撰文/樊語婕
國光國小去年啟動「玩程式 樂創客」的國光小RD（研發工程師）課程，師生形成學習共同體，動腦思考、大玩創意，透過軟硬體整合的能力，研發出超聲波感應歡迎機器人、互動LED耶誕樹優等 投籃車機器人、LED燈3路循跡自走車，實現腦中想法，化為最實用的成品！
創客的種子在新北市國小校園萌芽發展！國光國小於104學年度開始投入創客教育，以「玩程式 樂創客」的國光小RD（研發工程師）課程為主軸，開設資訊主題實驗課程「S2A程式設計與開放硬體機器人」，每周三下午，20位校內五、六年級學生，聚集在315電腦教室內，跟著負責課程研發與授課指導的老師、資訊組長王文科的講解，從S2A程式設計開始，結合開放硬體，最終透過專題製作連結創意與所學技能。
啟動創客 程式設計結合開放硬體
國光小RD課程利用五、六年級兩年時間，第一年練基本功，熟悉程式語言，第二年以專注進行專題製作、發揮創意，老師還將課程內容相關資訊全部放在Google Classroom中午，學生課後可以不受限於時空，隨時在雲端自學、強化創客能量。
課程首先採用Scratch2.0程式，作為程式設計訓練的基礎，並搭配Arduino開發板，結合各種感應器，進行軟硬體整合訓練，最後學生將自行設計的程式利用Ardublock寫入開發板，進行離線操作，讓創意發想的程式撰寫化為具體的機械實踐。創客教育有別於一般的學習型態，老師扮演引導思維的角色，重點在於培養孩子動手做與解決問題的能力。
王文科聊起推動創客教育的源頭，「近年來發現臉書上教育夥伴們開始轉貼創客相關訊息，再加上新北市極力發展創客教育，每個月在新北市的分區資訊組長會議介紹創客理念，我覺得這種教育模式很棒，可以有不一樣的電腦教學模式，還可以啟發學生的思考能力，小朋友一定會覺得很有趣，因此決定要開設一門創客實驗課程。」為了要從無到有打造創客課程，國光國小還組團到新北市國小創客教育的起源地積穗國小參訪取經，開始了從無到有實現創客教育的歷程。
因為歐美等先進國家都已把程式教育納入正式教育體系，再加上我國也將在107年將程式教育納入國中課綱中，因此王文科將創客課程的主軸鎖定在程式設計與開放硬體結合，召收五六年級學生，可以從國小高年級奠定學生的程式邏輯基礎，未來進入國中就讀，就能夠順暢銜接之後的程式教育。
只上過兩次基礎創客教師研習，僅會最基本的單一感應器運作，就是王文科當時的創客能力，但是要擴大應用必定要結合兩個以上的感應器運作，只能自己摸索思考、自學解決問題，另外一個難題是，小學生的抽象思考尚未成熟，還不能接受C語言的程式教學，啟蒙時期較適合運用積木式的程式語言，而網路上的分享資源都還是以C語言為主，王文科必須轉化後，編製適合小學生的教材。
三階段學習 培育小小創客
國光小RD課程分為三階段進行，首先透過code.org程式教學網站，在網站的引導下，以圖形化、積木化的Scratch2.0軟體為主軸，利用學生最喜愛的遊戲設計主題，引起學習動機，建立基礎程式設計的邏輯概念與語法應用能力。
在建立程式設計概念後，就進入第二階段開放硬體的世界，學生開始了解開發板腳位定義，熟悉不同功能的感應器應用，例如LED燈、按鍵使用、光敏感應器、蜂鳴器、聲音接收器、紅外線感應器、馬達、舵機、12VLED燈條等。
老師將介紹各種感應器的功能，並且教導學生透過程式設計整合兩個以上的感應器，有效協調軟硬體，最後將程式利用Ardublock寫入開發板中。這時學生就開始進行簡單小專題的製作，例如以自走車應用為題，練習軟硬體結合應用。
教務主任蘇子鈞分享，因為使用開放硬體，不同的廠商製作的各種開發板、擴充板與感應器，都可以相互搭配使用，降低學校投入學生入門學習的費用，也可以不再侷限於材料，無限發展孩子的創意。
第三階段就是讓學生進級成為真正的小小研發人員，透過分組進行專題開發，每一組由學生自訂開發主題，與老師討論專題的可行性，讓孩子在互動討論中決定小組研發主題，確定專題後進行硬體組裝與軟體程式設計，必須配合不同功能的感應器，會產生程式設計、感應器整合、軟硬體協調等各式各樣的問題，老師不會提供答案，只會出手幫忙解決關鍵性問題，小組成員必須自學、討論、不斷嘗試，直到解決挑戰。
進入專題製作不僅深化學生的思考力，對於授課老師而言也是一大挑戰，班上共分為六組，每一組在研發時都會遇到各式不同問題，每個學生變得更積極主動學習，總是想要即時與老師討論、激發思考方向，老師常會陷入分身乏術的狀況，但是面對熱切積極、充滿求知動力的學生，卻也感動萬分。
以遊戲引導 具象方式學程式
王文科回想，去年剛開始上課時，學生本來腦海中認定程式很艱深、困難，當老師運用Scratch積木堆疊的方式呈現後，並以他們熟悉的麥塊、憤怒鳥、星際大戰等遊戲方式呈現，引導小朋友第一次接觸程式語言，每個孩子接受度都很高、進步非常快，只須一節課就快速建立了程式的基礎概念，第二節就可以針對「電流急急棒」主題撰寫桌遊程式。
經過一年的培訓，這群國光小RD綻放創客能力，有多達六組作品參加新北市2016國中小Scratch程式設計競賽-生活競賽組，包括研發感應式互動遊戲、手機陀螺儀搖控車、紅外線避障自走車等作品，並以「超聲波感應歡迎機器人」獲得特優獎，「互動LED耶誕樹」拿下優等，「投籃機器人」與「LED燈3路循跡自走車」皆贏得佳作肯定，這些創意作品還代表新北市參加跨縣市「105全國瘋狂貓咪盃-Scratch程式設計暨創意市集」活動，
談及創作互動LED耶誕樹的發想，三位六年級學生笑著說，「因為每年都看到新北耶誕城的耶誕樹，想要製作一個耶誕樹主題的作品，運用6顆LED燈、2個12V電池等硬體，以耶誕音樂城的概念與人們互動，只要有聲響就會亮光，也可以用拍手的方式啟動發光。」
研發小組在過程中花費一個多月的時間不斷嘗試，出現包括程式錯誤、接電失誤、腳位接錯等狀況，還差點把整個開發板燒壞，也從中學會如何接電、裝飾美化作品、面對團隊成員意見不同時的協調，不但邏輯觀念增強了，也更增加自信。六年級學生紀崇毅說：「完成了互動LED耶誕樹之後，我對自己更有信心，也學到如何寫程式，在分組的過程中，更學到了團隊分工合作的重要性，不能永遠當獨行俠。」
參與研發的六年級學生陳孝承回憶，「有時候程式會顯示錯誤，大家就要從一開始最基本的語法到最後的進階語法全部檢查一次，找出是哪裡出錯，或是檢視是否因為兩個程式語法互相矛盾，而產生當機或是錯誤。找到問題之後，如果發現是兩個程式不能寫在一起，就必須重新寫成平行語法才能執行。」
另一個作品投籃車機器人是由韓承志、黃煒傑與吳承原三個男學生共同研發，因為喜歡籃球運動，希望透過這個作品讓人們與機器人關係更密切、增加互動，運用伺服機馬達、萬向輪、車板等簡易材料，還設計將隨手可得的白色塑膠湯匙當成投籃手臂，投擲乒乓球，以創意實現趣味作品。
這一群學生在進行測試程式過程中，陸續出現過各種大小問題，歷經不斷修正的過程，一度因為存錯檔案和忘記存檔，必須重寫五次程式，也曾經因為語法寫錯，導致電池膨脹、燒毀，還發生車身偏移的狀況，最後終於運用熱膠槍固定發射器、改變電池的擺放位置，在成果發表會的前一天順利將萬向輪固定，克服問題。
LED燈3路循跡自走車的研發組員一樣經歷了狀況連連的研發過程，每一次遇到問題，大家就試著把程式拆解開來，看看哪裏有錯誤，並且檢查參數是否打錯，常常都多出了一個小數點，找到錯誤後小心修改，再重新灌一次程式。謝薰萱分享，「我們利用3路紅外線軌跡感應器來控制自走車，這個3路紅外線尋跡感應器有左、中、右三個燈，當感應到地面百紙上的黑線時，燈就會暗下來，當感應到白紙，燈就會亮。在創作的過程中，會遇到很多問題，大家靠著討論、思考加以改善，例如發生了自走車一直超線的狀況，我們不斷修正輪子轉速，最後發現145是最佳的設定。」
國光國小也為這群孩子搭建展能舞台，配合學校的紅色耶誕社團成果發表會，小小創客們將這學期的學習成果介紹給社區與家長，一一介紹所有設計的機器人與互動式感應遊戲，儼然是創客的小小代言人，分享創客精神、解說創作歷程點滴，讓更多學生與老師了解創客的魅力。
創客新秀 第二屆國光小RD起跑
今年學校再度開辦國光小RD課程，新生對於課程充滿期待與好奇。五年級的蔡珮遙平常很少有接觸電腦的機會，很喜歡在課堂中查資料、動腦想、找答案，希望自己未來可以寫出很厲害的程式，也已經規劃好專題製作的目標，將要打造一台會畫畫的機器人！
六年級學生陳竑齊去年選擇戲劇主題實驗課程，在看過國光小RD課程的發表會後，被各種功能的機器人吸引，因此今年參加「S2A程式設計與開放硬體機器人」課程，深深著迷於創客的世界，「老師給我們任務，不告知答案，讓我們自己思考，例如要在遊戲中做出一個障礙物，必須要從很多積木當中，挑選出一個可以完成指令的積木，我還會透過Google Classroom的平台回家練習，嘗試設計自己的遊戲！」
在同一堂課的20個學生中，分別有五、六年級的學生，六年級的邏輯成熟度比較高，王文科會用用不同的學習方式引導、給予挑戰題目，或是持續拋出各種問題，例如在設計桌遊時，要求他們自己設計障礙物，在一次次的任務中，讓孩子習慣思考、自行達標。
在分組時也頗具巧思，採取每一組三人的設計，安排學習能力最佳、邏輯觀念最強的主要開發者坐在電腦螢幕中間，左右各坐一位同組同學，讓組內形成相互學習的機會與氣氛。
國光國小推動的創客教育特色，在於不僅教導基礎程式與感應器，在後期採行純專題製作的方向，以師生互動方式呈現，運用感應器整合，專題主題更會貼近學生的日常生活，因此每學期都可以產出很多專題作品，也因此在2016國中小Scratch程式設計競賽中，國光國小能夠完成多達六件作品參賽。
學習蛻變 思路寬廣 解決問題
經過課程的訓練，學生開始出現多面向的改變，普遍最明顯的差異，就是開始懂得動腦思考，還記得一開始的幾堂課，只要提出一個新的題目，全班幾十雙眼睛就直接盯著老師看，完全不知道要思考、或是怎麼思考，現在的課堂上，學生變得超有想法，每當老師提供方向時，此起彼落地跟老師互動，推斷這個方向可行或不可行。「學生的思維方式已經改變，而且思路變得寬廣，同一個東西會用不同角度去思考，真正達到當初課程設計的目標~引導孩子思考、培養解決問題的能力！」
一些剛入班時害羞、畏縮的孩子，在分組討論時間必須要討論、分享、上台發表，開始放開胸懷、侃侃而談，幾位原本挫折容忍度低的學生，初期只要遇到程式發展上的問題，就容易發怒或是放棄，透過老師激勵引導，逐漸建立自信，願意面對挑戰、再試一下！
不過，王文科也坦言，還有有學生無法接受挫折，就會退出課程，唯有懂得思考、願意主動解決問題的學生，才會留下來繼續學習，而每個做出作品的學生，在過去一年都歷經了許多的辛苦歷程，必須一直改、一直修，再上傳程式，不斷重覆這些步驟，一直到最終成功為止，對於學生的多元能力有很大的助益。
每一屆的國光小RD課程都培育約20位小小研發人才，這些孩子成為校內研發的生力軍，王文科笑著說，校內老師已經紛紛開出須求，由小RD們接單研發，近期專注於實現搶答機與體育老師指定的運動員感應器。
六年級學生謝薰萱開心地分享全新的設計構想，「我們這組已經認養了搶答機，組員有各種想法，先在組內各自討論，再跟老師討論可不可行，目前我已經進行3D透視圖的繪製，預設未來作品的樣貌，還會再加入各種元素讓搶答機更棒。」
熱血教師主導 軟硬體資源挹注
王文科認為，要在學校推動創客教育，首先要有一個主導的熱血老師，還要資源的挹注，因為即使使用免費軟體，硬體需求還是必須經費支出，很多其他學校想要推動創客教育，都是因為經費問題而無法踏出第一步。
國光國小校長李水德指出，雖然課程中使用免費軟體，但是開放硬體仍須要經費支出，所幸學校在新北市教育局的與市議員的協助下，爭取到相關經費，開始研發「玩程式 樂創客」的國光小RD課程，運用孩子愛玩的天性，在學校申請的實驗課程教育中，將S2A程式設計與開放硬體機器人相互結合，進而在玩樂之間學到電腦程式運算的概念。
王文科指出，在進行課程的過程中，最大的困難還是在於各種材料的結合，例如將感應器整合在不同的零件上，常常會沒辦法完善拼裝起來，例如學生在創造投籃車機器人時，總是無法把湯匙手臂與零件接合，期待未來希望能有經費引進3D列印機，在創作上就不會侷限於現有材料，真正實現學生的創意想法。
再者，由於目前國光小課程，僅有王文科一名教師任教，遇到專題製作各組的問題時，需要更多師資投入，王文科期待，希望在校內培養兩三位創客教師，未來在進行專題設計時可以集思廣益，每個老師負責幾組學生，就能更即時協助學生在專題製作上的各式疑難雜症。
校長李水德非常感動於校內小創客的努力，也希望透過這門實驗課程，培育種子老師與種子學生，將程式教育推展成為國光國小的特色，目前的程式教育以五六年級學生為主體，未來希望延伸至中年級，從三到六年級的學生都有機會透過資訊課程，學會Scratch應用，有能力做出個人化的主題機器人，並且將研發主題與日常生活結合，能夠解決生活與家中的問題， 也透過這些成品感染同學、老師、父母，社區，邀請各多人一起投入創客教育。
為了號召更多人共同推廣創客教育，國光國小特地開設新北市教師研習課程，與各校老師分享國光小RD課程的成功經驗，期待有更多教師加入創客師資的行列，讓創客精神在新北市各個校園發光發熱。
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