專案具體內容:
積穗國小一位六年級孩子寒假時要回南部阿嬤家,但家中小魚無人照料,孩子就思考該如何解決這個問題。於是透過撰寫程式以控制電路板及馬達,並用 3D 設計出上蓋,製作出一個可以定時餵魚的機器──「自製餵魚器」。這個 Maker 專案完全由孩子自主發現生活上的問題並解決問題。
科技持續進步,10 年前我們很難想像孩子能撰寫程式,但現在卻已經是一件很稀鬆平常的事,那 10 年後呢?是的,科技很重要,但是除了技術的教學之外,我們還能帶給孩子們什麼?面臨未來日益嚴峻的諸多問題,包括能源問題,水資源的問題,氣候暖化,甚至是新興科技帶來的衝擊,孩子們能否對於他們未來的處境,甚至是自己生活環境更有感?可以有更多的想法?甚至能善用科技與設計的力量,動手實作來解決問題,以因應未來?
【科技只是工具,重點是要如何定義問題】
早先社群中的小黑老師在電腦課教授 Google 地圖時,發現孩子們對於自己學習的工具無感,甚至不知該如何在生活中運用。於是曾老師帶領著孩子,進行社區踏查,運用 Google 地圖來記錄學區狗便便位置的分布,標註在地圖上,最後再使用人工智慧的軟體進行分析,分析狗便便的集中趨勢,發現確實各區域有其密集程度的差異。
孩子們透過科技,能真正的發現問題,而且就在自己切身的社區環境中,「原來科技的力量可以發覺與改善自己生活周遭的問題,而不只是教科書上無趣的操作步驟」。孩子們也想到很多解決方案,例如將相關資訊提供給環保單位,將有限的清掃資源投注在需求較高的地區。
這次的教學經驗,老師們嘗試將科技與生活環境問題結合,孩子的學習更有感!於是,我們擴大積穗國小 Maker 課程的設計,除了高年級可參加 Maker 社團,一至六年級都會安排跨域科技基礎課程,讓孩子學會把科技當工具,運用在其他領域。
【我們的策略:透過普遍性科技課程來奠基】
我們於各年級發展一般性科技課程,分別於資訊課、生活領域、藝文領域以及自然領域課程融入教學,與各領域老師合作,發展跨域教學,讓所有孩子都能熟悉科技技術的運用。
例如我們在低年級進行雪橇車製作、熱縮片製作(結合藝文領域)、Little Bit 簡易電路實作(結合自然領域)、氣球船與氣球車製作、編程機器人等課程,這個階段著重手作與基本手工具的使用;中年級則是逐漸熟悉數位工具的運用與基本編程練習的課程。高年級則是加入了程式撰寫、Microbit 電路教學,以及數位製造課程(3D 建模與 3D 列印、2D 設計、基本雷雕),以及迎向國中的科技領域銜接課程。我們安排這些課程,讓孩子們具備基礎科技的認知與技術能力,也為未來發展專案實作奠下基礎。
【以六年級課程為例,讓 3D 列印不只是 3D 列印:從環境議題出發,進行跨域專題設計與實作】
在我們六年級的課程設計,安排了 Google 各種服務的學習使用,以及 3D 建模設計等課程。在過去,這些課程著重軟體操作,但是各軟體之間是較為碎片式的學習,無法連貫統整。今年則是以環境議題以及專題設計為核心,重新規劃課程,希望讓學習這些工具成為有意義的歷程。
專題以「未來建築」議題為核心,請孩子們思考與探討未來 100 年後的建築應該怎麼設計?孩子們運用 Google 各種服務,思考未來環境可能的變化,尋找相關資料(利用 Google 搜尋,並使用 Google 文件與 Google Keep 進行記錄),並製作簡報以及網站(Google 協作平台與簡報),形塑環境意識,與同學分享自己的觀點與自己未來建築設計理念。此外,也加入假新聞與媒體識讀的課程,希望孩子具備一定的資訊辨別能力。
最後我們讓孩子使用 3D 建模軟體(Tinkercad),依據自己建構的設計理念,進行未來建築的設計與 3D 模型繪製。這樣的課程編排,以議題為主軸進行連貫與統整,善用數位工具輔助思考與設計,使這些工具的學習與運用成為有意義的歷程,最終能完成專題,脫離過去單純學習軟體操作的教學模式。
【深化課程,形塑社群,讓我們像真的 Maker 一樣來改變世界吧!】
深化課程是以社團形式進行,除了更進階的技術學習外,特別著重引導孩子們設計思考,以及 Projects 實作導向的課程。到底我們有哪些問題還沒被解決?如何清晰的定義使用者的需求?有哪些問題是可以透過設計與科技的力量,進行實作來實現與解決問題呢?有太多太多的問題「沒有人」解決,所以讓孩子變成「沒有人」吧。我們希望帶給孩子的是對於生活的感知、還有透過科技力量的實踐,真切的改變世界。
徒有機具空間卻沒有社群,這個地方是沒有靈魂的,因此除了提供一般科技教學之外,我們打造 Maker 創新以及社群共作的氛圍。由原本的單純技術以及科技教學,漸漸演變為帶領孩子邁向更高層次蘊含設計思考的專題式學習以及跨域學習,打造 Maker 式甚至是 Hacker 式的學習。
一開始孩子沒有太多想法,孩子們被知識餵食慣了,一旦放手要他們覓食,反而不知道方向,喪失了創意和自學等精神,因此我們藉由大量案例的引導,來開啟孩子們的眼界。透過許多國外案例來激發學生思考,學生也嘗試著解構過去所學習的內容,練習在生活中找尋待解決的問題,根據需求來重建過去所學進行實作,最終完成專案。
實作過程裡,老師秉持著孩子遇到問題,就是要自己去找解法,不直接給答案,「你覺得問題在哪裡?應該要怎麼辦?」「老師的答案不一定是對的喔!」「若有不會的問題,Google 會是你的好朋友」,此時老師扮演的是一個引導者,一個教練的角色,並提供充足的資源,更重要的是放手讓孩子們發展。
也正因為這樣鼓勵自學和創新的氛圍,孩子們也實作出許多令人驚豔的專案。例如自動補水的開飲機、自動餵魚機、數位健身房、偵測 UV 強度儀、甚至是利用 AI 偵測疲勞駕駛等專案,許多看似艱鉅的專案,都是由孩子們自己打造完成。
「將做夢、空想的機會及動手做的時間、空間和權利還給孩子,讓他們將想做的東西實做出來。」我們堅信,經由實踐的歷程中,孩子由其中獲得的軟實力和態度,包括自學、整合、解決問題、合作、思辨、實作等,最終都能成為未來成長過程重要的養分。
成果與效益:
孩子們透過設計思考和需求探索後,針對不同的問題進行實作,發展出許多有趣的專案。以下舉數例:
1、不斷水飲水機:大家常常等到要泡麵時,水都用完了,又得補充生水,通常要等上一段時間。於是孩子們著手進行飲水機的改造,利用電路板和感測器來偵測水位,缺水時就由馬達自動進行補水,打造一台可以自動補水的飲水機,省卻不便。
2、UV 偵測器:許多陽傘都號稱能夠抗 UV ,但是我們使用的陽傘能夠遮蔽紫外線的效能有多高?團隊走訪了陽傘工廠後,發現廠商使用的手持紫外線偵測器較為陽春,孩子們便構思需求,最終使用電路板與感測器自製紫外線檢測儀,數據記錄能上傳至物聯網平台,十分方便。後來得知 Seeed 與 Hackster.io 合辦了一個競賽,主題是地球日,我們的專案頗符合這次競賽主旨,於是投稿試試,沒想到最後竟然很意外的能進入前 15 名,獲得的雖然不是最大獎,更重要的還是孩子們參與的歷程,以及與世界其他 Maker 交流的經驗。
3、打怪健身房:先前學校因施工重建,因此沒有操場,缺乏運動場域,孩子思考要如何解決這樣的困境。經過不斷的探討需求,最後他們利用電路和感測器,搭配程式撰寫,打造一個遊戲式的數位健身房。例如單純跳繩會比較無聊,因此我們的設計是讓前來運動的孩子感覺不像是運動,而是打怪。當你跳繩次數越多,遊戲畫面裡的怪獸便失血越多,透過玩遊戲的方式達成鼓勵運動的效果。
4、AI 偵測疲勞駕駛:我們以普悠瑪號事件為出發點,探討是否有什麼方式來遏止悲劇的發生?孩子們開始搜尋資料與找問題,最後他們把目光放到了疲勞駕駛上。孩子們從許多新聞中得知,疲勞駕駛或者是心肌梗塞這些緊急狀況,導致了許多交通事故的發生,最後他們想到使用 AI 偵測,偵測到緊急狀況時(例如疲勞或者是心肌梗塞),模擬將車輛切換到自動車駕駛模式,例如 AI 偵測到心肌梗塞發生,自動駕駛車可以將駕駛送到最近的醫院。
科技課程研發方面,我們確立整體課程架構,並嘗試規劃一般性 PBL 課程架構(例如未來建築設計)設計讓所有孩子都能參與專案導向的課程,統整連貫相關領域的學習。
相關得獎獎項:
學生自製紫外線偵測儀參加國外 Hackster.io 專案競賽榮獲入選。
2018 親子天下教育創新 100,新北創客小學堂社群入選。
帶領學生參加 2018 新北市 Scrtach 競賽榮獲優等。
帶領學生參加 107 自造教育與創新科技創意實作競賽榮獲佳作。
帶領學生參加 107 四城市專題寫作比賽榮獲優等。
帶領學生參加 107 新北市科學展覽榮獲生活與科學應用組優等。
107 自造教育及科技領域教學教案設計競賽,榮獲新興科技組金牌。
影響力與擴散性:
一、讓孩子透過問題解決與動手自造的模式較為新穎,迄今接待相關外部參訪約四十餘次。
二、透過分享與演講的模式,宣達自造理念,進行相關演講約一百餘次。
三、辦理多場次親子體驗課程以及外部擺攤展示活動,讓大家能親身體驗自造,鼓勵親子參與。
四、形塑創客師生社群,定期與新北市創客師生社群交流分享,將自造理念更為廣布。
五、提供偏鄉孩子到校體驗課程,讓資源較為匱乏的偏鄉地區的孩子,也能透過實作課程認識自造。
六、我們提供軟硬體設備以及教育訓練,讓有心發展相關課程的學校借用,希望能達成資源共享的目的。
七、搭配媒體採訪以及相關電視科普影片拍攝,能大眾更了解自造的意涵,並相信孩子也能創新與解決問題。
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