臺灣100專案介紹
長期利用假日及晚上時間陪伴學生學習與指導機器人(左二為洪駿命老師)
長期利用假日及晚上時間陪伴學生學習與指導機器人
No. 7
洪駿命 臺南海東國小教師

暗蟬仿生機器人


「暗蟬」是台灣瀕臨絕種的昆蟲,我們藉由觀察、了解暗蟬,讓小學生從小培養生態保育的觀念;再結合暗蟬的特性,與機器人製作和程式設計,製作暗蟬仿生機器人。從生態出發、以科技為主,藉由認識暗蟬培養公民力、製作機器人培養創意,進而訓練學生溝通協調、團隊合作、複雜問題解決、獨立思辨、創造力等5C關鍵能力。

另外,我們以「同儕教練」學習模式,讓海東國小學生以一對一或一對二方式,指導偏鄉學生學習程式設計與機器人、並將歷程做成數位說故事分享與發表,讓「教的學生」與「學的學生」都能學習成長,並將海東國小資訊教育成果與偏鄉學校分享,同時推廣程式設計與機器人教育。



專案具體內容:

愈來愈多歐美國家將「程式語言設計」列為「小學生必修課」,台灣的小學生除了國英數和考試,是否還能多學些什麼?本校從開設機器人課程至今,我們的小孩所設計的機器人,已經拿到4次日本大賽的國際第一名!

「生態」與「機器人」,是本專案希望讓學生學到的價值觀與新科技;科技進步不應該代表可以無視環境生態,學生在學習機器人製作的同時,更要了解即將瀕臨絕種的台灣特有種生物,在培養科技素養的同時,也能提升對環境保育的關注。

除了本校學生的學習,我們還與偏鄉小學合作,安排「一日機器人組裝課程」,將機器人設計帶到偏鄉,讓年齡相似的孩子們組成團隊,一起研習機器人組成、程式設計……等,讓孩子學會分享、溝通、團隊合作,共同與時俱進,提升面對未來的能力。


【一、校內課程:暗蟬仿生機器人】

課程中,學生要學會分析暗蟬棲息地特性,老師們指導學生利用機器人偵測環境,透過影片,認識暗蟬危機,並製作祈福卡,了解、探討防風林因掩埋場產生的轉變,並偵測、分析環境的變化,進行校園環境觀察,設計「創意回收桶」,了解台灣暗蟬棲地的重要性。

教學方式以「創造親師生三贏」的教學活動為主──老師為引導者,指引學生團隊合作、分組討論、彼此分享,讓孩子在活動中是主角。家長參與暗蟬仿生機器人的製作。對於弱勢學生學習,則採「攜手扶助,成就一個對弱勢友善的資訊教育環境」,對社經、文化不利所形成的學習差異。對於學習成就低落的學生,以同儕教練的學習方式,引導正向的互動與互助。

《學生要學習的內容包括:》
1、分辨「熊蟬」與「暗蟬」樣貌
2、完成「暗蟬與熊蟬拼圖遊戲」
3、製作暗蟬習性QR code及繪製Q版暗蟬郵票
4、了解暗蟬棲地特性,製作「台灣暗蟬棲地調查表」
5、依照暗蟬樣貌、叫聲,製作暗蟬仿生機器人
6、進行環境變化的偵測及分析。
7、知道環境變化對暗蟬的影響。
8、能利用機器人完成玻璃創意回收車。
9、蒐集分析暗蟬與環境關係的資料。
10、感受運用機器人代替人力保護環境的效益。
11、用機器人模擬棲地環境,保護生態。

田野調查之後,將暗蟬的相關資料整理並進行定點解說。小組討論暗蟬棲地特徵,師生訪問,確認研究主題,進行創意回收車的設計,研究暗蟬習性特徵,製作暗蟬仿生機器人。使用感應器收集棲地資料,並進行棲地模擬。

《我們使用的教具包括:》
1、紅眼戰士:親師生合力製作暗蟬機器人,呈現暗蟬特徵,經由感應環境光線明暗,發出暗蟬鳴叫聲,加深學生對暗蟬的認識。
2、仿生機器人:指導學生設計可動暗蟬特徵的仿生機器人,。
3、機器人偵測器:學生利用仿生機器人,配合Scratch進行暗蟬棲地模擬設計。
4、機器人創意回收車:學生設計機器人創意回收車,試圖解決暗蟬棲地玻璃回收的問題。

《本校採用四大學習理念,幫助學生親身體驗:》
1、情境式學習:引導學生漫步校園,聆聽蟬鳴,觀察木麻黃;並實地參訪防風林、城西垃圾掩埋場,完成臺灣暗蟬棲地調查表,建立自身的相關知識架構。
2、自主式學習:主動了解暗蟬習性,並勤練閩南語,在校園、社區等公共場合,進行解說與守護暗蟬的行動。
3、專題導向學習:因發現資源回收的困境,設計「機器人創意回收車」及暗蟬棲地模擬。
4、同儕教練(Peer Coaching):運用異質性分組,由小教練跟組員一起學習與成長,擔任偏鄉學校學生的專屬教練。

《評分方式不再是老師主觀打分數,而是由以下四種方式共同評量:》
1、同儕互評:設計互評表於「Q版暗蟬郵票」、「暗蟬祈福卡」、「愛護木麻黃書籤」、「創意回收桶」、「許暗蟬美麗的家」及「暗蟬仿生機器人」的活動中,進行同儕互評。
2、遊戲評量:學生在互動有趣的有獎徵答、拼圖遊戲過程中,樂於學習。
3、雲端互動式評量:透過雲端學習平台,建置臺灣暗蟬測驗題庫,檢視個人學習成效。
4、家長評量:家長在方案過程中,協助檢視,了解方案執行及學生的學習狀況。


【二、與偏鄉小學合作一日課程:學生教學生】

在同學們成功完成機器人設計後,我們會聯繫偏鄉小學並前往參訪,安排「一日機器人組裝課程」,對於資源相對匱乏的偏鄉小學,機器人參訪課程受到許多小學校方的歡迎。我們並非由老師前去上課,而是由老師帶領學生團隊,讓孩子以一對一或一對二方式,指導偏鄉學生學習程式設計與機器人、並將歷程做成數位說故事分享與發表,每一次的課程,都能讓孩子得到友誼、學習到分享的喜悅、並從中感受可能的不足與教學相長的意義。

《孩子們到偏鄉小學參訪分享的主要內容如下:》
1、組裝機器人並進行程式編寫。
與偏鄉學生合作使用一組機器人及平板電腦,由海東學生指導偏鄉學童組裝機器人,利用平板電腦將過程拍照與錄影,直到偏鄉學童完成簡單的機器人程式編寫。

2、進行迷宮挑戰
指導偏鄉學童認識程式設計,並能針對參數進行修正,能回答並協助偏鄉學童進行迷宮挑戰,並讓偏鄉學童了解迷宮挑戰賽的計分方式。

3、利用iMovie進行數位說故事。
海東學生與偏鄉學童利用數位說故事整理偏鄉服務過程,完成後進行發表。

4、同儕教練(Peer coaching)在於彼此之間的觀摩、分享、協作、研究、討論等活動,普遍用於教師專業發展,目前用於偏鄉服務,並由學生教學生,成效良好。

5、課程結束後,本校學生必須協助偏鄉學生進行機器人測試,並順利完成迷宮及投球;接著學生們要一同完成數位說故事影片,並於活動結束時發表。



成果與效益:

1.學生結合機器人,聚焦於台灣暗蟬與其棲地的保育,學生也應用機器人感應器偵測黑面琵鷺棲地環境,希望降低疾病的威脅;更自行設計電腦管理程式,將機器人運用於智慧雞舍的溫控、通風、調整日照,以減少雞隻生病。

2. 整體教學研究,希望能了解家長、教師、學生三方在成長表現。藉由機器人,對台灣暗蟬有進一步的了解,因了解而關心在地環境掩埋場的擴建問題,結合國內環保團體與國際學子,透過「創意回收車」、「攜手護暗蟬」等一連串的環保行動,進行生態保育,已達到教學願景。

3.學生透過偏鄉服務認識更多朋友,更希望以後每年都可以再去。且在教學的過程中學生獲得很大的成就感,也讓自己學到許多課本以外的知識,進而積極主動參與。很多學生覺得自己有能力幫忙別人,感到特別開心,願意更積極主動參與偏鄉服務。

4.偏鄉服務的活動過程,孩子感受到教別人比自己的學習還難,體會到自己應該更加努力,才有更好的能力去教別人,對事前的準備跟事後的檢討,都積極面對,另外,也發現了孩子有更多更好的耐性,去幫助別人,成長自己,能夠調整自己的心態和行為。

5.透過偏鄉服務的學習,可以培養孩子的口語和肢體的表達,行前的教育訓練,讓孩子體會認自己責任而提升能力,在服務的過程也記錄一日的點滴,並製作影片一起分享並從中學習的喜悅,並培養孩子服務及回饋社會的心智。



影響力與擴散性:

機器人參加日本辦理的國際競賽,榮獲世界4個第一名,4個第二名,1個第三名,2個第四名,讓台灣、台南市與海東國小再次站上國際舞台。國內超過20次三名內。成效卓著。表現得非常棒,總是面對微笑接受一次又一次的挑戰,也因此有更多的機會學習團隊合作、創造機器人及解決問題。

課程發展,獲得各校很多的回饋,國外分享7場、各校或各縣市邀請或至本校觀摩分享已達270場(影響學校超過1100所,教師超過15000位)。

偏鄉服務課程與教學,以「培養學生能力為主,資訊科技為輔」及紅十字受惠惠人的理念,103~106年,各校或各縣市邀請或至本校觀摩分享已達82場(影響學校超過1100所,教師超過5000位)。



相關連結:

認識暗蟬 海東探索台江生態
海東暗蟬、機器人課程入選前十
海東創客機器人X Arduino 自走車大賽
海東國小紅十字會少年服務隊 偏鄉服務記錄 有些事現在不做 一輩子都不會做了
海東國小 – 鄉土課程行動學習
Copyright© 2017 遠見·天下文化教育基金會. All rights reserved.