足的學習者無法使用有效的策略理解程式的缺點，本研究設計一程式理解輔助平台，藉由平台中的模擬提示、流程提示、架構提示及程式解釋四項輔助功能，協助學習者在工作記憶中視覺空間畫板、語音迴路及中央執行功能三個子系統的運作，以使其能運用有效的程式理解策略，進而提升學習者的程式理解表現。為了探究所設計之程式理解輔助平台的效益，本研究透過實證研究，以38位大學以上並有一年以上Python程式設計學習經驗的學生為受試者進行實驗，實驗過程中使用眼動儀來收取受試者的眼動資訊以分析其程式理解策略，並比較不同工作記憶能力與程式理解表現的受試者在有、無程式理解輔助平台的輔助情況下，其程式理解策略與表現的差異。實驗結果發現：無論是高、低工作記憶能力的受試者，在有輔助平台的幫助下程式理解表現皆高於無輔助平台輔助的受試者。此外，無論是高、低工作記憶能力的受試者，在有輔助平台的幫助下都傾向於使用自上而下的程式理解策略。亦即，透過本研究所發展的程式理解輔助平台，可幫助受試者工作記憶的運作，進而使用較有效的自上而下程式理解策略，因此能有較佳的程式解表現。Item 視覺化模擬輔助資訊安全教學之設計與評估(2021) 段乃文; Duan, Nai-Wen隨著網際網路普及，資訊安全成為日常生活中不可或缺的全民素養，資訊安全教育亦隨之成為全球資訊教育所關注的重要議題，許多先進國家均於K-12資訊科技課綱中提及資訊安全教育之重要性。然而資訊安全中涵蓋許多抽象與複雜的概念，學生不易理解，且過往之資訊安全多實施於高等教育，缺乏針對高中生之教材設計，並以理論講授為主，較少提供學生實作機會。為能將抽象且複雜的概念具體化，以幫助學生理解，並透過動手操作，更能掌握相關演算法的程序，本研究發展視覺化模擬輔助之資訊安全教學策略，並據以設計與發展視覺化模擬平台，研究並探討視覺化模擬輔助教學對於資訊安全學習成就、學習態度，以及心智模型之影響。本研究以視覺化模擬平台作為視覺化模擬輔助教學之工具，將其分為「閱讀與理解」、「修改與觀察」「執行與測試」及「實作與應用」四個階段，經由教學實驗結果發現：一、本研究設計之視覺化模擬輔助教學，能以視覺化將抽象概念進行表徵，降低學生的學習負擔，且在視覺化模擬平台能讓學生依照自己的進度與需求進行不同階段的模擬操作及互動。其中「閱讀與理解」階段讓學生以視覺化方式以自己的進度進行概念學習，「修改與觀察」階段讓學生進行參數調整，觀察密碼學的執行步驟、過程及對應的結果，「執行與測試」階段針對問題及任務給與即時回饋幫助學生學習，綜合以上不同模擬階段提升學生資訊安全的學習成就。二、視覺化模擬輔助教學相較於傳統講述式教學，能讓學生以自己的步調進行學習，並藉由即時回饋隨時檢視學習成效，因此能擁有較好的自我效能。然而於電腦科學之學習感受及學習興趣與動機上，由於實驗時間過短、課程活動緊湊，且本次實驗對象皆為文組學生，原本對於電腦科學較不具學習興趣與動機，因此視覺化模擬輔助教學並未顯著提升興趣與動機。三、本研究設計之視覺化模擬輔助教學，能藉由反覆查看、參數調整及動手實作等，如：觀察對稱式加密及非對稱式加密的執行過程、修改凱薩加密中的金鑰後，觀察密文偏移結果、修改RSA演算法中使用到的質數後，觀察產生的公/私鑰變化為何，進而以程式實際執行不同的演算法等等，因而有效幫助學生建立心智模型，尤其是概念性心智模型的建立。學生藉由視覺化模擬平台中之「閱讀與理解」及「修改與觀察」頁面，以視覺化的方式降低學生學習時的認知負荷，幫助建立概念性心智模型；藉由「執行與測試」及「實作與應用」頁面，能增加動手實作的機會，並以即時回饋協助學生不斷調整及修正，以建立程序性心智模型，同時結合概念性心智模型與程序性心智模型進行實作。Item 視覺化模擬輔助人工智慧教學之設計與評估(2021) 王聿; Wang, Yu隨著人工智慧於生活中的應用日益增加，人工智慧教育在K-12逐漸受到國際重視，然而過去人工智慧教學多實施於高等教育，目前較缺乏針對高中生設計的人工智慧教材。人工智慧包括許多抽象概念，以往針對K-12的人工智慧教育多著重在使用現有工具動手操作，而不介紹人工智慧理論，學習者難以瞭解其背後原理。模擬可以將抽象概念具體化。為了幫助學習者理解人工智慧抽象概念，本研究建置人工智慧主題的視覺化模擬輔助學習平臺，並提出模擬輔助教學步驟：操作觀察、概念探索、概念整合。研究探討所提出之視覺化模擬輔助人工智慧教學對高中生人工智慧素養（包含人工智慧概念與人工智慧演算法實作）、學習態度以及運算思維之影響。為瞭解視覺化模擬輔助人工智慧教學的有效性，本研究透過實證研究比較視覺化模擬輔助教學與傳統教學之差異。研究結果發現：一、視覺化模擬輔助人工智慧教學對人工智慧素養之影響實驗組在經過視覺化模擬輔助人工智慧教學後，其人工智慧概念與人工智慧演算法實作皆較控制組佳。顯示出視覺化模擬輔助人工智慧教學比傳統講述式教學更能夠幫助學習者學習人工智慧概念以及人工智慧演算法實作，透過視覺化模擬輔助人工智慧教學可以增進學習者之人工智慧素養。而在訪談中，實驗組學習者表示在視覺化模擬輔助平臺上修改演算法的參數以及實作練習題填答完後給予的即時回饋，皆有助於其對演算法之理解。此外，分析視覺化模擬輔助平臺的使用情形顯示，本研究發展之視覺化模擬輔助教學中，以「概念整合」的引導最能幫助學習者理解人工智慧概念。二、視覺化模擬輔助人工智慧教學對學習態度之影響經過本研究之視覺化模擬輔助人工智慧教學後，在「對人工智慧課程的感受」之學習態度面向，統計結果為實驗組顯著較控制組佳。顯示視覺化模擬輔助人工智慧教學比傳統講述式教學更能夠增加學習者學習人工智慧正向的態度，訪談中實驗組多數學習者提到「程式設計」之運用，可見他們將人工智慧概念與實作產生更多連結，更深入瞭解程式設計的意義與重要性。而在「視覺化模擬輔助人工智慧教學的有效性」面向，根據對實驗組學習者進行的半結構式訪談結果顯示，學習者普遍認為本研究發展之學習步驟具有引導學習之效，因此本研究發展之學習步驟有助於幫助學習。三、視覺化模擬輔助人工智慧教學對運算思維之影響實驗組經過視覺化模擬輔助人工智慧教學以及控制組經過傳統講述式教學後，兩組運算思維無顯著差異。代表視覺化模擬輔助人工智慧教學不會影響學習者的運算思維。此結果可能的原因為本研究之實驗時間有限，而運算思維需經過長時間的培養才能有所提升。Item 模擬結合局部性分析(2007) 李俊佑; Chun Yu Li近年來，局部性分析在自動化軟體檢驗領域中佔有一席之地，是相當有前景的研究方向。局部性分析能夠成功的關鍵在於被檢驗的系統有良好的模組架構。利用合併及最小化的技術，我們可以取得子系統的介面行程。介面行程可以忽略內部行為而代表子系統，如此重覆進行局部性分析可以藉此減緩組態爆炸。 模擬是一種樂觀性的品質保證，雖然不能證明錯誤不存在，但是它的實用性在產業界和應用領域已得到很好的例證。模擬的好處之一在於其避免記錄大量的狀態而造成實體記憶體不夠的問題。只要盡可能花時間檢驗系統模型，對系統本身的正確性就更有信心。 在本篇論文中，我們將模擬和局部性分析結合在一起。利用局部性分析所取得的介面行程，只要模擬的路徑行經它，就可以視為已經拜訪過該介面行程所代表的子系統。這樣做的好處可以大大縮減模擬拜訪的深度。我們的simulator建立在既有的ArCats架構之上，運用物件導向的多型技巧，讓模擬運行在CFG（Control Flow Graph）與CCS（Calculus of Communicating System）兩種CFSM中。本篇論文會以實際的例子說明模擬結合局部性分析的好處，同時在實驗中評估其價值。Item 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(2007) 曾義智; I-Chih Tseng本研究之目的在比較應用實體與模擬軟體機器人學習程式設計的成效。研究採準實驗研究法，參與者為台北市某高中一年級四班學生共151人，其中兩班學生共76人為實體組，使用實體機器人學習程式設計基本觀念；另兩班學生共75人為模擬軟體組，使用機器人模擬軟體學習程式設計基本觀念。實驗教學時間共實施七週十四小時。研究結果發現：（1）使用實體機器人或機器人模擬軟體對學生學習成就之影響並無差異。（2）學生對使用實體機器人有較高的學習興趣。（3）實體機器人較有助學生想像程式的執行。由於實體機器人與模擬軟體皆可達到程式執行過程視覺化的目的，且成就測驗均為習題類似題，比較著重學生理解與記憶層次的考驗，推論此為學習成就無差異之可能原因。建議後續研究者可加長教學實驗之時間，並將學習內容及成就測驗加深，以增加研究之效度。Item 電腦模擬學習環境對於二極體電路直覺學習成效之研究(2008) 張琇閔; Vivian Chang本研究主要目的為探討學習者在使用「電腦模擬學習環境」與「一般網頁學習環境」當作課後複習工具之後，其直覺學習成效上的差異，並驗證直覺認知特性與直覺學習成效之關連性，以及探討學習者使用「電腦模擬學習環境」及「一般網頁學習環境」學習後，對教學軟體之態度。 本研究的研究工具包含前後測試題及電腦模擬學習環境。實驗對象為北部都會區高級工業職業學校高二學生，選取兩個班級共44位學生為實驗對象，進行二週實驗。 研究結果發現，電腦模擬學習環境對於二極體電路單元其成效優於一般網頁學習環境，較能增進學習者直覺答題的反應以及效率，且經驗證其增進的直覺成效，符合直覺具「不證自明」以及「頑固性」的特性。Item 國中網路虛擬物理實驗室(2005-10-25) 羅慶璋; 張國恩; 宋曜廷本研究之目的在於探討虛擬實驗的學習環境對實驗學習成效的影響，以單元成就 測驗做為前後測的工具，探討兩種不同虛擬實驗學習方法所達成的學習成效差異 和進步幅度差異。實驗過程並測驗學生的科學能力，同時測量學習者的學習型態 ，目的在找尋虛擬實驗學習方式和學習型態之間的關係，最終施以系統態度問卷 調查。研究樣本為四班國中二年級學生，共一百二十八人，以準實驗研究方式將 學生分成兩組實驗組，並根據實驗步驟之提供與否，給予兩種經過設計與控制的 實驗學習方式，資料分析採二因子混合設計共變數分析及獨立樣本二因子共變數 分析。實驗所得發現：（1）兩組學生在單元中，實驗步驟的給予與否對單元學 習成效有顯著的影響，給予實驗步驟組之成績，均明顯優於自行設計實驗步驟的 設計實驗步驟組。（2）就進步幅度而言，在單元中呈現給予實驗步驟組的進步 幅度顯著大於設計實驗步驟組。給予步驟組的學生在單元中進步幅度均顯著，而 設計實驗步驟組的同學均無顯著進步。（3）就實驗組別和學習型態的交互作用 而言，在單元中均呈現交互作用不顯著的現象，而實驗組間的成績出現顯著的情 形，即不論是哪一種學習型態的學生，均是給予實驗步驟組的學習成效優於設計 實驗步驟組的同學。（4）兩個實驗組的學生均對虛擬實驗室的學習方式，給予 正面的評價，而給予步驟組的同學又比設計步驟組的同學給了系統更高度的評價 。