机器人教育、乐高机器人、机器人竞赛等,许多家长都听说过,也对这种一个新形态的教育有着一定的疑问,到底什么是机器人教育?玩乐高不是到商场买回来让孩子玩就好了吗?课堂上要学什么?机器人比赛比什么?对于孩子的未来升学及就业有帮助吗?我们真的需要投资这些在孩子身上吗?
这些问题,许多家长一直都在询问。其实,科技及许多配套设备发展得太快,导致许多资讯并没有很好的方法那么快的被家长接触及吸收,而这篇文章将会就机器人教育的发展现况,各种机器人比赛的内容,以及对于孩子的未来助益等,做一个基础的探讨,让家长们对于机器人教育这样的主题,有一定深入的了解。
所谓的机器人是什么,实际上的意思就是将软件及硬件相互紧密结合,并达到能够实现目标任务的产品,都可以称之为广义的机器人。这也是因应这样全球产业链的升级,生活方式的改变,从就业市场,下放到大学科系,初高中学习系统等等,机器人教育也慢慢地凸显出它的重要性。
所谓的机器人教育,就是整合机器人设计以及机器人相关的知识与学问,包含编程、机械结构、动态结构、动力传输、传感器的应用等等,透过不同的教具、课程以及比赛,让学生透过动手(Hands -on)的项目,来学习有关于机器人背后的理论。相对的,机器人教育对于现今全球正在推行STEM(Science,Technology,Engineering,and Math)教育,有着极大的关联性。
设计一个好的机器人,将会运用到非常多STEM学科里的概念与理论。透过机器人的项目式教学,学生会在设计与编程机器人的过程中,学习到如何实际地、有逻辑性地运用这些知识,并更有效地透过动手的经验更能理解并牢记这些概念,做一个跨学科的应用。
举个简单的例子来说,学生必须在课堂上利用有限的套件,设计出一个快速往墙壁移动的机器人。但随着离墙壁慢慢的接近,机器人必须减慢速度,直到靠近墙壁一定距离后,机器完全停止,不会撞上墙。像这样一个简单的例子,学生必须先利用结构设计的概念,设计机器人的架构,再利用感测器测量实际与墙壁的距离,接着透过编程逻辑,以及数学的运算,不断的反馈与计算每秒钟与墙的距离来改变电机动力的输出,接着达到这个机器人项目的预期结果。以这个例子来说,就可以很显而易见的看到孩子可以透过这个机器人项目,学习并应用STEM学科的各种概念。
除了上述的内容及举例之外,最重要的不外乎是机器人比赛。目前在世界各地有各种大大小小不同的机器人竞赛,有各国自己举办的比赛,美国有州际性的比赛,当然也有世界性的比赛。其中较有名气及权威性的有三种比赛。
第一个是世界机器人奥林匹克竞赛(World Robot Olympiad,简称WRO),这是一样国际性的科技及教育活动,藉由电脑资讯及科学原理之融合运用,透过不同的竞赛主题及项目,利用LEGOR MindstormsR机器人套件,设计及编程机器人,来达成竞赛中的任务,考验参赛者的科技运用及创意,属于较偏重于技术性的比赛之一。按其年龄段,分为国小组,初中组,高中组,以及大学组等不同组别进行竞赛。
第二种,称为First系列。这个系列赛,按照年龄不同,从国小低年级组的FLL Jr. (First Lego League),让6至9岁的孩子透过LEGOR动力机械及基础机器人控制,创造出与每年主题相关的设计模型,并透过制作项目研究海报,让孩子接触与现今世界议题相关的研究与报告。
FLL(First Lego League),针对小学高年级组到初中的孩子,年龄段为9至14岁,其中除了一定要使用LEGOR MindstormsR机器人套件进行设计编程机器人在两分半钟内,完成场上所指定的任务外,也必须为主题设计海报及项目研究报告,以及通过团队合作的考验等等,是一个全面性的挑战赛。
对于高中以上的大孩子,有FTC(First Tech Challenge)与FRC(First Robotics Competition)等两种高难度的挑战赛。在这两个比赛中,将会运用金属套件及较接近工业用材料来进行设计机器人进行挑战,设计过程中除了评估机器人的功能性外,所有设计过程的材料也会进行评比,其中当然也包含了团队合作及竞争协作思想的融入。所以First系列的比赛,除了技术性的挑战外,沟通、团队合作等软实力的训练及培养,也是不可缺乏与忽视的。
第三种比赛,为NASA支持的机器人套件VEX所举办的VEX机器人世锦赛。当然比赛中所使用的是VEX的套件,每年会有不一样的挑战主题,针对不同年龄段的孩子会有不同的套件限制,主要是机器人编程环境和塑料与金属件的不同。这个比赛的特色是著重于技术,但除此之外,因为赛制的特殊设计,必须与来自不同地方的队伍沟通及组成联盟,在比赛里与其他联盟团队进行对抗,因此在比赛现场的沟通能力,以及行销自己团队的能力就会是很大考验。这是VEX比赛中很重要的一环,也是孩子们将来在职场团队中不可或缺的能力之一。
当然许多家长及孩子都会关心,这样的机器人教育与比赛,是不是能够帮助升学与就业,答案是肯定的。因为这样的比赛,不单单是与之前提到的STEM学科应用相关连,更是促进孩子沟通能力及团队协作能力一个很好的舞台。让孩子除了有技术上的动手能力,更有促进团队发展的关键软实力。让孩子在申请特殊高中、大学甚至工作时,除了成绩外,还有更好的经历与背景,让他们从众多的佼佼者中脱颖而出。
凤凰机器人培养出的孩子,就有许多的案例。在他们培养的机器人竞赛团队,得过区域赛冠军、全国冠军。除此之外,透过系统化的课程及培训,也建立起机器人教育的体系。从基础的乐高积木搭建,到动力机械模型的创建,再到可编程机器人的组建,学员们在循序渐进的课程教学体系中不断强化能力,得到提升。
很多学员也表示,将在未来要朝电脑科学中的机器人控制方向继续深造,他们在凤凰机器人学到的课程,对他们的未来,有了很明确的目标。
工作就业市场方面是相同,就最近各科技门户网站和主流招聘网站对于每年各行各业的薪资,就业率,职业前景的调查及综合评测来说,无论从工作前途,薪资水平,以及工作生活的平衡程度上,STEM专业还是有绝对性的优势。而在业界的实际发展来看,未来在各行各业,都会与编程及机器人产业有相关联性,因为许多的资讯将会被转换为大数据,并经由网络及人工智能的交流与决策,来解决大部分的问题。
例如医师问诊系统机器人、会计师自动报税系统、法律咨询系统、股票自动交易决策系统等,这些都不是纯粹工业界的产品,但毋庸置疑的这些专业相关知识将会一步一步的转换到电脑系统上,方便人类使用。所以在未来的就业市场,编程逻辑与机器人知识,将会是不可或缺的必备技能。机器人教育将会不断丰富,不断产生新的生命力,市场活力值得期待。