主題：『從AI機器人競賽看程式教育』
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圖1：2021年AERC亞洲機器人運動競技大賽mBot接力組-第一名 |
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一、前言
「2021年AERC亞洲機器人運動競賽-mBot接力組第一名-文興哈哈哈哈」。從大會司儀口中宣布比賽結果時，身為指導老師的我對台上這4位高二的小女生所達到的成就既是歡喜又是感動，走了這麼些年的機器人教育，終於在2021年的尾聲達到了一個新的里程碑。
美國總統歐巴馬(2014)曾說過：「沒有人天生就是電腦科學家，透過一點努力、數學技巧和科學基礎，幾乎任何人都可以成為電腦科學家。」而台灣近幾年也在教育部的推動下，讓寫程式成為全民運動，不分男女老少一起投入程式的學習；因應未來AI及物聯網甚至是元宇宙（Metaverse）世代的來臨，程式設計因而成為未來不可或缺的專業能力之一，也因此在世界各國的義務教育中皆佔有重要的一席之地。
二、AI機器人v.s程式教育
文興高中在新課綱實施前就已在國中資訊教育課程中融入機器人程式教學，將程式教育札根在學生的日常生活中，藉由Scratch程式的基礎打底，引導學生從mblock程式中「做中學」，讓學生可以實際體會到原來自己寫的程式不再只是螢幕上一行行的程式碼，更可以讓機器人依照我們的指令來動作，原來，學程式可以這麼簡單又有趣！而在課程階段性成果展示中，以班級為單位舉辦相撲機器人比賽，除了讓學生可以展現自己的學習成果，也可以在競賽中相互學習、成長，讓機器人成為同學們口中最「夯」的話題。
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圖2：國中資訊教育mBot相撲機器人體驗 |
圖3：國中資訊教育mBot相撲機器人體驗 |
新課綱的實施，從國小到大學都有程式教育深耕的痕跡，在綜合高中高一的課程裡，不論學術或專業學程的學生都可以接觸到「資訊教育」的課程，而在高二進行分流後，資訊應用學程的學生緊接著面臨的就是程式設計的課程，對於多數沒有接觸過程式的孩子來說，無疑是個門檻相當高的專業科目。從多年前配合教育部執行資訊扎根計畫開始，文興高中就一直秉持著「不將程式變成那道孩子們心中高不可攀的大牆」精神，結合課程中許多有趣的實作來引起學生的學習動機，我們一直相信只要孩子們不要在萌芽階段拒程式於千里之外，扼殺了他們的興趣，那麼到了高等教育甚至是職場階段，就不容易出現產業人才荒的情形。
「程式教育」最重要的，是透過基礎的程式積木了解及建構，讓孩子逐步建立邏輯觀念，重點在於讓他們能夠體會到，學習程式之後能夠幫助自己「解決什麼問題」；只要孩子們不要停止自己的好奇心，再加上學校老師的引導，相信結合新課綱核心素養的精神一定能夠讓寫程式不再只是「單一技能」，而是「解決問題的工具」。在課程的搭配上，我們結合了學校的多元化課程融入機器人教學，從「一般領域課程」的機器人專題、「專精課程」的智慧機器人，甚至是學生的「自主學習」等，讓學生在正式課程外也能實踐自我探索的精神，讓學生從mBot輪型機器人開始接觸，並且透過國內相關競賽來提升自信心。
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圖4：2020南開盃智慧自走機器人競賽佳作 |
圖5：2021南開盃智慧自走機器人競賽第一名 |
機器人是「物聯網」以及「AI」的最終應用，學生在學習的過程中，必須從實作當中去學習如何解決眼前遇到的問題，機器人的機件結構以及故障排除，每個感測器都有它獨特的功能和作用，而在現有基礎之下，讓機器人在運動的過程中不會有太多的錯誤判斷，就是程式教育訓練學生「解決問題」能力核心價值的具體展現。除了要會寫程式外，硬體的調整也是機器人課程當中很相當重要的一環，學生們透過練習體會到就算是同樣的機器人，在程式執行上也有它獨特的「個性」，除了學習撰寫程式的邏輯，也要透過硬體上的調整，來適應每一台不同的機器人；就是這樣要隨機應變的特性，讓學生可以從實作中訓練其運算思維能力，而這樣子經驗的累積也能夠在學生間一屆一屆的傳承下去，為自己及學校爭光。
程式教育如果只有單純在學校環境學習是很可惜的一件事情，正因為高中是程式教育的啟蒙階段，所學有限，學生很難從課程中體會到自己摸索的東西與實際就業有何相關聯之處；文興高中在程式教育課程裡搭配中部相關產業參訪，帶領學生走訪實際的職場環境，讓學生能夠理解原來自己在學校裡學的技術是如何運用在業界的職場上，這樣的體驗能夠讓學生的學習動機達到「正增強」的效果，也強化了程式教育在學習上的願景以及實用性，不再只是以往一昧的coding以及compiler，讓教學的成效以及學習效度達到最大化。
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圖6：參訪中科智慧機器人自造基地 |
圖7：學生體驗機械手臂應用及操作 |
三、結語
教育部自推動資訊教育以來，不管是2008-2011年的「臺灣中小學資訊教育白皮書」，還是2014-2017年的「數位學習推動計畫」，甚至是現在十二年國教「資訊科技」課程，都希望能夠培養學生擁有批判性及創造力思維解決真實問題的數位公民能力，在問題解決與實作的過程中培養學生「設計思考」與「運算思維」的知能（教育部，十二年國民基本教育課程綱要-科技領域領綱），而程式教育在裡頭扮演著一個不可或缺的角色。
正因為許多學生進到高教體系後，缺少先備知識及學習動機，往往在接觸程式課程後無法從中獲得信心，造成資訊相關科系畢業人數與就業市場需求人數有相當大的落差，也造成產業界的人才缺口。我們希望學生在高中階段能保有對解決問題的「好奇心」，而這樣的好奇心會驅使學生遇到程式困難時組織自己「自主學習」的能力去解決問題，而非落入單方面接受填鴨的窘境。未來是物聯網及AI的世代，只要程式不再是學生眼前那道高不可攀的牆，我們的努力一定能把程式教育推展到一個新的面貌。
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作者資訊
姓名：賴建宏
服務單位：彰化縣私立文興高級中學
電話：0929-366242
E-mail：a9102790393@gmail.com
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