緯育股份有限公司   創新數位化教育類   編輯

Wikidue!用玩具翻轉程式

 

產品介紹

緯育股份有限公司所研發的Wikidue系統,是一套整合實體數位化的STEAM教育(Science、Technology、Engineering、Arts、Mathematics)學習平台及方案,且具有下列三大特色:

1、BaBaMe自走車:

是一台色彩繽紛、包含機電原理及具備可程式化特性的智慧玩具,不但可以學習到電流、電路、馬達、齒輪、LED燈、蜂鳴器等等電子及機構知識,更可以透過程式積木來編寫程序控制,而搖身一變成為Smart Car。最重要的是,它繽紛討喜的外型,更是所有大小朋友都喜歡的玩具。

2、Wikidue Go

使用Unity 3D引擎獨家研發的APP,具備類似Scratch的圖像化積木程式編輯功能,可以用來編寫程式控制任何與之連結的教具,並能讀取感應器判斷、使用邏輯積木及變數,來編寫更加複雜的程式。此外,它同時還具備搖控器、鋼琴彈奏器等功能。

3、完全行動化

無論是BaBaMe自走車,或是安裝了Wikidue Go APP的手機或平板,甚至是搭配使用的地圖賽道等等其他教具,全都設計得極致輕便,任何人都能輕易的將它們攜帶至任何場所,進行研究及教學。無需被釘死在一個固定座位上,就可以輕鬆的進行自由分組討論、競賽等等活動。

 

現階段我們針對小三到小六的男女學童,設計了一個五天的營隊活動,從組裝BaBaMe自走車開始,進入到調校車子性能、以及使用積木程式控制車子做出各種動作(如S形轉彎、倒車入庫、閃燈變色、演奏音樂等),最後更進入到使用紅外感應器來判斷路況,並且依據路況命令車子做出各種反應的進階程式編輯邏輯概念。

目前緯育已經在2016年陸續舉辦了冬令營、夏令營,共已造福超過15梯次、500人次的孩子。

產品圖片

產品影片

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 

 

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