【程式類】5歲以上就能玩!我們家的第一套兒童程式教育玩具 - 美國Learning Resources教學資源機器人博特力Botley

April 22, 2020

 

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★ 延伸閱讀:【程式類】從小班開始聽故事學編程!連續榮獲6個國際玩具大獎 :美國Learning Resources教學資源 - 寵物機器人系列 Coding Critters (同步開團)

 

 

蘋果電腦創辦人賈伯斯:『這個國家的每一個人都應該學會如何電腦編程,因為它能教你如何思考。』

"Everybody in this country should learn how to program a computer, because it teaches you how to think." - Steve Jobs

 

轉眼間我們家老大CC已經五歲,到了我認為可以開始給她一些程式教育東西的年紀。經過詢問身邊台清交電機、資工系畢業、還有於矽谷擔任工程師朋友們的建議,『不插電幼兒程式教育遊戲』是我的優先選擇。因此,這一陣子開始上網東逛西找,最後決定由美國Learning Resources教學資源所研發的『機器人博特力Botley』作為我們家小孩程式教育的首次嘗試。

 

美國教學資源Learning Resources機器人博特力Botley簡介影片

 

 

為什麼我選擇博特力作為小孩第一套程式入門機器人呢?個人理由可歸納成以下三大點:

 

1. 適合學齡前兒童 初期建立基礎程式概念

博特力是專門為5-8歲中班到小二的低年級兒童所設計的程式機器人,正好適合邁入五歲的CC,尤其是博特力完全不需要iPad、手機、電腦就能進行編程非常吸引我學習盒共有79個零件,研發團隊採用100%無螢幕、實際動手操作的方式,引領稚齡學童入門程式教育的基本重要元素:(1)基礎編程概念;(2)進階編程概念,例如:if/then條件式;(3)批判思考;(4)空間概念;以及(5)合作與團隊精神。

 

 

在眾多零件當中,博特力核心是這兩個:『機器人博特力』(Botley Robot)『程式設定器』(Remote)。操作方式相當簡單,就像我們在家使用電視遙控器一樣,將只要將『程式設定器』對準『博特力機器人』,輸入前進(forward)、倒退(reverse)、左轉(turn left)、右轉(turn right)等『指令』(instructions),博特力就會收到訊號,根據使用者給他的指令開始行動。而這個程式設定器,也成為博特力的重要特色:使用者不需要移動自己的位置,即使是行動不便的小孩,也可以遠端遙控機器人,體驗不插電程式遊戲的樂趣喔!:)

 

 

值得一提的是,博特力所具備兩個指令:『循環功能』(Loop)與『物體探測』(Object Detection),讓這款機器人能廣泛應用在幼兒不插電程式遊戲中。首先,『循環功能』又稱作『迴圈』,是電腦科學的一種基礎語法,意思請電腦(或機器人)重覆執行一段程式指令,直到某個條件成立為止。在幼兒教學上,爸媽可以透過設計好玩的『請博特力沿著操場跑兩圈』、『請博特力從家裡來回接送小孩上學三次』等遊戲,讓小朋友理解到程式編碼中『循環/迴圈/Loop』的意義唷!

 

其次,『物體探測』則是近幾年AI人工智慧潮流下的顯學,應用層面非常廣泛,像是智能嬰兒安全監控器、無人駕駛車判斷四周環境、居家防盜系統人臉辨識、能源探勘、太空探測、腫瘤偵測等領域都可以運用。家長可以自行設計一些好玩的幼兒遊戲,像是『教博特力如何發現寶石』、『教博特力如何遵守交通規則不撞車』等,讓孩子體會物體探測功能的奧妙之處!

 

2. 造型可愛變化多 提升小朋友程式編碼興趣

博特力是由美國歷史悠久的專業兒童教具大廠Learning Resources所開發的,聰明巧妙地融合了『幼兒教育』『程式教育』的精隨,將機器人設計的俏皮又可愛,非常受到當地學齡前孩童的歡迎!!除了擁有水汪汪的大眼睛之外,博特力無聊時還會發出『歐歐~』、『優呼~』、『嗨~』等令人發笑的聲音這對大部份只有一、兩個小孩的現代家庭來說,彷彿就像家裡又多了一個小夥伴呢!:)

 

 

博特力機器人主體值得好好介紹:在機器人底部,具備『CODE 編碼模式』、『LINE 循線模式』、『OFF 關閉』三段功能。首先,『CODE 編碼模式』顧名思義,就是讓機器人能夠接收『程式設定器』所設定的編碼指令,然後根據這些設計者的指令去執行動作。

 

 

『LINE循線模式』非常好玩唷!他是利用博特力底部的『特殊感應器』(Sensor),去追蹤地圖上的黑線。只要是介於0.4到1公分的黑色粗線,然後將感應器放置在黑線正上方,然後按下機器人頂部的中央按鈕,博特力就可以開始沿著黑線走路囉!:)

 

 

 

除了博特力機器人(包括機器人面具與手臂)、程式控制器之外,遊戲盒還有74個周邊元件,個人將它們可歸納為三大類:『第一類、雙面路徑拼圖』:共6片,每片8吋x8吋(約20公分x20公分)。請注意:一塊拼圖剛好是博特力機器人前進或倒退一步的距離。正面採用彩色電路板設計,背面採用黑線白底設計,可以任意拼湊成不同的黑色路線圖,讓博特力機器人在『LINE循線模式』下能夠順著路線走。

 

 

 

『第二類、雙面指令卡』:共40張,包括:前進、倒退、左轉、右轉、物體探測、循環功能等指令,可正反兩面使用。

 

 

『第三類、闖關挑戰零件』:共28個,包括:菱面球x2、三角錐x2、終點盤x1、路障方塊x12、路障桿x8、旗幟x2、造型貼紙x1。挑戰元件可以任意組裝、拆解、排序、堆疊等各種變化,完美地導入工程教育,激發小朋友的創意發想、抽象建構、問題設計與解決等多元能力!

 

 

3. 線上教案多元 老師家長自學均方便使用

美國人是很喜歡自學的,因為他們的教育費相當昂貴。面對這樣的市場需求,我發現到Learning Resources為博特力所配套的教案很多元,除了一般家用自學作業單之外,還有為學校老師所提供的進階教案資源。我將美國原廠所提供的教案整理製表給大家參考,值得作為教學依據(請參見表1)。LR將『學習目標』寫得很清楚,即使非資訊工程專業的家長,也能知道自己小孩在遊戲中學到哪些程式概念,像是:序列(Sequences)、迴圈(Loops)、條件(Conditionals)、除錯(Debug)等。

 

表1、LR機器人博特力Botley原廠提供教案彙整點此:https://goo.gl/Qk2ZUi

 

除此之外,我們還必須認識一件事情:LR博特力機器人,設計上密切結合『美國CSTA電腦科學教師協會』(Computer Science Teachers Association)於2017年所修定的『CSTA K-12階段電腦科學標準』(美國K-12意指大班到高中,年紀約5歲至18歲),這套標準也獲得樂高教育(Lego Education)的採用,可見其專業程度的可靠性。(註1)LR為博特力所提供的教案設計,著重在兩個CSTA標準:(1)1A-AP-10(中班到小二的演算法和編程概念 - 運用序列和簡單迴圈,來表達想法或提出問題 Develop programs with sequences and simple loops, to express ideas or address a problem);(2)1A-AP-14(中班到小二的演算法和編程概念 - 除錯,利用序列或簡單迴圈在演算法和編程中,來定義與修正錯誤 Debug (identify and fix) errors in an algorithm or program that includes sequences and simple loops.)。雖然進階版有些教案標示年紀為小四、小五,但這是因為教案中有融合其他中高年級的學科知識,像是座標格線。總而言之,從LR的教案看下來,博特力鎖定的目標對象就是5-8歲、中班至小二之間的小朋友

 

◉ 博特力說明書必學十種編程玩法

幼兒程式教育的目的,並不是讓小孩提早去學C++、Python、Java這些程式語言,而是訓練他們的『邏輯思維』(logical thinking)以及『運算思維』(computational thinking),最終培養孩子學會處理現實生活複雜問題的解決能力(problem-solving skills)。以下就來分享說明書所提供的十種基礎玩法,第一關到第十關的順序是從容易到困難,我們家的第一場機器人編程之旅開始囉!:)

 

首先,我們從遊戲【第一關:向前走吧!Basic Commands】開始,教小朋友如何操作程式設定器!先請CC將拼圖排成一直線,然後按下前進、前進、傳送3個指令,博特力就會自動從第一片拼圖走到第三片拼圖囉!CC說這個好簡單,就跟電視遙控器一樣啊!XD(現代小孩使用3C能力超強,相信很多爸媽都有相同經驗,沒教她用手機就會自己滑······@@)

 

第一關:向前走吧!Basic Commands影片示範

 

 

 

 

第一關實在太簡單了!就連3歲的小H都會!於是孩子們的立刻自信心大增,說要挑戰【第二關:轉個彎  Introducing Turns】囉!於是,我開始向她們介紹指令卡,請CC先模擬機器人要從原點向左轉到終點的路徑。學習排列指令卡非常重要,訓練小朋友將抽象思考轉化為具體!抽象思考是一個非常重要的能力,因為它能將一個人的夢想化為實踐、潛力獲得開發。許多人類的偉大發明或理論都是從抽象思考作為起點,像是飛行載具的發明、心臟支架的研發、手機或通訊軟體的開發等。【第三關:回到起點 Multiple Turns】原理也是一樣,目標是將博特力從第一塊拼版繞一圈回到終點。只要擺好指令卡,就連3歲的小H都懂得如何對照按鍵操作唷!:)

 

第二關:轉個彎 Introducing Turns影片示範

 

 

 

 

既然已經會前、後、左、右的指令操作,從【第四關:進洞吧!第一關 Programming Tasks】,就要開始進入變化題型、考考小朋友是不是真的會囉!這關是要設計指令、目的讓博特力投球進洞,會用到菱面球跟障礙物唷!在此,我想要順便提提博特力的一個重要特色:就是它的機器人可以額外裝上『面具』跟『手臂』,讓博特力可以推進目標物體,增加闖關遊戲的變化性!

 

第四關:進洞吧!第一關 Programming Tasks影片示範

 

 

 

【第五關:進洞吧!第二關 Programming Tasks】【第六關:折返跑 There and Back】的遊戲規則很像,都是要讓博特力攜帶菱面球,然後順利將球移動到終點,中途不能讓球掉下來唷!小朋友能夠做到嗎?:)

第六關:折返跑 There and Back影片示範

 

 

 

很快地,我們就進入到進階玩法囉!從【第七關:拐彎抹角 If/Then/Else 】開始,會用到『物體探測』功能!特別想要提醒,小朋友能否掌握第七關很重要,因為它是在學習電腦編程『If-Then-Else條件式』(conditional statements/conditions)的語法,可以翻譯成:

 

『If 如果博特力遇到障礙物

Then 則要向左轉(或右轉或倒退)

Else

否則要執行下一步』

 

條件式語言對5歲的CC來說,需要一些時間去理解,這時候指示卡扮演非常重要的角色!因為指令卡可以幫助小小孩用圖像學習的方式,來理解條件式的意義。

 

第七關:拐彎抹角 If/Then/Else影片示範

 

 

 

【第八關:四面埋伏 Nowhere to Run】也是同樣運用到『物體探測』唷!CC看到博特力一直轉圈圈,笑的好開心唷!原來機器人編程也可以這麼好玩!!:)

 

第八關:四面埋伏 Nowhere to Run影片示範

 

 

到了【第九關:忠孝東路走九遍 Make a Square】,重點就是『循環功能』(又稱作迴圈)。這是一個電腦編程常用的功能,讓我們能更有效率地完成重複的指令。小朋友試試看,如何請博特力跑正方形操場三圈?這個功能孩子覺得很好玩!有些程式語言,寫法上會有一個開頭與結尾的大括號{}。所以,若想博特力進行一個重複動作,必須要『開頭』先按循環功能--->再按其他指令--->最後按循環功能做『結尾』。想要博特力重複幾次,最後的循環功能就要按幾次唷!

 

 

【第十關:不可能的任務 Combo Challenge】可以說是真正考驗小朋友的coding能力!孩子必須同時了解『物體探測』和『循環功能』指令的使用方式,才能順利將博特力從藍色拼圖移動到綠色拼圖唷!:)

 

 

◉ 親子共學超好玩的五個補充玩法篇

看完上述十大基礎玩法之後,是不是每個指令都能掌握了呢?:)博特力可以變化的遊戲非常多,可以玩數學、玩工程、玩藝文、玩語言!以下簡單分享幾個我在家另外帶CC跟小H玩的不插電程式遊戲,每一個小孩子都好驚豔,一直說博特力好厲害唷!!:)

 

【1. 沿著黑線散步遊戲(藝術創作+程式)】

還記得博特力有另外一個『循線模式』嗎?請小朋友用黑色簽字筆在紙板上畫出自己喜歡的圖形,線條寬度介於0.4-1公分之間,博特力就可以順著黑線散步囉!:)循線模式我非常喜歡,因為能讓3歲寶寶就能輕鬆體會機器人的樂趣,看看小H樣子好興奮唷!! 

 

 

【2. 請博特力帶安娜拯救愛莎遊戲(工程空間+程式)】

小女孩最愛的迪士尼冰雪奇緣也可以!!隨意設定一個迷宮路徑,請博特力帶著安娜去拯救愛莎,不但可以訓練小朋友熟悉基礎指令,還能強化空間能力!最棒的是,透過浪漫的迪士尼公主主題教學,讓女生也能愛上寫程式!!:)

 

請博特力帶安娜拯救愛莎遊戲影片示範

 

 

  

【3. 請博特力教小朋友加法遊戲(數學運算+程式)】

準備一個骰子,以及20x20公分的圖畫紙,寫上數字0~12,請博特力教小朋友加法!玩法步驟是:先將0-12數字排一排,博特利放在0上面。接著,請小朋友骰第一次,假設結果是2點,就用程式設定器按兩次前進;然後,再請小朋友骰第二次,假設結果是6,就再按六次前進,最後按下傳送鍵,博特力就可以告訴孩子:2+6=8唷!:)

 

請博特力教小朋友加法遊戲影片示範

 

 

 

【4. 帶博特力認識ㄅㄆㄇ遊戲(語文認知+程式)】

如同上個遊戲,在20x20公分的圖畫紙上,寫上ㄅㄆㄇ注音符號,隨意選一個注音符號,請小朋友帶博特力去找,我發現這樣小孩學注音符號很快耶!還可以變化成ABC、中文國字、甚至百進位的數字等,博特力是不是很強大!!!

 

帶博特力認識ㄅㄆㄇ遊戲影片示範

 

 

 

【5. 教博特力如何畫畫(幾何藝術+程式)】

最後這個遊戲超好玩的!只要在博特力背後用紙膠帶黏住一根『彩色筆』,就可以讓博特力在圖畫紙上畫畫!這個遊戲必玩,運用科技來激發孩子的想像力!建議圖畫紙周圍要放幾本比較重的書,這樣小朋友才不會失誤畫到地板唷!XD

 

教博特力如何畫畫影片示範

 

 

 

 

整體而言,LR機器人博特力的設計上相當用心,融合幼兒早教與編程教育的重點,不但考量到幼兒強調動手做、家長對無螢幕編程的教養需求,外觀設計也非常活潑可愛。尤其是,機器人無聊時會發出人性化的聲音,令孩子能夠會心一笑,就像生活中多了一個小夥伴一樣!在程式教育方面,玩法簡單又多樣,搭配第一關到第十關階梯式的學習,讓非資工電機相關學系畢業的父母,能夠輕鬆上手帶孩子共學,落實未來人人都懂的編程的目標!

 

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​註1:美國CSTA電腦標準2017年修訂版請參見:https://goo.gl/t5uLRL

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