機器人開進校園,未來走進孩子的心中:從「移動教室」看見教育的可能
一、緣起與理念:
本專案於2018年自偏鄉巡迴起步,目標是縮短城鄉科技教育差距。觀察到偏鄉學校常缺乏師資、設備與實作機會以及在科技教育資源上的落差,我們啟動了「移動教室—機器人胖卡車」計畫,我們以「把科技帶到孩子身邊」為核心,打造一台具展演、教學與實作功能的移動教室——機器人胖卡車。希望藉由將科技教育帶進校園的方式,讓每個孩子都能跨越地理限制,獲得啟蒙的機會。本專案不只提供觀賞,更強調互動、實作與思考,讓科技課程變得可親近、可參與、可延伸。
二、教學設計與創新作法
胖卡車活動的核心是「科技沉浸式體驗」。每次巡迴每校通常安排一天四場次,一節課為一場,上午兩場、下午兩場,確保每一批學生都有足夠時間參與。每場40-50分鐘,可配合學校的作息時間調整,每場次人數上限為 100 人,由學校依年級與班級安排,一天最多可達400名學生參與,場地分為機器人胖卡車展演區,進行機器人概論教學與遊戲體驗互動;另安排校內教室空間進行DIY科技套件實作課程,由講師帶領教學機器人組裝體驗。
課程分為兩大部分:首先由講師以「機器人概論」進行引導,內容針對不同年齡層進行調整——低年級透過生活化提問與互動遊戲建立基礎認知,中高年級則深入探討紅外線感測、自駕車循跡原理,以及 AI(如 ChatGPT)在生活與學習中的應用。
體驗環節中,學生可自由選擇感興趣的設施,包括科技寶積木結構互動、鐵蛋翻滾機器人、以及2025年新增的夾爪車競賽。夾爪車由兩組學生分別操控搖桿,目標是最快將指定物品移動至終點,過程中需理解夾爪機構、馬達驅動及操作策略。講師與助教會全程指導,確保安全與學習成效。
具體內容分為四大部分:
1. 機器人展演
(1)以人型機器人、小型機械手臂改裝成具台灣文化特色的三太子與小舞獅,結合音樂、舞蹈與程式控制編排動作,作為開場表演,吸引學生目光並引發好奇心。
(2)人型翻滾機器人「鐵蛋」可進行多樣化表演與互動,可作翻滾動作示範動態平衡,展示人工智慧與編程的魅力。
(3)科技寶工程積木展示區展示齒輪傳動、槓桿原理等機械結構,包含摩天輪、平衡機構遊戲等遊樂設施造型,讓學生從玩樂中理解工程概念。
(4)車上架設有自駕車立體賽道設施與循跡自駕車,運用自駕車的循跡功能,在搭建的小型立體賽道上自主前進,讓學生觀察自動駕駛原理,並有講師搭配講解循跡感測應用基礎原理。
2. 機器人概論課程
(1)由專業講師帶領,以簡明的圖像、影片與現場操作,介紹機器人的類型、功能及應用領域。
(2)鼓勵學生提問與討論,讓不同年齡層的孩子都能在自己的理解層次上找到興趣點。
(3)分齡學習,依照不同年齡層學生調整授課方式及內容。低年級以故事與生活化例子為主(掃地機器人、語音助理);中高年級延伸至感測器原理(紅外線、超音波)、馬達控制、自駕車循跡與基本程式邏輯;國中生另介紹 AI 應用與競賽入門方向(感測器調校、簡易控制架構)。
3. 科技遊戲互動體驗
(1)科技寶工程積木展示區運用紅外線感測原理,只要物品一靠近就會驅動齒輪運作,延伸不同的造型積木,像是吹樂器的機器人,會上下擺動,拳擊機器人作出揮拳的動作,以及簡單的齒輪運作原理。
(2)擲筊互動機器人,在機器人中加入程式編程,學生問完問題後讓機器人來擲筊,模擬到廟裡拜拜問事的方式,增加趣味性。
(3)機械手臂夾爪車遊戲,採兩隊競賽模式,學生透過操控搖桿控制夾爪車完成指定物品的夾取,從遊戲中學習機械結構與控制原理。
4. DIY科技套件-組裝自己的機器人
(1)運用太陽能DIY套件組裝成機器人或是小恐龍,培養學生動手做的實作能力。
(2)學生在組裝過程中可以了解太陽能齒輪馬達驅動的方式,除了依照組裝說明,也可以發揮自己的創意改裝成自己獨一無二的太陽能機器人。
(3)動手實作過程中也會遇到組裝完成卻不會動的狀況,讓學生學習找出問題,培養「除錯」的能力。
創新教學法:
課程設計結合「文化情境」、「遊戲化挑戰」與「動手實作」三大策略。以文化為例,三太子與舞獅機器人不僅是表演道具,更是引導學生思考科技如何詮釋文化的切入點;遊戲化方面,夾爪車競賽、循跡賽車挑戰等活動,讓學生在競賽中學會觀察、嘗試與修正;動手實作則透過太陽能 DIY 套件,引導學生在組裝過程中理解馬達、齒輪與能源轉換的關係,並鼓勵學生依創意改裝,實踐「創客精神」。
三、教具與設備說明
胖卡車搭載多種專業設備:一組三太子與一組小舞獅機器人、鐵蛋翻滾機器人、自駕循跡小車與賽道、夾爪車與搖桿、科技寶工程積木套件(齒輪、軸承、馬達)、擲筊機器人、LED 大螢幕與投影系統及完整的維修工具箱。設備定期進行功能檢修與程式更新,技術人員負責備援方案,確保場次不中斷。
四、團隊、人力與後勤運作
每場巡迴由 2位講師在胖卡現場輪流負責課程主導,搭配1名助教,控制現場流程與活絡氣氛, 另有 1 位技術人員負責設備安裝、程式上傳與故障排除。
太陽能DIY活動則是有1位講師搭配2名助教,進行DIY套件的教學,有狀況隨時給予學生及時的協助。活動前專案團隊與學校協調場地尺寸、胖卡車的擺放位置、電力需求與學校配合調整時間日程規劃;活動當日執行 S.O.P.(動線、電源管理、安全標示);活動結束後回收器材並進行初步功能檢測。
五、年齡分層與差異化教學
為確保不同年齡層學生都有收穫,課程在內容與操作上採分層設計:幼兒園與低年級著重感官體驗、故事化互動與較多的實作互動體驗時間;中高年級增加動手組裝與概念講解;國中階段層次則引入技術原理、參數調整與挑戰型任務,並介紹如何延伸參與競賽。講師會根據現場反應即時調整語詞、示範深度與互動節奏,避免內容過淺或過難。
六、AI與科技結合的應用
雖然現場核心是實體機器人,但我們也融入AI應用,例如在課程中帶入ChatGPT的應用,讓科技體驗更加貼近未來應用趨勢。
七、模式擴展與在地化合作
2018-2023年間,胖卡車主要服務偏鄉與教育資源相對不足的地區,建立穩定課程流程與良好口碑。
2024年起,專案獲竹北市公所邀請合作,升級為「在地科技巡迴胖卡車」,納入地方教育資源配置,巡迴全市國中小。胖卡車也受邀至地方活動(例如土地公文化藝術節、公所路跑活動、園遊會等)展演,將學校學習延伸至社區,形成支持學習的生態系。