【產品設計架構】

1、智慧玩具 (BABAME自走車)

    a、改良式Arduino系統主機板 (可驅動6個以上的馬達)

    b、雙馬達驅動履帶傳動系統

    c、變色LED燈板

    d、紅外線感應器

    e、蜂鳴器

    f、可擴充伺服馬達+齒輪轉盤

    g、易於組裝、拆卸的機構設計，不需使用螺絲起子等複雜工具

2、操作器及圖像化積木程式編輯器APP

    a、類SCRATCH圖像化積木程式編輯器：使用拖動積木的方式來進行程式編寫，達到下列所有操作功能的自動作，並且可進行變數設定、邏輯判斷及迴圈等程式編寫
    b、搖控功能：使用APP上的旋鈕控制自走車前進、後退、轉彎

    c、LED顏色變換：使用APP上的色盤自由變化LED燈的顏色

    d、鋼琴鍵盤音樂彈奏：使用APP上的鋼琴工具來彈奏旋律

3、使用行動載具來連結智慧玩具的程式設計教案 

    a、BABAME自走車可自由攜至任何平坦地面進行操作

    b、操作器及圖像化積木程式編輯器皆整合為一個APP並安裝於行動載具上，可自由攜至任何場合使用

    c、搭配自走車使用的賽道地圖、圓錐、球門等其他教具

【產品使用方式與實證】

我們設計了一個為期五天的營隊課程，針對小三至小六的學童，使用我們所設計的產品，進行下列課程：

1、BABAME自走車組裝：讓孩子自己動手將所有的零件組裝起來，在過程中，可以學習到電池原理、主機板運作原理、馬達及齒輪運作原理。

2、BABAME自走車操作、調校：使用APP操作自走車，並且實際驗證組裝過程中所學到的種種知識，體會車子是如何透過各種組件的結合才能夠動起來

3、基本程式積木編輯：使用積木程式編輯器中的前進、後退、左旋、右旋等方塊，親手寫出程式來讓車子前進、後退、轉彎。再搭配賽道地圖等教具，用程式控制自走車做出S形轉彎、倒車入庫、路邊停車等等高難度動作。過程中，孩子會需要計算車子的距離、行進時間、旋轉角度來調整精確度，同時融入數學概念教學

4、進階程式積木編輯：使用紅外線感測圖，以及IF、ELSE及變數等等程式積木，來命令BABAME自走車，當紅外線偵測器回傳了不同的賽道路況時，需要做出哪些反應。例如遇到黑線就轉彎，同時利用LED燈打方向燈，讓車子自動倒車入庫；又或者或是命令車子追蹤地上的黑線，在固定時間循著固定路線前進，同時播放垃圾車音樂，設計出一台迷你垃圾車……等等

目前緯育已經在全台灣北、中、南各地，舉辦超過十五梯次的營隊，造福超過500個孩子，在五天的快樂玩耍及潛移默化中，學習STEAM相關知識。

從營隊的觀察，我們也發現小朋友們在輕鬆愉悅的環境中，透過玩我們所設計的BabaMe自走車，直覺的學習到程式設計的觀念與技能。女生因為色彩繽紛的自走車而減少了對程式設計的抗拒與恐懼。除此之外，行動載具的環境，也增進了學生們的相互討論，促進了合作學習的效果。

與其他STEAM教育的方案相較之下，我們具以下兩大創新特色：

1、軟體及硬體整合學習方案：一般可見的STEAM教學，要嘛偏重於硬體組裝及使用、要嘛偏重在軟體的scratch編寫，孩子會覺得軟體是軟體、硬體是硬體，而不會將這兩者做為一個整體來思考。透過我們的學習方案，孩子會在潛移默化中，將軟硬體視為一個可以互相作用的整體來思考，而這，就是許多現代科技應用的真正面目！

2、徹底的『行動化』：在我們的教學方案中，我們完全不使用電腦，也不使用任何不易攜帶的教具。當孩子的雙腳真正被解放，不再被針在一個固定座位上之後，他們才能夠真正的自由，徹底擺脫單向式的教學模式，真正邁向『互動式學習』。不只學習知識，同時也培養了社交性以及在團體中展現自我等等軟性能力。

【STEAM教育趨勢】

2011年2月，美國知名風險投資家約翰·杜爾舉辦的晚宴上，賈伯斯告訴歐巴馬，蘋果在中國聘請了70萬工廠工人，還有3萬工程師來支持這些工人。賈伯斯說：「如果你能教育出這麼多工程師，我們就能把工廠遷回美國。」

之後，歐巴馬提出「教育創新」十年計畫，編列預算四億美元，培養及訓練十萬名STEAM(Science, Technology, Engineering, Art, Math)教師，他並建議老師們效法創客(maker)精神，透過動手做的實際操作，以整合知識，讓學生在學習科學方面更加有趣更實用。

根據美國聯邦教育部統計，未來十年需求最多的工作機會都將和STEAM相關。 

不只是美國，這也是全世界的未來趨勢。

【台灣的STEAM教育現況及運算思維重要性】

蔡英文總統多次表示， 軟體人才培育是台灣未來發展重要關鍵！目前台灣的STEAM教育仍然停留在剛開始的階段，在各方面落後美國恐怕不只一年兩年的距離。現在台灣可以見到的STEAM相關教育課程或營隊，幾乎都還停留在類似樂高或機器人等偏重硬體組裝的課程。但在美國最新的研究指出，能夠培養解決問題能力的Computational thinking(運算思維)訓練，才是STEAM教育真正的核心。而要訓練Computational thinking，程式寫作能力就是其中最重要的一環。 

我們第一階段的焦點放在K12的小三到小六階段， 對這個年齡階層的孩子進行程式教學，將會面臨下列問題：

1、程式的教學對孩子來說既艱澀又無聊

2、大部份的孩子恐懼程式

3、相對來說，女生又更討厭程式

因此，我們提出玩具結合圖像化程式設計的行動載具教學方案，解決上述的難題。

【智慧玩具 及 行動化】

多位學者研究發現，使用玩具融入教學方式，可以讓學生快樂的學習。除此之外，玩具也是學生瞭解與體驗科學原理，並能增進認知(Cognitive)、情意(Affective)、技能(Psychomotor)的學習。

此外，行動載具(mobile devices)具有可移動性及可攜帶性的特色，讓學生在學習時，不再侷限在電腦前面，而可以帶著平板到處與同儕交流，進而促進了學生之間的互動性與合作學習。每位小朋友都有專屬的平板，不但達到了1 to 1學習的目標: 適性化教學(adaptive learning)，同時學生也可使用自己的智慧型手機，於課後持續自學。

綜合上述研究成果， 我們集結了教育、軟體及硬體各領域的專家，發展出一套結合下列三要素的教學方案：

1、色彩繽紛且包含機電原理的智慧玩具(BabaMe自走車)

2、圖像化積木程式編輯器APP(Wikidue Scratch Go)

3、 使用行動載具及智慧玩具的程式設計教案