教學實施結果

本節主要介紹單元一至單元六的教學實施情形。各單元描述的重點，包含教 學概要、課堂觀察、實施結果以及教學省思與調整等項目。而各單元的教學觀察，

以學生操作 LEGO NXT 機器人 3D 模擬軟體撰寫程式的過程為紀錄重點。

壹、單元一教學 一、教學概要

單元一的教學目標為學習如何撰寫程式，藉由機器人的移動指令，來了解程 式執行的基本觀念與流程，並且熟悉程式語言的基本語法。設定的問題情境是：

設計程式讓機器人可以在地板上前進、後退共折返 2 次，並且嘗試改變它行走的 速度。在說明完教學目標與問題情境後，進行示範以及講解解題方法與程式設計 的概念。在教學過程中，因為學生是第一次撰寫程式，因此在循序結構的概念，

程式指令語法的使用上，給予逐步引導與解釋，務必要讓學生充分了解。並且也 藉由實際操作，熟悉使用模擬軟體進行程式設計的步驟。

二、課堂觀察

在實作過程中有部分學生遭遇到問題如：指令語法錯誤、看不懂錯誤訊息、

對指令用法不夠熟悉，以致於發生誤用指令，與模擬軟體不明原因突然當掉，導 致電腦需要重新啟動等情形。大多數的學生反應熱烈，能夠投入在學習活動中，

甚至有學生在完成基本練習之後，嘗試使用更多指令或修改參數，觀察程式執行 的結果有什麼變化，例如：學生對模擬環境感到好奇，調整視野進行探索；有學 生嘗試修改指令，令機器人故意去撞環境中的物品，製造有趣的事件；也有學生 使用老師尚未講解的指令，使用轉彎指令讓機器人改變前進方向，引起同學間的 注意與討論。

三、實施結果

依據實作心得紀錄，學生完成解題的實作情形如表 4.1。

表 4.1 直線折返車實作結果統計（N=84）

單元名稱 正確執行 程式有誤

直線折返車 98% 2%

從學生的心得紀錄中發現，大部分的學生對程式設計有正面的第一印象，例 如：

「第一次寫程式，一開始還蠻多錯誤的，不是一直前進就是不會動，不過完 成之後就有莫名的成就感，希望之後可以學到更多有挑戰性的東西。」

「好興奮，第一次寫程式，還想嘗試看看更多動作喔！」

「第一次撰寫程式設計，雖然感覺蠻簡單的，但後來可能會漸漸複雜化吧！

不過這次的程式設計體驗還是很好玩很有趣！」

「以前的老師沒教過，所以很新奇，今天學的難度也不會太高，很適合初學 者，本來一聽程式設計就覺得是很複雜的東西，完全提不起興趣，但覺得看機器 人動起來的樣子其實很有趣，希望以後可以學更多，但也不要教太難的啊！」

總結而言，大部分的學生覺得課程活動很有趣；看到機器人正確運作時覺得 有成就感；對電腦下達指令而機器人就會動起來覺得很神奇；發現程式設計沒有 原先想像的那麼困難等。

四、教學省思與調整

分析學生的課程反應與回饋，研究者認為使用 LEGO NXT 機器人 3D 模擬軟 體進行程式設計教學給予學生的第一印象是正向的。範例難度以第一支程式而言 是合適的，可以達成學習基本觀念的學習目標，過程中也能掌握學習進度，學生 有時間透過修改程式與調整模擬軟體的視野，進行探索學習，同時亦展現了對程 式設計的好奇心。

研究者進行以下的調整來降低學生在學習過程中遭遇的困難。一是在講解指 令的過程中，實際帶領學生撰寫一遍，讓學生比較不同指令的差異，例如同樣是 移動指令，forward()沒有帶參數，而 travel(x)則需要有參數。二是提醒語法的正確 性，因為學生第一次寫程式，對程式的指令語法不熟悉，因此在講解過程中，向 學生說明要特別留意加入分號的時機與括弧是否有成對，如此一來學生在實作時 遇到此類問題的情形會比較少。三是學生對程式的錯誤訊息不了解，因此老師可 以故意製造一個程式錯誤，示範如何除錯，如何透過錯誤訊息發現語法錯誤的位 置並進行修改。

貳、單元二教學 一、教學概要

單元二的學習目標為如何使用機器人的移動指令－轉彎以及程式設計的重複 結構。設定的問題情境是，設計程式讓機器人可以在地板上前進、右轉，走一個 正方形的軌跡回到原位。為了引導學生感受到迴圈指令的功能，先採用一個指令 一個動作的方式，循序完成機器人的動作。接著講解在有規律的情況下，可以利 用重複結構簡化這個過程，因此帶入 for 迴圈的概念。要求學生在完成基本練習之 後，修改程式，例如嘗試調整指令的參數大小，改變行走的距離與旋轉角度，讓 機器人可以在房間裡自動進行巡邏。

二、課堂觀察

學生在實作過程中，學習氣氛是輕鬆的，能夠投入學習活動，並且跟老師與 同學進行討論。例如有學生故意使用轉彎指令，設計大角度轉彎並加速前進的動 作，造成機器人甩尾翻車，引來同學的好奇與笑聲。部分學生也能在完成基本練 習之後，嘗試修改程式，不再只是受限於老師原先給予的操作示範，能夠自行發 揮創意，以自己的設計方式，令機器人進行巡邏。由於在講解指令時，特別比較 不同指令的差異，以及說明錯誤訊息如何閱讀，學生在撰寫程式時發生的錯誤比 較少。

三、實施結果

學生實作情形如表 4.2。

表 4.2 自走巡邏車實作結果統計（N=84）

單元名稱 正確執行 程式有誤

自走巡邏車 96% 4%

從學生的心得紀錄中發現，學生對於程式設計的感受逐漸加深，例如：

「要是不清楚自己要什麼樣的程式，就沒辦法確實完成任務，僅僅是一個符 號或字母，整個程式就會錯誤無法執行。終於打出正確的程式時，有種成就感。」

「新學的迴圈跟上次比起來就有趣多了，變化比較多。有了上次的體驗，感 覺這次就變的比較容易上手，而且我隔壁的同學還能讓車子跌倒真是太厲害！有 不同的想法想試試看，會不會有出乎意料的事發生！非常有趣～」

「for 好好用，車子也可以繞長方形的，改角度還會到處跑，指令變得很簡單，

很方便使用，不用複製貼上一大串。」

「用了兩種不同的方法執行了同一個動作，原來可以用不同的方式完成，而 不是只有唯一一種方法，對程式設計有更多的了解。」

另外，有學生覺得使用重複結構很聰明，可以減少步驟，也令機器人增加智 慧，可以做更多的事情。也有學生認為，從設計到執行的過程，可親自體驗程式 設計的感覺，相當新鮮且有成就感。甚至有學生表示，想要學習更多程式設計。

四、教學省思與調整

從教學過程中發現，機器人模擬軟體有助於學生理解重複結構的概念，可以 讓教學者藉由學習活動，很自然地把重複結構引導出來，並且從實際觀察機器人 的執行過程中，了解重複結構抽象的運作步驟。在撰寫程式方面，由於採用傳統 撰寫程式碼的方式，指令的語法結構對於初學者而言，有一定的複雜度，因此必 須小心謹慎地講解說明，例如運用變數控制迴圈的執行次數，會涉及到變數與運 算概念，如果有充分的時間，最好加強說明這些概念，雖然不見得要全盤托出（例 如變數型態可以只講整數），但至少與學習目標相關的部分，應該盡量說明清楚。

也因如此，在教學內容與時間的掌握上，教學者必須特別留意，教學內容的難度 與份量，以及教學現場裡可能會有的意外影響因素，例如在示範時，等待模擬器 執行所造成的時間消耗等，都必須納入課程規劃的考量中。

另外，可以在實作中增加開放性問題，讓學生自行設計問題，描述問題情境 並說明如何解決，增加實作的變化性，激發學生的創意與樂趣。

参、單元三教學 一、教學概要

單元三的學習目標為如何使用機器人的光源感應器，以及程式設計的選擇結 構（條件判斷）。首先說明問題情境，由教師示範執行的結果，幫助學生理解問題。

接著對於問題情境進行分析與思考：機器人是如何沿著黑線前進，以至於可以繞 行整個橢圓形軌道。引導學生使用光源感應器，並講解指令與用法，以及選擇結 構的語法與用途。其中，光源感應器在偵測到黑色時數值約為 0，而白色時數值約 為 80，若要進行條件判斷，則需要加入臨界值的觀念。講解完畢，讓學生進行實

作練習，可以提示學生，嘗試改變機器人行走的速度與方法，使得它能夠走得越 順暢、花越少時間越好。

雖然程式碼只有短短幾行，但是這支程式包含了理解機器人沿著黑線前進的 方法，以及選擇結構的抽象概念，有一定的複雜度，因此教學時，可試著運用流 程圖幫助學生理解程式的邏輯結構。

二、課堂觀察

由於上個單元實作經驗的收穫，能夠將講解與實作的時間分配，掌握得更恰 當。本單元不如前兩個單元容易，因為加入選擇結構的觀念，學生需要時間進行 思考與理解。大多數的學生雖然可以了解老師所提的解題方法，但是卻無法直接 地運用指令來描述解題方法，也就是學生對於要如何把解題概念轉換成程式碼，

產生了學習困難。

學生對於語法結構不熟悉，儘管已經提醒括號要成對，還是有部分學生在實 作過程中，發生少了右邊括弧的錯誤，導致程式錯誤無法執行，不過當發生錯誤

學生對於語法結構不熟悉，儘管已經提醒括號要成對，還是有部分學生在實 作過程中，發生少了右邊括弧的錯誤，導致程式錯誤無法執行，不過當發生錯誤