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想。學。用。心。玩 動手玩機器人

  • 得獎主題: 想。學。用。心。玩 動手玩機器人

    得獎者/團隊: 國之菁華

    服務單位: 宜蘭縣立國華國民中學

    項: 教學卓越獎

    別: 國中

    得獎年度: 103

    點閱率: 2068

    創用授權: 姓名標示─非商業性─相同方式分享

‧獎  項:金質獎

‧獲獎學校:宜蘭縣立國華國民中學

‧方案成員:陳國章、林楷晉、邱旻昇、張俊傑、魏裕常、沈志強、楊孟樺

‧教學卓越名言:

創意「想」。合作「學」。學致「用」。專注「心」。Fun 手「玩」。

‧教學團隊簡介:

本校教學團隊以資訊老師為中心,搭配數學老師協助設計課程,並與藝文領域老師共同實施機器人課程。團隊不定時有自發性的成長研習,並持續辦理縣內外研習分享。

‧資料來源:103年教學卓越獎

‧主辦單位:教育部

‧承辦單位:彰化縣政府教育處

‧承辦學校:彰化縣員林市育英國民小學

一、「無敵鐵金剛」的發想

「無敵鐵金剛」,是許多人難忘的純真回憶,陪伴許多人度過童年的美好時光。在國華國中,也有一位為之著迷的老師。他夢想能將兒時心目中的偶像,智勇雙全、正義化身的無敵金剛,帶到上課的講堂與學生分享;他夢想冷冰冰的資訊教室能幻化成一座綺麗繽紛的夢工廠;他夢想學生能親手創造出專屬於自己獨一無二的無敵鐵金剛。

二、創意夢工廠─機器人來幫忙

如何才能將無敵鐵金剛重現教室中,這時,團隊成員想要利用「機器人」來幫忙實現夢想。 個人電腦革命的領袖比爾‧蓋茲預言:「 機器人學」將成為下一個熱門領域。教育學家Greenfield認為,將機器人運用在教育及教學領域十分符合學生的學習心理,學生較喜歡互動性高,甚至可以動手操作的東西。就這樣,這個從最純真的童年開始的教學發想,希望透過活化、整合的課程,把學習主導權還給學生,陪伴學生找到學習最單純的快樂。

三、讓每位學生用機器人『想學用心玩』

因著這個充滿童趣的開始,這個夢想越做越大,一個又一個的老師、一個又一個的領域加入。這一次老師們走進教室,結合資訊、數學、藝文領域,和學生一起動手,實現夢想……我們希望學生能『想、學、用、心、玩』。

一、我們這個Team

籃球巨星喬丹:「靠天分可以贏球,但是靠團隊與智慧才能贏得總冠軍!」

在提升教學品質的諸多要素中,專業的教師團隊是決定性的關鍵。這個計畫跨領域結合資訊、數學、藝文等教師。教師夥伴陸續加入,針對課程不斷對話、修正。老師們具備專業與素養且願意對話與精進;熟稔教材並願意接受改變,更齊心、用心經營團隊。

二、人是最關鍵的資產

本計畫成員,除了教師團隊外,最具特色的是,團隊中另有一個全數由學生所組成的「學生機器人志工團隊」。由本校數理資優教育方案、資訊科學資優方案及三年級技藝班學生挑選組成。我們希望,這個全然由學生組織而成的團體能夠將課程的精髓與信念,以另一種更為深耕的方式繼續傳承下去。以「學習、成長、服務」大手拉小手把愛傳下去的精神讓每位學生都能一起動手玩機器人。

老師們以為:真正的好教育,是即使教學者離開了,所有的學習還是可以正常的運作,甚至更好、更突破,這樣的教育才是好教育。教師團隊希望,孩子們在接受了許許多多用心的對待,然後能夠在認真學習有所收穫之後,還能有能量去將自身所學傳承下去。

三、啟動團隊動力─參訪取經

建立特色課程 如何將想像落實在課堂教學,對教學團隊而言,實在是非常抽象的事。老師們決定走出學校,參訪範例。教師團隊多次參訪其他特色學校及空間規劃,參訪過程彷彿劉姥姥進大觀園,著實讓團隊成員大開眼界。看都沒看過的硬體設備,想都沒想過的空間配置,都具體的呈現在眼前。多次參訪所汲取的養分,餵養著夢想的種子,深深影響往後團隊信仰。教師團隊將種種寶貴經驗帶至教師團隊對話中,希望能將教具模組化的理念及課程設計的概念,實踐在課程設計。

一、回到原點的思考 數位使用者vs數位創造者

林美娟(2008)研究發現,目前中小學電腦課程完全著重於應用軟體的教學,如文書處理、簡報、網頁製作等套裝軟體的應用方式。應用軟體教學固有其重要性,但若以長達七年的電腦課程,讓學生一再反覆練習應用軟體操作,不僅未能幫助學生運用資訊科技學習如何問題解決及培養邏輯思考與創新思維,更不免虛擲了可貴的學習時問。

教師團隊不僅要反思,這樣的資訊課程是現在學生需要的嗎?現在的學生需要什麼課程?需要培養什麼能力?而我們的課程是否適合現在的學生?我們的課程是否能培養現在學生未來的能力?我們學校是否能發展出屬於自己的課程?教師團隊開始著手設計一套以「數位使用者」,升級為「數位設計者」為出發點的課程。

二、愛上動手做─強調「動手」實現夢想

對學生而言「動手做一個屬於自己,獨一無二的機器人」是一個多酷的想法。本方案以Scratch、Arduino及S4A積木式學習結合數理的知識、邏輯以及美術的技能、創作來進行資訊科學統整教學。並以貼近學生的學習角度為出發點,強調動手操作、入門簡易,還能有發展創造的可能性並具備高度的趣味。我們要做「三低機器人」。

三、「三低機器人」─價格低 難度低 污染低

為了讓課程順利的進行,以學生的學習角度為出發點,強調動手操作、入門簡易性、創造發展的可能性,我們自行開發教學教具。因為模組是自行開發,所以價格低;教學團隊採用Scratch程式語言,這使得入門設計的難度降低;此外,我們大量使用科技垃圾,利用拆解後可再利用的資源,產出的成品汙染度相對降低。於是,這個自創的「價格低 難度低 污染低- 三低機器人」取代樂高機器人正式進駐教室。

四、全台首創 全面實施的機器人課程

這個教學方案,統整校內資訊領域、數學領域、自然領域及藝文領域課程。國華國中共有51班、1542多位學生,我們讓每位學生都能快樂的學習機器人科學課程,這是我們最大的教學創新,也是最不一樣的教學。

一、課程研究設計發展歷程

教學團隊在九十六年教育部的創新教學研討會下首次接觸到Scratch。Scratch是一套圖形化程式設計軟體,是一種新的程式語言,讓人們可以輕易的創造自己的數位作品。近年來麻省理工學院致力將Scratch推動於中小學,讓學生在學習程式設計時擁有免費的視覺化程式設計軟體。

團隊教師從九十六年起開始著手規劃Scratch課程,其間經過嘗試、修正、再調整,為的是想建構一套適用於國中學生使用之機器人資訊科學教材課程。另外還運用設計發展研究DBR(Design-Based Research,簡稱DBR)。

DBR是強調教育研究者必須在實際的教學環境中進行研究,藉以了解學生如何學習,並建立及發展出可以應用在教學現場的實務理論,還要設計設計出可以用來改善教學實務的教學方案。

二、全局式學習

哈佛大學教授大衛‧柏金斯(David Perkins)曾經提出:「學習應該像打一場棒球賽,讓每個孩子可以看到課題的全貌,而不是支離破碎的課程片段,讓他們從簡易版著手,建立起學習的整體觀念,那麼學習也可以像打棒球那樣令人期待和振奮。」

秉持此信念,教學團隊發展出一系列全方位課程,讓孩子能完整的學‧學的完整。

三、整合資訊、數學、自然及藝文課程

課程規劃以資訊、數學、自然及藝文知識做為課程統整的概念,並整合互Google 3D機器人繪圖課程、心智圖課程、Scratch資訊數學課程、S4A機器人動手玩科學及藝文機器人美學,並規劃於本校的一年級資訊課及藝文課實施全面性統整教學。

一、學生多元學習,學以致用

「動手玩機器人課程」以資訊課程為主,統整了數學、藝文課程,讓學生的學習更有彈性,可以發揮多元的能力,激發學生有創意的思考、引導學生有系統化的推理、促進學生與他人合作,並將在數學及藝文課堂上所學得的,應用在「機器人」作品上。

二、學生學習興趣提升

由於「動手玩機器人課程」,學生更能了解數學、藝文所學如何應用,並轉而對學習更有興趣。

三、學生學習效果明顯提升

學生對於資訊課使用Scratch融入數學領域學習方式,皆表示非常能接受,因為用遊戲式的方式引入數學教學,讓學生在學習數學及程式設計時能充滿著趣味性,對於學習數學也有所期待,不會排斥。

四、師生合力 分享推廣

五、教師課程社群-有效教學

六、開發多元潛能學生適性發展

對有能力且願意繼續學習的孩子,學校有資訊、數理資優方案可以延伸學習;對於學習不利的孩子,教學團隊也同樣提供協助。

團隊老師設計生動活潑的數學遊戲教材有效提升學生學習興趣。不論學生的程度電腦皆能做出正確的反應,提供立即的回饋;同時學生只要做出正確的答案,電腦即立刻提供積極增強,做錯時也能給予提示,提高學生學習信心。

七、榮譽肯定 媒體報導

一、堅持夢想 不斷前進

凝聚共識「堅持夢想‧創造未來」,營造出友善的12年國教多元學習環境,播下永續發展種子。讓每位參與課程的學生以「學習、成長、服務」大手拉小手的精神把愛傳下去!

二、多元學習環境 創造未來

近年來,印度及韓國軟體工業的快速成長,正是其程式設計教育成功的最佳例證,帶動英國在今年也發起兒童學習程式設計教育計畫,讓孩童從五歲開始學習程式設計。而美國著名科技巨頭比爾·蓋茨、Facebook 創辦人馬克扎克伯格等人呼籲美國重視學童程式設計教育,而我們台灣從國小三年級就學Word、PPT與影像處理,到國中還是學一樣的,高中再重學一次,這是我們目前普遍存在於學校的資訊教育。

本創新教學方案為迎接十二年國教的來臨,經營一個友善及多元的學習環境,運用資訊化與科技化的教育模式,跳脫傳統課堂學習方式,來提升學生的學習動機及興趣。用創新的嘗試規劃多元的課程,希望培養學生資訊擷取、應用與分析、創造思考、問題解決和溝通合作的能力。實施成果可感受到學生的學習力極強、創意無限,不僅在學習新資訊科技的表現更快、更好,對結合之領域科目學習內容的吸收,多數學生也都有正面增長的回饋,極有相互加乘效果。故,若能有效推廣與實施,亦能對資訊及科學教育的未來方向提供更豐富的資訊。

三、大手拉小手把愛傳下去!

未來本校將以「童玩文創。機器人美學」概念,結合電腦3D繪圖及3D列印技術以回收材料,如木材(宜蘭為木材的故鄉)、回收科技資源環保概念,推動木創、綠色資源等創意教學,「用機器人資訊科學培育國之菁華、機器人教育在國華發光」,也希望參與課程的機器人志工以「學習、成長、服務」大手拉小手的精神把愛傳下去!

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