前言

西元1999年，筆者還在花蓮師院(現花蓮教育大學)就讀科學教育研究所碩士班。我的指導教授陳龍川 教授有天向我提到，美國麻省理工學院(MIT)和樂高(LEGO)合作發展了一套可讓幼童設計圖像化電腦程式、並利用樂高積木組裝成的結構，用來指導小學生進行人工智慧機器人設計。當時我聽了感覺十分不可思議，寫程式？機器人？人工智慧？要一個大學生學會寫程式已經不容易了，還要設計人工智慧的機器人？

於是我開始在網路搜尋相關資料，果然在MIT的人工智慧實驗室(AI Lab)和媒體實驗室(Medai Lab)網站找到名為Future School(未來學校)的合作計畫案，頂尖的學府內兩大實驗室合作的案子一定不簡單！果然！NASA還參與贊助計畫，從事指導中學生參與設計太空研究計畫雛形的教育訓練，用的就是可以用電腦設計程式的樂高積木呢！(台灣曾經有國中生的作品獲選火星登陸計畫雛型喔!)該計畫早在1985年開始執行，而在1990年正式推展到美國的幾個實驗中小學成為正式課程，並且在世界各地舉辦中小學生的樂高機器人設計大賽。

隔年2000年，台灣剛好舉辦了第一屆所謂奧林匹克機器人大賽(WRO; World Robot Olympiad)，國際上是以科學奧林匹克競賽的等級來舉辦，不過卻有區分高中、國中和國小組，台灣從2000年起就在各方推動下積極辦理推廣活動。我也在該年透過進口商買到了一套，價值約一萬台幣名為LEGO Mindstorms的樂高電腦積木。

一、初試啼聲的國小學生電腦與科學社團！

自2001年起，我在明恥國小帶動電腦社團，主要參加的是高年級同學，除了學習電腦文書處理、網際網路應用、電腦繪圖甚至單槍投影機與筆記型電腦組裝外，還學到了數位相機攝影機的操作、轉錄燒製光碟媒體影片。因為剛買了LEGO Mindstorms系列套件，自己也才開始摸索，不過學生卻很有興趣，雖然很多英文看不太懂，但是師生共同研究之後，逐漸能做出一些東西，但是因為價格算昂貴，所以大家也只能利用僅有的一套一起研究。

後來，當第一批訓練的六年級小學生畢業上國中後就因為缺乏時間而沒有繼續研究，但是卻把經驗同時傳給的下屆學弟妹。我也利用逐年申請的資訊教育計畫案陸續購買了幾套，每年以學長學弟制或採合作、或採競賽方式帶動學生興趣，我自己雖然也是時間不多，但是也能在和學生共同玩樂高中，探索我過去嚮往已久的人工智慧設計世界。

不過一直要到2005年，才能夠訓練兩、三個學生獨立完成基本的碰撞反應機器人動作，進行我交待的某些主題，例如走迷宮、越過障礙等。在2007年，四位五、六年級的同學用了不到一個月的時間，利用樂高套件設計了自動化控制的溫室系統，一舉擊敗來自花蓮各地的科展明星小學和私立小學，獲得國小應用科學組的冠軍，並參加全國科展競賽。

在這幾年當中，我親自授課指導樂高圖像化程式設計的時間愈來愈少，但並非興趣逐漸減退，而是學長帶學弟的訓練學習有了成效。其實，在絕大部分的學習過程中，積木零件結構的組裝都是學生自己完成的，我反而動作不如學生快速和俐落，而學生的積木組裝設計創意也超過我許多，學生剩下的挑戰，就是程式邏輯的訓練和英文軟體的閱讀。

二、樂高不只是玩具！學生可從「玩」中學到學習的意義和態度

電腦樂高積木帶給學生的訓練，不僅僅在邏輯和機械設計方面，還培養了不斷嘗試錯誤、耐心和毅力等學習態度。筆者在2006年取得了一套也是美國MIT研發的Scratch軟體。該軟體可以讓學生利用圖像化的積木式程式語法，組合成有意義的程式，去設計動畫、音樂甚至遊戲，從中先以全英文的方式訓練學生的邏輯概念和基本程式語法，再讓學生以LEGO MindStorms樂高機器人套件，去設計可以真正實用的自動化機器人裝置。

    因為樂高套件價位較高，所以先利用免費軟體Scratch作訓練的方式可以降低教學成本，並能將電腦程式設計的學習門檻降低到小學生，然後連小學生都可以學習自動化控制的設計概念和實作，引進美國的這些科技學習法並非要在現階段看到學習成果，而是看在學生未來的發展。當學生的基礎概念和學習態度都強化後，未來的任何學習表現都可以有很好的提升，難怪這些教學方式在美國MIT列為未來學校的學習計畫之ㄧ。

三、學習態度和學習過程是未來發展的基石！

筆者並以樂高積木應用在國小自然科簡單機械課程的設計，獲得96年教育部科學教育發展計畫的經費，讓學生透過樂高套件的手腦並用設計方式，能夠更有效的理解簡單機械的物理原理和實作應用，降低該課程單元迷思概念的發生率。同時，該計畫在花蓮教育大學科學教育研究所許銘津 教授的指導下，也可讓自然科學教師從中獲得專業成長提升，由學術研究中發展實際的應用課程，也透過辦理暑期的科學活動營隊和外縣市參加機器人設計的課程，讓學生有更多元的科學和數位科技學習視野，同時該年也以相關研究論文獲得科學教育年會的接受論文。

「為什麼不讓孩子玩樂高呢？」

每當有人問我，這麼貴的設備和教具，加上師資學習門檻不易，實在很難讓人不打退堂鼓。這麼說好了，如果自己的小孩想學，你會讓他學嗎？我的答案是會，而且當父母願意投資相當的教育學習經費在孩子身上，你應該不會當個小氣父母吧？

筆者就花了好幾萬元買了一堆樂高幼兒積木給我兩個唸幼稚園的小孩玩，而我那投入200%興趣在樂高積木上的五歲兒子，可以花好幾天時間逐步拼湊出他喜歡的挖土機或恐龍，還可以遙控的樂高動力積木，他除了不會畏懼上千片零散的積木零件中複雜的機械齒輪、連桿或傳動軸之類的結構，可能要花好久才能完成之外，竟也可以展現類似廢寢忘食、差點不眠不休的精神，嚴然是個超有耐心的小小科學家；另外，我還會特別提到，買部電腦都要至少兩三萬，而且電腦的使用週期很少超過三五年，現在一套LEGO Mindstorms標準基本組兩萬左右(比起2000年約兩倍價格)，但是可以從2000年用到2008年還不會壞，而且直到大學研究所 和 博士都大有人在玩，你說這種投資划不划算？

我的社團學生無論是有參與過科展競賽，或是只是平日有興趣隨意組裝設計自己想完成的裝置，其實不管目前課業成績如何、有沒有幫助他們在哪一方面表現進步，至少，訓練後的雄心壯志很可敬；因為想參加電視台節目錄影邀請、或去挑戰世界賽模式的正規WRO機器人大賽的學生大有人在。而多數時候，要在小學生身上看見研究耐心和毅力不容易，尤其是數位娛樂科技誘惑太多的年代，很少孩子願意花太多時間在這種老是需要嘗試錯誤、好像永遠沒個準的實驗結果。學過程式設 計的 老師都知道，電腦雖然講求數學邏輯，可是卻又非常具有科學不確定性，加上積木的機械結構本身又充滿物理變數，要能完成足以挑戰任務的態度，在小學生身上能看見就已經非常不容易了。

至於師資的部份，的確，在花蓮來講資源確實貧乏，但是，透過電腦網路和閱讀書籍的自修，我自己也在不斷學習精進，甚至，和學生共同研究討論、一起學習。我還和學生不時以讀書會、模仿網路查詢到的專題方式彼此切磋，雖然是小學生，但是有時候設計的點子是超越大人的想像，也正因為他們的想像空間沒有限制，才能跳脫大人的現實，化不可能為可能，我正在經歷所謂教學相長的歷程。而我猜，這也是NASA一直以來願意徵選全球中小學生的電腦樂高作品作為太空計劃發展雛形的原因吧！

「相信孩子，他們就能做到。」

转自台湾賽博崔克老師的部落格。