紙上規劃：初學者在計算入門課程中使用圖表進行問題分解的研究
arXiv - Computers and SocietyAnnapurna Vadaparty, Devamardeep Hayatpur, Adalbert Gerald Soosai Raj, Leo Porter, Daniel Zingaro
本研究探討初學者如何透過手繪圖表進行問題分解，並揭示了他們在結構化與序列化推理之間的認知衝突。
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從「寫程式」轉向「高階規劃」的教學範式轉移
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隨著生成式 AI 的興起，編碼能力不再是唯一核心，如何引導學生進行問題分解與高階規劃成為新的教學重點，這改變了計算機科學教育的優先順序。
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理解初學者在結構與序列之間的認知衝突
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理解學生如何在「函數結構」與「執行順序」這兩種不同的心理模型間掙扎，有助於設計更有效的教學干預，避免學生僅僅停留在模仿程式碼而非理解邏輯。
核心研究發現
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學生在分解任務時採用多種表示策略，主要包括層級式的函數呼叫結構以及執行順序的序列化表示。
- 2
研究發現學生在圖表表示中存在多種問題，包括符號不一致、執行順序錯誤、抽象化不足及封裝概念模糊等。
- 3
初學者的問題分解過程受到多種程式行為模型的影響，反映出結構化推理與序列化推理之間的認知張力。
對教育工作者的啟發
教育者應意識到初學者在進行問題分解時，往往會混淆「程式結構」與「執行流程」。建議在教學中：1. 明確規範圖表符號，減少表示法的不一致；2. 強化「計畫追蹤（Plan Tracing）」練習，讓學生模擬程式執行過程，以彌補結構與序列間的認知鴻溝；3. 減少對語法細節的過度關注，轉而引導學生練習如何將複雜任務拆解為可管理的子任務，並強調抽象化與封裝的概念。
原始文獻資訊
- 英文標題：
- Planning on Paper: Problem Decomposition with Diagrams in Introductory Computing
- 作者：
- Annapurna Vadaparty, Devamardeep Hayatpur, Adalbert Gerald Soosai Raj, Leo Porter, Daniel Zingaro
- 來源：
- arXiv - Computers and Society
- AI 摘要模型：
- /models/gemma-4-26B-A4B-it
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