兩岸機器人教育的現況與發展

(1)

‘

兩岸機器人教育的現況與發

DOl : 1O.6249/SE.2015.66.3.03

陳怡靜*博士候選人

張基成教授

國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系

摘要

本研究昌在探討中國大陸與臺灣機器人教育的現況與發展，分析及比較中國大陸與臺灣的機器人教育，並提出可供臺灣機器人教育借鏡之處，作為我國機器人教育未來發展的方向。本研究採取文獻分析法與貝瑞岱所區域比較教育法進行研究，文獻分析法主要針對中國大陸與臺灣之機器人教育相關期刊、論文、網頁資訊及教育訊息作為主要參考資料，進行文獻分析，建立研究課構。本研究先描述與解釋中國大陸及臺 j弩之機器人教育現況，再以並列方式比較分析中國大陸與臺灣之機器人教育的其同，歸納其特色與優點。最後，結合、國當前機器人教育的發展現況，對我國機器人教育未來發展提出建議。最後根據分析比較得到對臺灣教育的敢示，作為教育相關單位、教育人員日後研究

之參考。

關鍵詞:機器人教育、比較教育

*本篇論文通訊作者: f.泉，怡青爭，通訊方式:

[email protected]

。

(2)

D

Ol: 10.6249/SE.2015.66.3.03

Manuscript received: Jun

9

,

2015

Modified: Aug

17

,

2015

Accepted: Aug

24

,

2015

The Status and Development of Robotics

Education in Taiwan and China

Vi-Ching Chen PhD candidate

Chi-Cheng Chang Professor

D巴partment

of Technology Application and Human

Resource Development

,

National Taiwan Normal University

Abstract

This study aimed to explore the current situation and development of robot

education in China and Taiwan

,

to analyze and to compare it between the two

countries. To provide robotics education in Taiwan advantages to learn from

,

which

enhance the development and gain prevision for robotics education in Taiwan. By

employing literature review analysis and comparative method

,

we compared both the

similarities

This study adopts literature review analysis and Bereday's area comparative

education as the research method. The former is aimed at the literature of robot

education in China and Taiwan

,

such as related papers

,

essays

,

web pages of

information and education messages as a study reference materials

,

which

suppo此 to

establish

research 仕amework.

Firstly

,

the study attempts to describe and explain robotics education in China

and Taiwan

,

following the step juxtaposition in order to compare the similarities and

differences of robotics education between China and Taiwan. Finally

,

according to the

C

analysis and comparisons of literatures

,

some implications for the

fu仙re

development

and trend of robot education in Taiwan are acquired. Hope that this study can be

reference

r~sources

for organizations related to robot education

,

educators and

relevant researches in the future.

(3)

The Status and Development of Robotics Education in Taiwan and China

壹、緒諭

機器人整合了電機、控制、電子、機械、資訊等領域的綜合性知識與技術之應用，在全球積極發展機器人的趨勢下，也將帶動相關人才的需求，因此如何從小培養具有工程、科技、跨領域整合應用、團隊合作及解決問題的能力，已成為當今先進國家需要正視的教育議題。國際機器人協會 (IFR) 統計數據顯示中國大陸於 2013 年起開始超越日本，成為全球工業機器人的最大需求者。同時指出全球教育型機器人套件在 2014年至 2017 年間將售出 300萬套(I FR， 2015) 我國行政院於 2005 年將智慧型機器人作為發展目標之一，並預估臺灣於 2015 年將成為世界上主要的智慧型機器人製造國。中國大陸將 2014年定為機器人元年，並於今年3 月 27 日教育部成立了全國學校體育機器人聯盟，統籌並管理全國機器人素質教育 (中國素質體育，

2015)

中小學機器人教育，基於科技的變遷與時代的需求，目前已是各國蓄勢待發的政策 (Petre

&

Price

,

2004; Hirose

,

2001; Bredenfeld

,

Hofmann

, &

Steinbauer

,

2010) 。藉由臺灣與中國大陸在機器人教育的現況之探討與比較，對於日後實施機器人教育時，可能遭遇到的問題和所需制定的配套措施，能提供更周延完善的思考與計畫。基於上述研究動機，本研究乃以探討臺灣與中國大陸之中小學機器人教育為研究主題，先分別探討臺灣與中國大陸之中小學機器人教育的現況，包括機器人教育相關研究、課程與教學、競賽、機器人平臺及可能遭遇的問題與因應策略等;再者將臺灣與中國大陸兩個國家資料並列比較其異同;最後根據研究結果，研擬我國中小學機器

q教育之建議，供主管教育行政機關、學校行政人員、教師研究之參考。

根據上述問題背景與研究動機，本研究目的如下: 一、探討臺灣及中國之中小學機器人教育的現況。二、比較臺灣及中國大陸的中小學機器人教育之異同。三、提出可供我國中小學未來實施機器人教育未來發展之參考。

(4)

。

貳、研究方法

一、文獻分析法

蒐集兩岸關於機器人教育的期刊、論文、研究報告、報導等相關文獻，針對臺灣博碩士論文知識加值系統、臺灣期刊論文索引系統、中國期刊全文數據庫、中國優秀碩士學位論文全文數據庫、中國期刊全文數據庫及中國博士學位論文全文數據庫等線上資料庫，以機器人、機械人、 LEGO 、 robot及robotics為關鍵字，從檢索結果，再分別針對教育、課程、教學、競賽(比賽)、師資(教師)為關鍵字縮小範圍查詢，進行文獻的整理與分析。

二、 Bereday比較教育法

針對機器人教育的相關文獻，臺灣共 142篇，中國大陸共 1265篇，臺灣的文獻資料為中國大陸的 1 1. 2% '透過電子資料庫或文獻傳遞取得已出版或公開的資料進行描述分析。採用 Bereday之區域比較研究法來進行本研究，針對文獻資料進行描述、解釋、並列及比較等四個階段(洪雯案，

2000)

，探討臺灣與中國大陸在中小學機器人教育。先均衡描述兩岸機器人研究、機器人教育、機器人課程與教學、機器人競賽、機器人師資等相關內容，再進行相互比較，以探討兩岸中小學機器人教育之異同。最後根據比較結果提出我國發展「中小學機器人教育」的方向與建議。

藝、結果與討論

一、機器人教育的研究現況

(一)臺灣機器人教育之研究透過國家圖書館之臺灣博碩士論文知識加值系統及臺灣期刊論文索引系統之線上資料庫，以機器人、機械人、LEGO 、 robot及robotics作為關鍵字查詢後再分別針對

(5)

The Status and Development of Robotics Education in Taiwan and China 教育、課程、教學、競賽(比賽)、師資(教師)為關鍵字縮小範圍查詢得知，關於機器人的研究從1983年開始至20t5年5 月，共有4， 789篇期刊及論文。關於機器人教育共49篇、機器人課程有20篇，機器人教學有41 篇，探討機器人師資共6篇，機器人競賽(比賽)共26篇。關於機器人教育相關議題的期刊論文在機器人的研究中約占 2.97% 。機器人教育的研究從1993年開始，吳傅春針對對美國機器人和工業自動化教育進行分析。直到2002年，王以莊針對機器人競賽的教育本質進行研究。張永康與盧玉玲於2009年針對教師探討影響機器人教學能力的因素。更於2008年由簡立仁、楊靜↑台及楊宜庭探討於中學電腦課程內整合機器人教學的可行性。2012年由蕭佳明及黃瑛綺針對樂高機器人於科學創意教育市場進行研究。從機器人教育議題的文獻中發現，多數為運用教育機器人針對學科內容(如:英文、數學、自然科、生活科技、資訊科技等)所設計的學習活動來進行學習態度、學習成效、高層次認知等進行數個班級的實驗研究或個案研究(王裕德、陳元泰、曾鈴惠，

2012

;江仲文、張漢民，

2012

;李謀正，

2006

;林育沖，

2011

;林庭瑤，

2009 ;

施能木，

2007

;張永康，

2010

;梁耀東，

2010

;許財得，

2012)

(二)中國大陸機器人教育之研究從中國期刊全文數據庫、中國優秀碩士學位論文全文數據庫、中國期刊全文數據庫及中國博士學位論文全文數據庫，以機器人、機器人教育、機器人課程、機器人教學、機器人競賽(比賽)、機器人師資(教師)為檢索詞，檢索期間為1980年到2015 年5 月，檢索後得知機器人的研究期刊論文篇數共42，436篇，其中關於機器人教育者為 04篇，與機器人教學有關者為461 篇，與機器人競賽活動相關者為379篇，與機器人課程相關者為105篇，與機器人師資有關者為16篇。與機器人教育有關的期刊論文約 2.98% 。關於機器人教育的研究始於1982年，從上列的數據發現研究機器人競賽者較機器人教育為多，且2008年以前有關機器人教育研究僅82篇，教學134篇，競賽170篇，直到2007年哈爾演市中小學將機器人課程列為必修後，關注的重點才從機器人競賽(比賽)轉移到機器人教育理念的研究。從2000年起北京市景山學校將機器人課程引進後，各省市陸續加人。李春華、崔

(6)

。

世銅、鄭桐、郝立果 (2005 )研究指出機器人是人類科技創新的成果，是教育創新發展的重要方法可以培養學生動手做、問題解決能力、創造力、科技整合應用等能力，以適應現代社會的需要。關於機器人課程的學習成效之相關研究與日俱增。

二、機器人教育政策

機器人教育(狹義)以機器人相關知識和製作技能為主，包括專業理論知識、機器人課程與教學、機器人競賽等。廣義的機器人教育則是指所有學習或利用機器人相關的知識或技術，進行教與學的活動(王成軍、沈豫j折， 2010) 。 (一)臺灣的機器人教育政策 1997年，於成立全臺第一個高中機器人社團， 2002年臺北市政府開始辦理臺北市校際盃機器人選拔賽(陳怡靜、吳明德，

2006

;林基聰，

2013)

， 2005年行政院產業科技策略會議，將智慧型機器人產業視為重要的發展方向之一，並訂定三階段的機器人產黨發展與應用策略，並指出大專院校積極投人機器人整合計畫培育出許多相關的人才以供產業發展之人力需求(行政院科技會報，

2005

;經濟部， 2008) 。大專以上成立第一個機器人博物館負責機器人教育的推廣， 2007年成立第一個機器人研究所(林佳誼， 2014) 。從科技部的學術補助獎勵之專題研究計畫網站中查詢得知機器人研究 11 的件中屬於科學教育學門共計 52件，總補助經費超過 5000萬以上(科技部，

2015 )

從九年一貫課程大綱， 99年高中新課綱，到 12年國教 107課綱，都可見臺灣對於培養學生關於問題解決、創造力的重視，其中高中生活科技的課程的內容與其中關於科技與生活的核心課程的科技發展、科技世界及創新設計與製作皆可與機器人教育進行結合。再者， 107課綱己確定將資訊科技及生活科技調整為科技領域(教育部，

2014)

，對於機器人教育立發展將是一大契機。 (二)中國大陸的機器人教育政策中國的機器人教育從2001年開始以校本課程的方式進行，2003年4 月教育部正式頒佈普通高且技術課程標準， r 簡易機器人製作」列入「適用技術課程J '並將「人工智能初步」列人「信息技術課程J 0 2004年底於昆明召開了第一屆全國中小學機器

(7)

兩岸機器人教育的現況與發展

The Status and Development ofRobotics Education

in

Taiwan and China

人教學研討會，隔年起哈爾潰正式將「人工智能與機器人」列為中小學必修課程，更於2006年設立 100所中小學機器人教學實驗學校(王益，

2007

;蘇文泉，

2014)

2013年起為落實〈國家中長期教育改革及發展規劃綱要(2010-2020年)

>

'各省取消奧林匹克競賽升學加分政策(鍾志強、張毅寧、李國軍， 201 的。同年，教育部將機器人學科定義為跨領域知識的統整，學生需手腦並用，結合理論與課堂所學。同年將機器人學科定調為素質教育項目之一，納人教育部全國學校體育聯盟，並建立全國學校體育機器人聯盟(以下簡稱聯盟) ，除了制定聯盟章程外，並全國學校體育聯盟機器人工作委員會，負責各級學校機器人素質教育管理、教材編審、器材標準等 10個部門。還建立了全國學校聯盟機器人素質教育知識庫內容架構如表) ，包括國小、國中、高中及大學(中國素質體育，

2015

;馬劍， 2015) 。表 l 全國學校聯盟機器人素質教育知識庫之內容架構國小園中

知識庫

人文工程

主要內容數學工程數學工程動植物學工程物理工程生物工程地球工程資料來源:中國素質體育 (2015

)

。

三、中小學機器人課程與教學的實施現況

l音中

人文工程

數學工程物理工程生命工程

天文工程

地理工程

大學

人文工程

數學工程物理工程計算機工程通信工程工藝設計工程電子工程機械製造工程人工智能工程控制工程機器人課程是一鬥跨領域、高度綜合的新興科技課程，真有明顯的科技整合和踐性。因此教學評量可以更多元，除了傳統的紙筆測驗外，更注重實際動手做、創意及專題製作的評量方式(張永康，

2010

;鄧知輝、譚力心、張平草，

2010)

機器人課程的目的在激發學生對新興科技的學習動機，培養學生科技整合、問題解決能力、創造力，運用教育機器人為學習主體以活化教學內容，(林建良、黃臺

(8)

珠、莊雪華、趙大衛，

2013)

，讓學生瞭解機器人的原理、機械結構、戚應器、電子零件、電腦程式語言及自動控制的概念等。 (一)臺灣的機器人課程與教閣 L機器人教學 1991 年時賴炎生針對工業用機器人教學課程教真規劃提出建議。中小學機器人活動從 1999年起開始以社團活動的方式進行，目前中小學多數學校仍以校本課程、社團或營隊活動進行機器人教學，多以生活科技或資訊科技專長的老師授課(吳志緯'

2003

;陳↑台靜， 2012) 。從網站及相關文獻得知，各校為了發展機器人課程，需採購教育機器人設備，各校年度設備費不是，需積極爭取各項競爭型計畫，如高瞻計冉、高中優質化、均質化等專案計畫，以充實教育機器人設備來進行機器人課程(陳怡靜，

2012

;林建良等人， 2013) 。郭展馨 (2007 )指出目前機器人課程的實施與使用的教材多以坊間的才藝班或營隊為主。中小學尚未將機器人列入正式課程，由大專院校或社教機構辦理的營隊，以及機器人才藝班或補教業，每年產值成長約兩成(林佳誼， 2014) 。施能木 (2007 )於2005年在臺東對國小高年級學生進行機器人教學，每週三小時共兩學期，發現學生可透過創造機器人的活動中，願意自我挑戰、克服問題並解決問題。徐若婷 (2014 )針對原住民學童進行創造力的實驗研究。機器人的教學多以零件教學為主，透過零件的堆疊與建構，透過反覆的練習與嘗試錯誤中學習(張永康，

2010

)。強調動手做、做中學，透過分組合作提供高中生學會透過動手實作來解決問題，為了要解決機器人的問題，需要瞭解機器人的相關知識及相關的軟硬體，課程的目標包括認知方面強調科技領域的認知、情意方面透過分組合作、小組競賽來養成溝通合作的能力，並培養科技素養、技能透過專題製作來養成邏輯思考、創意發想及問題解決的能力(林建良等人，

2013)

運用史賓機器人進行英文教學研究可提升師生互動，增加學習動機(石兆芬，0

2006

;游鎮嘉， 2006) 。運用實體機器人讓學生進行程式語盲的學習，研究結果發現有助於高階語盲的學習(劉洲，

2005

;許雅慧，

2006

;曾義智，

2007

;胡瑞城，

2010

;侯人俊，

2011

;陳家聽 2015

)

(9)

The Status and Development of Robotics Education in Taiwan and China 2 機器人教材與教具郭展馨 (2007 )針對機器人課程進行多媒體教材設計與研發。2009年張峻嘉針對設計機器人課程創意教學方案做為教師教學之參考範本。王茂凱(2011 )、李卓翰

(2012

)、吳東昇 (2012 )及林灘 (2013 )針對教育型機器人進行設計與開發。蕭家于 (2014 )進行機器人科普教材之研發，包括機器人展演、實驗室規劃、教具設計與製作、活動規劃等提出建議。

(二)中國大陸的機器人課程與教學

l 機器人課程實施 2000年時，北京市景山學校以科研課題，將機器人納入信息技術課程中。2001年上海市西南位育中學及盧灣高中以校本課程的方式進行機器人教學。2005年哈爾潰市正式將機器人列入正式課程，包括哈爾演師範附小、省實驗中學等41 所學校開設「人工智能與機器人」必修課程;隔年設立100所中小學機器人教學實驗學校。2007年9 月起哈爾演市4000多所中小學將人工智能與機器人正式走人學校課堂(王益，

2007

;張國民、張劍平，

2008

;張新、秦志強， 2010) 。對於機器人課程的實施方式與教學內容之研究，例如:王成軍與沈豫漸 (2010

)

研究提出機器人課程可以是選修、必修、實驗課，課程內容應包括機器人的發展史、機器人基本理論、機器人術語、機器人傳戚技術、機械結構、機器人控制、機器人的控制程式語言及機器人數學基礎等內容。薛瑩 (2010 )指出哈爾潰市中小學進行人工智能與機器人必修課程，研究發現學生的學習興趣高漲，動手操作能力、創新能力提升，對於物理、化學等方面的知識也有一定程度的增加。 .機器人課程的教學機器人是工程科技的創新整合，需要理論的基礎更需要實踐的創新，讓學生從瞭解機器人的知識開始，培養興趣，引導學生繼續學習機器人的基礎知識(王洪權、王嶸、梁景蓮， 2008) 。機器人教學強調學生綜合能力的培養，學生需要能從動手做、做中學，學中做，學而用。胡兵華、何少莎、王小根 (2009 )指出中小學機器人教育的校本課程的主要目標，要強調資訊素養、創新精神和綜合實踐能力，而非只是知識的傳授。就認知目標上，於基礎階段只需要讓學生瞭解機器人的相關概念不需深人解析，且需搭配實際操作。技能目標則分為基本、強化及延伸三個層次，情意態度的目

(10)

。

標則強調合作精神及競爭的意識。教學方法上強調以活動、項目、任務等導向並依據需要可選擇適當地教學方法。關於中小學機器人教學內容主要包括四個層面: (1)瞭解機器人的概況:主要介紹機器人的常識、定義、本質原理、發展史及應用等。 (2) 熟悉機器人硬體。 (3)學會撰寫機器人控制程式:瞭解控制程式的環境與語法，瞭解各種戚應器與驅動裝置的運作原理，撰寫程式連結這些電子零件讓機器人能自動控制完成任務。 (4) 機器人專題製作:應用所學知識動手實作，讓機器人自動完成任務。例如:循跡前進、走迷宮等(張國民、張劍平，

2008

;周杰、何少莎、王小根，

2008

;常會玲、彭敏霞， 2010) 。周杰等人 (2008 )指出該教學模式己推廣到江蘇省全省採用。強調「教、學、做」一體的課程以強調教學質量，按照「一做二講三練四評五拓展」的層次順序進行單元案例教學。以兩輪機器人為例，首先讓學生照著說明書作一遍，並講解原理及相關知識。其次。講解電子零件、控制程式等相關知識，第三階段則讓學生自己撰寫控制程式。第四階段針對學生作品加以講評，並給予改善建議。最後讓學生發揮創意完成新的作品(鄧知輝等人，2010) 3 機器人教育的教學設備機器人產品是機器人教育主要的實施設備，目前國內外教育機器人品牌眾多超過 30種，各有特色(張國民、張劍平，

2008)

李彥林、郭建新、胡蓉於2010年提出選擇機器人課程的教學設備之四個要素: (1)需符合教學需求、 (2) 價格合理且具良好的性價比、(3)軟硬體結構都具開放性及擴充性，方便重新組裝， (4) 使用者介面親和性崗。綜上所述，中國大陸對機器人教育之課程實施方式、教學目標與內容、教學策略、教學評量及教學設備等相關研究都提出具體的作法與建議。

四、機器人教育的師資培育

常會玲、彭敏霞 (2009 )及張新、秦志強 (2010 )都指出師資是機器人課程開設成敗的關鍵。張永康 (2010 )及張新、秦志強 (2010) 提出機器人教育是透過機器人

來讓師生透起動手做來將理論與想法加以實踐。

(11)

The Status and Development of Robotics Education in Taiwan and China

(一)臺灣機器人教育的師資從2002年起臺北市政府教育局於辦理中小學校際盃機器人競賽前，皆會辦理機器人的教師研習活動，每年皆有將近百位教師參加，迄今各縣市政府教育局及大專院校每年皆舉辦許多機器人領域的研習課程與活動，供中小學教師參加。陳文婷與劉旨鋒於2008年指出機器人教育的師資極為缺乏(司|自張永康與盧玉玲， 2009) 。郭展馨 (2007 )指出目前機器人課程缺乏有系統的教材供教師使用，中小學機器人師資欠缺。因此，張永康與盧玉玲於2009年針對教師探討影響機器人教學能力的因素，更指出目前機器人教育缺發專業忱的師資，並提出擔任機器人教育課程的教師應真備的能力，包括l 對機器人教育理念正確:能以學生為主，適當引導，能規劃機器人教室並進行教室管理使課程進行順利，能設計由淺入深地教材指導學生學習。 2.具機器人專業知能:如資訊科技、物理、機械原理、科學知識及工程等相關知識及動手做的能力。3. 良好的溝通能力:以增取學校、家長及教育單位之詔同與協助，進而獲得機器人教育資源的投入。並建議師資培育機構辦理機器人教育的師資培育與研習，亦可成立相關的專業社群累積機器人教學資源、分享與成長。強調教師要將學習理論、進行科際統整並結合實作來設計課程(張永康，2010) 。莊士漢 (2011 )樂高機器人專題活動融入資訊教育課程之研究，為師資培育機構運用機器人設計相關課程單元，並提出運用專題導向及競賽活動的教學設計能增加學習效能。黃若棠於2013年針對機器人的新手教師進行專業知能之探討發現新手教師虛飾教學現場妥善調整教學策略以發揮教學成效，再者，新手教師與資深教師需適當合作，將可激發更多創意。

O( 二)中國大陸機器人教育的師資

大陸的機器人教育的推廣方式，大致可分為三種形式，第一種為透過學校、少年宮、少科站(上述兩個機構為提供青少年課外活動的單位或機構)等單位招募喜歡機器人的學員成立學習小組，這是目前最普遍的方式。第二種則是將機器太作為信息技術課的內容之一。第三種則是將機器人教育研究課程導人學校(常會玲、彭敏葭' 2009) 。哈爾潰市在2003年至2005年間參與機器人基層培訓者約1500名教師，參與高階培訓者約200位教師，這些教師都具備人工智能與機器人課程的教學能力(薛瑩，

(12)

2010)

基本上大多數的中小學老師都沒有受過正規的機器人教育，且目前從事機器人教學的教師背景大多為計算機專業為主，其次為物理專業(常會玲、彭敏霞，2010) 。針對從事機器人課程教學師資的要求如下:1.需有紮實的機器人專業知識(包括機械、電子、傳戚器、電腦程式等知識) ，以及動手完成機器人的綜合能力。2.其次，能用淺顯易懂的方式讓學生瞭解機器人。3. 能與目前中小學的課程知識與機器人相結合，藉以提升其他學科的學習興趣。師資需有程式設計的基礎，具有動手能力、自學能力、創新能力、設計能力並敢於嘗試不怕失敗(常會玲、彭敏霞，

2009

;張新、秦志強，

2010)

五、機器人競賽的實施現況

舉辦機器人競賽的主要目的是希望透過比賽推廣並普及中小學機器人教育(張國民、張劍平， 2008) 。機器人競賽是一種科技應用能力競賽，競賽中包括動手能力、合作能力、問題解決、創造力、電腦程式撰寫能力、邏輯能力及物理機械、傳戚器、控制器等電子零件與知識等綜合應用。

(一)臺灣的機器人競賽

中小學的機器人推廣活動課程從1998年開始，於2000年辦理第一屆中小學機器人比賽，於2007年及2010年主辦世界級的中小機器人競賽，吸引數百隊來自30個國家的選手參加(林基聰，

2013

;陳怡靜， 2012) 。機器人競賽目前在政府及學校的積極推動下，相關競賽的數量逐年增加，參與人數也隨之增加，因此學校、學生及家長們對於機器人的課程、教學活動的需求的迫切性也與日遞增(林基聰，

2013

;陳恰靜，

2012

;蕭佳明、黃瑛綺， 2012) 。近幾年來臺灣的機器人競賽活動發展迅速每年皆約有上千隊的選手參加各類型的機器人競賽，在國際競賽的表現也屢獲佳績。目前參與的學校或機構多停留在重視競賽，學校單位著力較少，大多數的家長及學生較重視比賽的成績，加上器材價格昂貴，造成學校推廣機器人教育的障礙(林基聰，

2013

;郭展馨， 2007) 。於2011 年黃元彥進行青少年參加 WRO競賽的動機進行調查研究，主要探討學習動機與學習策略之

(13)

The Status and Development of Robotics Education

in

Taiwan and China

究及課程的設計尚待發展。林基聰於2013年探討國內從2002年至2012年中小學機器人競賽，例如 :WRO的優點、特點及缺點，並對競賽題目、競賽所用器材與設備、指導老師、評審、場地、時間規劃、獎勵方式及主辦單位提出相關的建議。

(二)中國大陸的機器人競賽

中國大陸的青少年機器人比賽從2001年才開始，目前較有影響力的機器人比賽有青少年電腦機器人競賽及FLL 、中國機器人大賽及RoboCup公開賽、全國中小學信息技術創新與實踐活動機器人比賽、全國中小學電腦製作活動等。與中小學有關的國際競賽有WRO 、 FLL 、 FlRA 、 RoboCup 、 ABU Robocon 、 VEX中國公開賽及機器人滅火

賽等(張國民、張劍平，

2008

;王成軍、沈豫j折，

2010

;蘇文泉， 2014) 。以目前全中國最具影響力的青少年機器人競賽為例，該競賽由中國科協主辦，分國小、國中、高中三組，從2001 年舉辦時有 10個省市約200名學生參加，到了2013 年已有超過30個省市 1500名學生參加，競賽項目為機器人創意、綜合技能、機器人足球、 FLL工程挑戰賽及VEX工程挑戰賽(蘇文泉，

2014

;中國科協青少年科技中心，

2015 )

六、機器人教育的困境與契機

機器人教育在國內外發展日漸重要，相關問題也備受關注。針對相關文獻及報導彙整資料如下: (一)臺灣機器人教育的困境與契機目前臺灣中小學的機器人教育尚在萌芽中，定位尚未明確，缺乏教育行政部門體的機器人教育之規劃，例如:中小學機器人教育的課程目標、教學內容、教學設備等相關規範尚待制訂(張永康，

2010

;許蒙燕，

2011

;郭展馨，

2007

;潘志傑，

2009

)。行政應主動提供教學資源與支援，鼓勵教師發展校本特色課程，以利推動機器人教育(施能木， 2008) 。許素燕於 2011 年提出關於機器人課程的評鑑指標，主要分為課程發展背景、課程設計、課程實施、及實施成果等四個層面。對於中小學機器人競賽之賽事，林基聰彙整 23位指導教師及專家學者的看法，建議的方向為競賽的題目可增加挑戰性多一些現場公布的題目、評審的標準應增加機械結構及動作功能等項目、可以增加參加隊伍彼此交流的時間、競賽的場地可連續使用

(14)

3年(屆)等(林基聰，

2013)

對於機器人教育的師資規劃及培育制度需要政府與師資培育機構積極參與，並規劃相關研習或教學觀摩，並與師資培育機構合作舉辦相關的課程與活動，以利教師增進相關知能並將之運用於教學現場(施能木，

2008)

關於機器人教真的選擇標準及規範尚須產官學共同研擬，並寬籌年度經費供學校購置機器人設備，以利機器人教育之推動(吳東昇，

2012

;李卓翰，

2012

;林基聰，

2013

;施能木， 2008) 。 107課綱即將實施(教育部，

2014)

，中小學可與大學及相關單位結合，目前教育部與科技部已開始規劃迎接工業4.0智慧製造的大學學程，將可仿效10年前推廣奈米科技學程的作法來向下紮根(工研院，

2015)

(二)中國大陸機器人教育的困境與反思 l 課程制訂與教學目標缺乏規範張新與秦志強 (2010 )指出缺乏制訂系統性的機器人教學計畫，因此機器人教育的內容與形式較為混亂。必修課的開課時數，有的以電腦課、科學課、綜合實踐課或校本課程的彈性時數中。有的採選修的方式，這個彈性就更大，通常是集訓式，有比賽的時候才上課。在校外，主要透過少年宮或社區科技活動中心來推廣。且大多數城市的少年宮都有機器人的陣地，f象;屋漸一帶的社區青少年科技活動中心，將機器人教育視為科普教育，只讓家長及學生瞭解機器人人門知識，並不算是機器人教育。 2 過於功利，競賽發展失衡葛文雙、傅銅善和史婷(2008 )及張新與秦志強 (2010 )指出大多數學校發展機器人的教育是為了提升學校的知名度，而非為了提升學生的科學素質和綜合素質，再者學生參加比賽是為了升學時加分。而舉辦比賽的單位多是為了商業利益，不重視社會效益。李彥林、郭建新、胡蓉於2010年提出構建教學、研究、競賽三面一體的機器人教育體系。以教學為基礎累積技術，全面提升動手做的能力;透過機器人競賽建立團隊鍛鍊人才;以研究為目標，促進新興科技教學與研究水準的提升。更於2013年取消高考加分政策(鍾志強等人，2014) 。 3 缺乏機器人相關的專業師資與進修機會

(15)

The Status and Development of Robotics Education in Taiwan and China 器人教師應該比其他學科教師更有自我發展能力，因此需要教育行政機關規劃並提供機器人教師完善的知識系統，並支持參與機器人產品的公司或培訓機構開辦的研習課程。 4機器人產品欠缺規範，價格因素導致城鄉落差周杰等人 (2008 )及薛瑩 (20

I

0) 指出缺乏性價比高的教育機器人產品，且課程標準、教學內容、配套教材缺少規範及理論架構。對政府未訂定機器人產品的設備標準，故造成各種廠牌自成體系，相容性及開放性都明顯不足，造成各校在推動機器人教育的困擾(張國民、張劍平， 2008) 。缺少大範圍的教育教學合作研究，需要中小學、大專院校及教學研究部門共同討論與研究，更需要教育行政部門的重視，還有相關企業的支持(薛瑩， 2010) 。總之，機器人走進中小學是時代的趨勢，這個課程可以培養學生的統整能力、創造力及問題解決能力。過去所面臨的機器人教育困境中，有些部分隨著時代的進步，有組織有系統的推動改進，有些困境也將因成立專責單位可有效地提出積極的策略來解決。

肆、兩岸中小學機器人教育發展之異同

一、關於機器人教育之相似之處

臺灣與中國大陸的機器人教育都是從競賽活動開始，與其他學科的發展有所不同，從競賽的發展與推廣，進而引起親師生的關注，學校才開始評估開設類似課程或活動的可行性。

。機器人教育的推動上都遇到類似的困境: (一)教育部門的缺乏關注(二)機器

人教育教學目標有待明確制訂。(三)機器人教育的課程與教學內容欠缺科學規劃與教學設計(四)競賽活動過於功利或商業化(五)缺乏專業的師資與相關知龍的進修制度(六〉城鄉發展不均，設備昂貴阻礙發展。

二、關於機器人教育發展之差異

兩岸機器人教育差異，就教育研究、所屬學科、學習途徑、課程目標、教學與教材內容、競賽、師資培育、專責管理單位、機器人教具等項目分述如下表2: μ

(16)

表 2 臺灣與中國大陸機器人教育差異比較表臺灣中國大陸教育研究著重教學應用之研究，且偏重對於課程與教學的研究較多，重視反「學生學習思並提出具體的模式與策略數量: 142篇數量: 1265篇研究對象:多數以班級為單位研究對象:班級、學校、省市、全國的政策、教材、師資、機器人教具等所屬學科尚待制訂 _{信息技術或通用技術} 素質教育之一學習途徑校內:以校本課程、社團或營校內:各省市制訂標準(必修、選隊修、校本課程) 校外:民間機構(才藝班) 校外:少年宮、少科站課程目標尚待制訂 _{各省市制訂標準} 教學與教材內容尚待制訂 _{各省自行訂定} 競賽各縣市校際盃青少年電腦機器人競賽、中國機器 FLL 、 WRO等人大賽、全國中小學信息技術創新與實踐活動機器人比賽、全國中小學電腦製作活動等。與中小學有關的國際競賽有 WRO 、 FLL 、 FIRA 、 RoboCup 、 ABU Robocon 、 VEX 中國

公開賽及機器人滅火賽等

師資培育尚待制訂 _{師範院校培育並辦理在職進修} 任課教師:生活科技教師、資任課教師:信息技術教師、適用技術訊教師教師、物理科教師協同教學專責管理單位教育部(但尚未成立專責單位) _{教育部( 2015年起為全國運動聯盟)} 教真少於5種約40種

伍、對於臺灣中小學機器人教育發展之建議

比較臺灣與中國大陸在機器人教育的差異後，提出中國大陸的機器人教育可供臺灣參考之處，分述如下: 一、拓展學機器人教育的研究方向，針對教育現況進行反思與提出建議。 c 二、中小學機器人教育之課程歸屬需加以確認，可參考中國大陸的作法運用資訊科技 (程式)或生活科技(機構)課程實施。三、增設機器人教育的社區推廣中心，縮短城鄉差距，克服機器人設備經費不足的問題。建議可採取當年在推動資訊教育的作法，比照親子上網3小時或里民活動中

(17)

The Status and Development ofRobotics

Educ~on

in

Taiwan and China

四、課程目標、教學與教材內容、師資培育等教育方針與制度，有賴成立專賣單位統一制訂相關機器人教育之相關規範。五、強化機器人競賽之教育目的，設置專賣單位統一管理或辦理機器人競賽相關事宜。六、鼓勵機器人相關產業，投入教育機器人產品之研發，以利機器人教育之推動。

陸、結論

機器人走人中小學是時代的趨勢，這個課程可以培養學生的統整能力、創造力及問題解決能力，為了迎接機器人時代的來臨，需從中小學的機器人教育開始，為了培養具備21 世紀能力的公民，教育機器人成為繼電腦以來重要的載具之一 (Lalonde，

Hartley

,

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Nourbakhsh

,

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McK凹，

2007; Coelho

,

Assis

,

&

Silva

,

2009;Y

,

iiiez-Aldecoa

,

Okada

,

&

Palau

,

2015) 。

提出中國大陸中小學機器人教育可供我們參考之處，並指出臺灣中小學機器人教育的未來發展方向與前瞻，期能提供未來中小學機器人教育發展或相關教育單位之參考。

一、重視中小學機器人教育，制訂政策健全機器人教育之發展

(一)成立專賣單位負責機器人教育推動。 (二)制訂機器人教育規範，包括課程綱要、課程時數、教學內容、教材、設備標準及實驗室標準等，並建立機器人師資專業知能之標準。 (三)結合學術界資源，提升中小學教師機器人領域相關知能。 (四)制訂富有教育意義的競賽規範，並統一辦理比攏。

。(五)鼓勵機器人相關產業，研發價格合理的教育機器人，以利中小學機器人教育之

推動。

二、有系統地發展機器人課程模組及教材

(一)與現有課程或議題結合。 (二)與競賽項目結合。 (三)與環境或社會議題結合。

(18)

三、充實教師有關機器人相關知能

(一)有系統的規劃師資培育與在職進修課程。 (二)於師資培育機構開設機器人相關課程，包括必修課程、進階、選修或成長課程。 (三)組織機器人教師專業社群，形成跨學科領域教學團隊。 (四)與相關的學術機構合作並建立機器人知識分享平臺。

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