課程設計的重要元素:從「玩機器人」學習創意與思考

測驗及評量研究中心 | 陳俊臣 助理研究員

  機器人教育在十二年國教階段,是以科技領域課程來落實,分別是「資訊科技課程」著重於培養學生利用資訊科技解決問題之能力,以及「生活科技課程」強調透過運用簡單機具及材料處理之製作程序,培養學生的創意與設計能力。「資訊科技」與「生活科技」的整合,是在加深加廣選修的領域課程中,開設「機器人專題」課程,著重應用運算思維與設計思考的知能以進行專題製作。

  然而,坊間的機器人課程,常常是使用現成的材料包讓學生動手組裝,讓機器人動一動引起學生的動機,就沒了。本研究以國小六年學生為對象,教學生從頭開始學習加工木板原料,製作自己的機器人零件以進行組裝,學習創意與設計思考的概念;在組裝過程中加入機電整合的學習內容,利用電腦程式控制機器人完成真實世界任務,學習利用資訊科技解決問題之能力。經70位學生,進行共36堂課(每堂40分鐘)的教學實驗研究及師生訪談成果,重要研究發現與建議如下:

一、機器人課程與生活經驗結合,更能激發學生的興趣。

  本研究與新北市米倉國小合作,以螃蟹機器人為主題設計課程。課程內容結合米倉國小周遭的出海口、濕地環境教育之在地特色,強調學生的生活經驗,並提供機器人課程的體驗活動(如圖1)。接著以螃蟹過馬路的任務,教學生在電腦上模擬,利用程式控制螃蟹,完成讓螃蟹安全過馬路的任務。這種機器人課程與生活經驗結合,學生能理解課程的意義,也是素養導向教學的一環,更能激發學生的興趣。

二、機器人課程的實施步驟,導入知識與實作技術的教學內容,更能增進學生的科技教育學習成效。

  本研究在機器人課程的動手實作步驟,導入知識與技術的教學內容。讓學生從電腦上模擬,走入真實世界,利用程式控制馬達、燈泡等機電整合的學習內容(如圖3)。學生也必須學習加工技術、設計概念,自己切削木板、鎖螺絲等,利用各種原料製作自己的機器人零件,以進行組裝,並且將程式燒錄到電路板中(如圖4)。最後測試自己的螃蟹機器人執行過馬路的任務,過程中不斷的調整機器人的功能、設計、程式等內容,解決問題並深化知識與技術,完成螃蟹機器人安全過馬路的任務。

 

圖1、出海口濕地環境教育及機器人跳舞體驗


圖2、利用程式控制螃蟹過馬路之任務


 圖3、學生利用程式控制電子零件


 圖4、學生動手實作螃蟹機器人


資料來源 

Hsiao, H. S., Lin, Y. W., Lin, K. Y., Lin, C. Y., Chen, J. H., & Chen, J. C.* (2019). Using robot-based practices to develop an activity that incorporated the 6E model to improve elementary school students’ learning performances. Interactive Learning Environments. DOI:10.1080/10494820.2019.1636090。連結網址:https://bit.ly/2W0qIvr


附加檔案
  1. PDF檔案 課程設計的重要元素:從「玩機器人」學習創意與思考.pdf

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