mBot入門與實習：STEM整合式機器人學習

前言

自序

駕駛巨大機器人保護地球，一直是小時候的願望。長大以後才發現，真實的機器人不但很小，功能也很陽春，還無法保護地球。
不過，從喜歡機器人到喜歡科技，進而從事科技教學與研究，對機器人的喜愛一直是這條路上陪伴我前進的重要動力之一。研究所學的是古典人工智慧，現在教學和研究用的是近代的機器學習技術，如何把這些技術放在機器人中，也一直是我的喜好和研究方向。
近十五年來，每年暑假帶著學生上山下海，到山地偏鄉和離島修電腦和教小學生電腦課程，除了讓大學生能夠學以致用，學習關懷社會以外；也希望能讓偏遠地區的小孩學到新的資訊電腦科技。我們一直認為，對小孩的教學內容應該盡量有趣，並一定要能給小朋友成就感。十多年來的教學和活動設計，都在這樣的原則下進行。
最早我們就嘗試過以Flash做簡單的動畫，並整合各種多媒體應用軟硬體。後來加上3D紙模型製作，也試過Algodoo這種物理遊戲模擬器，近五、六年開始使用Scratch特色動畫。我們的確發現能夠立即讓小孩看到成果的教學模式，在小朋友欣喜和感動之餘，會比較容易讓他們進一步學習深入的知識。動畫、多媒體和動手做模型剛剛好都能夠契合這種教學與學習模式。
在Arduino微處理器開始流行的三、四年前，我們也嘗試將動畫的畫面轉移到簡易的機器人上，並讓小能朋友以竹筷子和橡皮筋自行製作簡易的機器人，再以S4A之類的Scratch延伸版本進行控制。
但是，在製作過程失敗的挫折和所花費的時間，常常讓小朋友失去耐性。
2015年發現mBot這種科學玩具機器人，使用的軟體又是我們所熟悉的 Scratch，同時在台灣代理商圓創力科技周泰民先生支援下，我們嘗試使用mBot做為教學工具。雖然少了自行DIY的樂趣，但卻可以更專注在機器人的動作和反應設計上，整體的教學效果對大小朋友來說，都有明顯的進步。
我們認為mBot機器人簡單易學，可以讓小朋友快速累積成就感，但不能只是停留「機器人會動就好」的階段。如果可以在學習如何讓機器人動起來的過程中，同時學習相關的科學知識，也接觸程式設計邏輯，豈不是更好。
近年來國外流行的STEM的整合教學模式（STEM–Science, Technology, Engineering, Mathematics），透過機器人當作平臺時，似乎有許多故事可以講給小朋友聽。
於是，有了寫這本書的念頭。但是把想法落實到完稿，還要比預期中多花了幾個月。可以在教學和研究工作非常有限的時間完成這本書，需感謝許多人：黃冠文、吳孟瑋兩位先生撰寫了各單元的範例程式並繪製詳細的流程圖；駱獻仁先生提供 Scratch基礎介紹與程式流程圖簡介的原型；賴正齡先生實作創意DIY單元的兩個範例與程式；ICAL實驗室成員幫忙校稿與驗證程式。
特別感謝：圓創力科技的周泰民先生提供mBot硬體與技術上的協助；周均健先生給予編輯與出版上的許多指點；ICAL&e-Eureka團隊所有成員過去在營隊活動的付出，給予這本書強力的動機。
謝謝親愛的家人——淑瑜、家宇、宜宸的支持。
希望
這本書，能讓小朋友和我一樣喜歡機器人。
這本書，對自學者有所啟發。
這本書，減輕老師和家長的教學負擔。
這本書，開啟大小朋友對STEM整合學習的興趣。

吳志宏誌於高雄
2016.03.20

前言

自序

駕駛巨大機器人保護地球，一直是小時候的願望。長大以後才發現，真實的機器人不但很小，功能也很陽春，還無法保護地球。
不過，從喜歡機器人到喜歡科技，進而從事科技教學與研究，對機器人的喜愛一直是這條路上陪伴我前進的重要動力之一。研究所學的是古典人工智慧，現在教學和研究用的是近代的機器學習技術，如何把這些技術放在機器人中，也一直是我的喜好和研究方向。
近十五年來，每年暑假帶著學生上山下海，到山地偏鄉和離島修電腦和教小學生電腦課程，除了讓大學生能夠學以致用，學習關懷社會以外；也希望能讓偏遠...

目錄

自序
本書特色與使用說明

I 入門篇——基本驅動方式
入門篇簡介
一、開箱與安裝
二、mBot執行程式的方式
三、向前走
四、我會唱歌
五、戳一下
六、動感光波
七、圓舞曲

II 進階篇——感測器使用
進階篇簡介
八、亮不亮有關係
九、紅外線超能力
十、循規蹈矩
十一、我是蝙蝠俠
十二、紅外線遙控器
III 創意篇——DIY
DIY篇簡介
I、 影像控制
II、 創意投石機

附錄
A、Scratch基本使用教學
B、認識基礎程式流程圖
C、mBlock程式上傳方式
D、網站資源使用說明

參考文獻

目錄

自序
本書特色與使用說明

I 入門篇——基本驅動方式
入門篇簡介
一、開箱與安裝
二、mBot執行程式的方式
三、向前走
四、我會唱歌
五、戳一下
六、動感光波
七、圓舞曲

II 進階篇——感測器使用
進階篇簡介
八、亮不亮有關係
九、紅外線超能力
十、循規蹈矩
十一、我是蝙蝠俠
十二、紅外線遙控器
III 創意篇——DIY
DIY篇簡介
I、 影像控制
II、 創意投石機

附錄
A、Scratch基本使用教學
B、認識基礎程式流程圖
C、mBlock程式上傳方式
D、網站資源使用說明

參考文獻