LEGO 機器人程式設計教學實施

本節將探討應用 LEGO 機器人輔助程式設計教學的實施案例，與教學實施時 的注意事項。

壹、LEGO 機器人輔助程式設計教學的實施案例

Fagin 及 Merkle（2002）採用 LEGO 機器人學習程式設計中循序控制、變數、

常數、副程式、選擇結構與布林表示式、陣列等觀念，並附有相關挑戰題，供學 生練習與完成。例如在「選擇結構」的教學單元中，引入條件判斷的觀念，使 LEGO 機器人，在面對不同的外在條件下，做出不同的行為反應。由於 LEGO 機器人提 供許多相關組件，如碰撞感應器，故可使用「機器人遇到牆壁或其他障礙物，即 變換方向」為例進行教學。希望學習者能在有趣、互動的環境中，專注於進行程 式設計的學習，Fagin 以問題解決為策略，實施「設計－程式撰寫－執行－重新設 計」的學習步驟，希望減少學生的學習負擔，並增加學生動手操作的學習體驗與 樂趣。

Behrens、Atorf、Schneider 及 Aach（2011）使用 LEGO 機器人在大學工程領 域課程活動中，透過實作與競賽活動，學習數學方法、MATLAB 與工程應用的相 關知識，幫助大學新生連結理論與實務課程，增加學生的學習動機。

Kammer 等人（2011）利用工作坊實施機器人教學，包含組裝與運用感應器，

並設計機器人跳舞的專題研究，在課程最後進行成果發表。因採用小組合作進行，

機器人須與人共用亦不得外借，因此搭配 go4IT!-simulator 模擬軟體輔助實體機器 人教學，學員可在課程後使用自己的電腦，執行課程中完成的機器人程式，經由 課後複習與觀看模擬軟體的執行過程，達到學習反思的作用。

由以上教學案例，可歸納使用 LEGO 機器人輔助教學的教學模式如下：

1. LEGO 機器人的使用範圍廣泛，因其使用對象、屬性而有所不同

中小學的實施方式，多以營隊、社團為主，藉由趣味化的學習環境，強調基 本能力的建立，與程式設計概念的體驗；而國外大專院校部分，多獨立使用於資 訊專業課程、或數理工程領域。

2. 可搭配問題解決之教學策略，以及專題製作的方式進行

利用 LEGO 機器人進行課程教學，由於其程式執行過程得以在真實情境下進 行，因此教學設計很適合採用問題解決策略，搭配專題製作實施。教師可擬定生 活化的習題供學生練習；亦可提供範例，供學生操作，之後規定作業供學生練習，

強化學習印象。或是結合競賽方式，塑造教學情境，以增強學生學習動機。

貳、LEGO 機器人的教學實施與建議

LEGO 機器人被認為是有助於學習程式設計的教學工具，在規劃教學活動時，

文獻中相關的教學經驗，提醒我們注意以下事項：

1. 實施過程比結果重要

學生主要透過程式的實作與練習，了解程式設計觀念與教學內容。換言之，

LEGO 機器人的角色是教學工具，教學內容是透過工具了解程式設計的概念。因此 過程與結果一樣重要，不必強求學生都必須完成每一次實作（Wolz, 2001）。Bers 等人（2002）亦認為操作 LEGO 機器人失敗的經驗，對學生的學習而言更具價值，

因為失敗的經驗將鼓勵同學進行深入的詰問，及自動建立共同學習的機制。

2. 記錄教學活動的過程

透過教學日誌的課堂觀察，與學生實作心得紀錄，可以幫助教師了解學生的 學習情形與課程參與情形，作為改善教學的參考依據（黃世隆，2004）。

3. 妥善處理分組教學情形

LEGO 機器人硬體設備的成本，對一般中小學的教育經費而言，無法達到一人 一套設備的要求，因此多以團隊分組的方式，實施 LEGO 機器人輔助程式設計課 程的教學。這種方式除了節省成本考量外，也可建立團隊合作的機制，在專題實 作或分組競賽上有集思廣益的效果。但是掌握團體的狀況，與小組成員是否確實

參與，將是教學者必須注意的課題（蔡依琳，2002 ; Weinberg, White, Karacal, Engel,

& Hu, 2005）。