當上課的鐘聲響起，高年級同學早就在機器人教室門口排好隊伍，進了教室每二到三人一組，老師在觸控電視上說明組裝的重點及容易犯錯的小地方，五分鐘說明結束後剩下的就是學生實作時間，打開桌上積木盒，這一頭學生專注地討論結構組裝的步驟；那一頭同學舉起組裝好的部分，和圖示左右比對、看了又看，大家趕著完成好用來下一節撰寫程式。校園的另一個教室，二年級小朋友正用著紙牌將程式輸入阿波機器人，進行動物園的導覽工作，小小的機器人依指令緩慢前進，每次失誤都可以聽到同學間的大聲嘆息，七嘴八舌討論該如何調整……這就是成功國小機器人課程上課情形。

成功國小發展機器人已經有12年，當初因為少子化的衝擊加上鄰近學校紛紛成立資優班，造成學生人數不斷流失，為了挽回劣勢，從2007年起引進校外師資成立機器人社團，由校內教師入班擔任助教學習，兩年後成立「機器人融入教學團隊」接手社團並培訓比賽選手（圖1），這幾年來共八次，代表台灣去世界各地參加超過60個會員國的WRO世界奧林匹克機器人大賽，並於2017年獲得世界第三名的成績（圖2）。當社團獲得肯定之際，我們一直希望把這樣的課程推廣到全校，2010年開始設計各學年課程，解決教材共用問題進行實驗性教學、檢討與改進，並於2016年實施全校機器人課程教學，經由校務會議通過成為學校特色課程。

圖1. WRO世界賽每年會在不同國家舉辦─WRO2014在俄羅斯索契


圖2. WRO2017哥斯大黎加世界賽中獲得第三名

不光只是學程式的機器人課程

對於該不該學程式在前幾年引起熱烈的討論，蘋果執行長提姆‧庫克（Tim Cook）強調，程式設計比第二外語更重要，因為「可以跟 70 億人交流」、美國前總統歐巴馬（Barack Obama）在任內曾親自示範寫程式，並編列了40億美元預算推廣電腦科學教育，視為國家戰略級的施政方針。相反地，有些人認為學程式主要是為了學習其中的邏輯思維，其他的活動也可以訓練，程式只是工具不用急著硬是要從小開始。如果光只是學習寫程式，學習的興趣會消退得很快，但機器人的活動是出發於孩子喜歡組裝，如果讓組裝出來的作品能夠有動作，不是更有趣？學生心裡有了想法，就會進一步思考進行創作，學習程式就變成有意義的事。

結構和程式一樣重要

機器人的課程從學生有興趣的組裝開始，然後利用程式進行任務的完成，讓學生知道結構和程式一樣重要，有了好的結構在寫程式時可以省去很多力氣，透過這樣的課程希望學生獲得以下能力：
一、透過實際動手做，培養問題解決能力。
二、利用不同媒材組裝，認識不同的創作風格。
三、從基礎拼裝到創造設計，進而學習程式撰寫。
四、藉由自動化控制程式了解智慧型機器人。

機器人簡單說就是「機器」和「程式」的結合，早年相關的學習媒材還不是很多，最初規劃的課程以低、中、高三階段（圖3），分別使用不同學習教材，上課以融入為主，每學期低年級放在生活課、中年級利用自然課、高年級則使用資訊課。

圖3. 2016年機器人課程內容

隨著各國對程式學習的重視，學習媒材紛紛被研發出來，因此，我們將程式設計的學習下放到二年級開始，並定名為「Yes We Do未來工程師」校本課程（圖4），除了學習程式或組裝技巧，更重要的是問題解決策略、邏輯思考及創造力的養成。

圖4. 2018年機器人課程內容

各年級的媒材選擇如下（表1）：
一年級--為了培養基本組裝及看圖能力，所以選擇大積木組裝。
二年級--學習程式的思考模式，利用紙牌排好程式順序後，利用掃描讀入筆電執行。
三年級--利用智高零件組裝較複雜的結構，並利用電池運轉。
四年級--使用Dash機器人，移動速度快可以做競速比賽，但相對對程式的掌握要更精確。
五年級--使用鎖螺絲的鋼鐵玩具讓學生體驗不同的組裝方式，也能經由組裝過程更了解如手搖發電、時鐘運轉等科學原理，另外，利用網路資源Code.org加強學生程式邏輯。
六年級--使用WE DO、mBOT等操作型教材訓練學生程式的撰寫。

表1. 各年級機器人課程使用媒材

組裝、程式這樣教

一、積木組裝教學
課程是讓學生了解怎麼樣才是一個剛性、穩定的結構，進而學習動力轉向、大小齒輪比，練習閱讀說明書和組裝圖，最後能加一些個人的創意巧思，所以教學過程會以學生實作為主（圖5）。
1.教師介紹主題、呈現組裝完成的照片。
2.說明積木種類，如何在組裝圖中區分是哪一種積木。
3.帶領學生組裝第一個步驟。
4.特別提醒容易組裝錯誤的地方。
5.讓學生將組裝圖和積木擺放好位置開始組裝，若有問題舉手請教師協助。
6.完成組裝後教師用簡報說明這主題的科學意涵。
7.拆除積木整理環境或準備進行下一節程式的教學。

圖5. 五年級的手搖發電螺絲組裝

二、程式教學
透過不同機器或軟體練習學生的邏輯思考，從開始到完成任務必須要一步步計算，教師的角色比重較高（圖6），教學的過程如下：
1.教師說明程式任務。
2.認識程式軟體的操作介面。
3.前幾節教師帶領學生逐步完成程式拖拉並說明，之後就可以請學生自行撰寫。
4.將程式輸入機器人或在電腦畫面進行測試。
5.依照機器人的表現進行程式的調整。
6.重複測試直到完成任務。

圖6. 六年級we do積木組裝陀螺，用Scratch撰寫程式

機器人教學小偏方

教學是一個課程是否成功的關鍵，幾年實施下來發現機器人教學流程和實作課程差不多，但某些細節還是和一般學科不大一樣，提供幾點教師在教學後的反思，供大家做參考。

一、同一教材節數要考量
在有限的教具下為了讓課程>利進行，教師每班上課進度一樣，前面班級組裝好了下課前要拆掉，直到最後一個班級保留做接下來的程式課程使用；另外，剛開始學生對於新的程式軟體都很感興趣，但幾節課過後學習的專注就逐漸下降，估算一下一學期同一個軟體授課的時間不要超過六到七節課效果最好。至於每一種媒材都有自己的程式或APP，學生要不斷的轉換會不會有困難，其實不管是那一個程式軟體，它背後的原理都是一樣的，如：迴圈、判斷……等，所以只要學生了解操作介面，知道要去那裡拉出這個功能，基本上學習的遷移是不困難的。

二、使用同一間教室零件好整理
機器人組裝的課程建議使用專科教室，或同年級的班級都在同一間教室上課，關鍵在於零件，雖然桌面上可墊止滑墊，但在拆裝的過程中難免會有零件掉落在地面，若在同一間教室上課，往後打掃時才有整理回來的機會，雖然排課上比較需要花點心思，但是對於課後零件的整理方便許多；若是單純程式的練習反而是電腦教室較為適合，每一組使用兩台電腦，一台由教師控制廣播教學內容，另一台由學生操作編輯程式，學生若有困難可以馬上參考老師的範例做修改（圖7）。

圖7. 電腦教室的廣播系統方便學生對照程式差異

三、每組人數不宜多
機器人課程是以實作為主，也希望從遇到問題的過程中，學習如何相互討論、提醒並分配彼此工作。因此，不管是動手組裝或程式撰寫，不建議一個人一組，但人數仍以不超過三個人為佳（圖8），人數過多就會有學生需要做旁觀者。

圖8. 學習過程中各組人數以不超過三人為佳

四、男生、女生別同組
在一般的學科中為了互補男、女生間個性及學習方式的差異，常採用混合的分組方法，但在機器人教學中發現這樣的分組不適合，男生常很強勢的主導活動的進行，使得女生成為拿零件的角色，彼此的互動也非常少（圖9），若我們採取男女分開編組，不管是上課氣氛或是遇到困難時的討論情形都比混合分組好，而原本安靜的女生會轉而主動協助同學。

圖9. 分組方式的不同影響學生討論的情形

五、別派完成的學生去幫忙別人
組裝和程式撰寫的過程中，教師巡視各組提醒，對於比較慢的組別千萬別增派人力幫忙，雖然任務完成，但其實一點都沒有收穫，圖示的閱讀是需要練習的，所以只要能靜下心嘗試解決問題，沒有完成是可以被接受的，若有學生因此感到失落，可以鼓勵他下次還有機會，或下課時間繼續讓他完成。

六、零件短缺不得向同學借
買回來的材料用透明置物盒裝成一箱一箱方便堆放，在上課的過程中學生若發現零件短缺，不可以向隔壁組別借零件，一是廠商通常零件都配得剛好，借出一個零件等會兒就換你短缺了！另外這樣的行為會造成每盒零件混亂，密集排課下會造成下一個班級的困擾，影響教學的流暢，所以若缺少零件統一向老師拿備用零件。

七、課程適當中斷不影響
如果二節以上的機器人單元，是要一次連續上完還是分開時間？在實際課程的進行中發現，雖然離上次上課已經兩三天，學生一下就能回想起之前的段落並繼續完成；另外，零件的插拔對於某些學生是吃力的，適度的中斷課程反而讓學生有休息的機會，免得因為手痛讓學習興趣打了折扣。

動手實作學生超喜歡

在教學過程中觀察到孩子對於這樣的課程非常喜歡且投入，此起彼落的交談中看到每個專注的眼神，遇到組裝錯誤時也沒因此放棄，默默地拆了又重新修正，沒有人嚷著要下課，縱使是淘氣的學生一進到機器人教室，總能乖乖地黏在椅子上，非得逼著他們中場休息才肯罷休，結束時搓揉疼痛的小手卻又期待下次上課的機會。

女生組裝的能力較差嗎？不，沒這回事。也許在起步時較男生理解慢，且小心謹慎不敢下手，但在一兩個步驟後這些問題全沒了，緊接著細心的優點少了很多錯誤機會，讓她們迎頭趕上男生的步伐。

另外，如何讓學校的聽障生也能融入活動是我們原本擔心的，他們是否能在短時間聽懂說明、了解零件且和同學合作呢？但當我看到聽障生努力發出聽來單調的音階，比手畫腳向同學說明零件順序，逐步完成組裝快樂的和同伴合影，真是感動得熱淚盈眶，這表示圖示說明讓聽障生也能和班級同學合作愉快，如果真的在閱讀組裝圖上有困難，教師可以針對個人即時更換較簡單的組裝活動。

在進行實驗教學的過程中，我們記錄每班的教學心得，也不斷改善缺失，如組裝圖放置於活頁內可以重複使用、利用止滑墊避免零件滾動、高年級組裝較快增加科學知識說明，讓孩子不僅動手做，也從中獲得科學知識，條列課程安排上需注意的細節，完成教師的教學手冊，盡量讓每位教師的教學品質達到一致。

挖掘高手

若學生真的對於機器人的組裝和程式很有興趣，可以參加比賽來延續學習興趣，目前機器人的比賽各式各樣非常多元，不過總而言之就是分為「競速」和「創意」兩類。競速是在相同場地條件下，看誰先擊倒或完成所有任務，依時間和任務完成度來評分（圖10）；而創意賽則是依公布的主題自由發揮，需要比較多的創意構思。

圖10. 競速賽場地固定，看完成任務的時間或得分


圖11. 創意賽則依主題自由發揮—世界文化遺產：福建土樓導覽

建議及未來展望

若希望在學校推動機器人或程式課程還是需要先建立教師社群，並對教學內容達成共識，有了師資再從一個學年開始慢慢擴大。至於教學媒材目前市面上很多產品，有些教師會選擇Micro:bit來教學，它具有價格合理、感應器多及後續擴充性大的優點，但用於組裝結構的零件變化就比較缺乏，甚至有些人會利用3D列印出教材來教學，這些都是可以依教學需求調整。機器人就像十幾年前的電腦一樣，不斷地進入到我們生活的各個面向，所以面對108課綱我們希望放入更多的彈性時間在機器人學習上，利用STEAM加入美學元素讓學生除了照圖組裝也能加入自己的創意，注意生活實用性，有了結構主體後再利用程式控制。另外，為了讓學生不只在課堂中學習程式或組裝，也能在生活中與機器人相遇……，成功國小將於今(2019)年建置可以巡迴校園走廊的服務機器人和師生互動。