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大頭老師 - 兒童程式設計 &樂高EV3機器人 STEM教學 邏輯訓練

樂高教育中在積木課中學習團隊合作 - 合作就是力量

7/3/2013

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獨生子女在現代家庭是常見的情形,一個小孩可以獲得比較多關心,可是常有不耐挫折,依賴父母,被動和以自我中心的現象。用心在教養的家長,常需要透過不同情境讓孩子有更多機會學習團隊合作及分享。

樂高積木課程是一個主動學習的教育活動,讓孩子有小組合作的機會。一般坊間課程,常只注重模型步驟組裝,課程會讓孩子動手做,得到組裝後的成就感,可惜少了用作品和同學互動的機會,在大拇指教室,我們用心設計積木組裝課程,課程中除了個人學習的部份,也注重加上團隊合作的部份,讓孩子可以用個人作品和同學玩在一起或是合作做出更大型的作品,老師也會從團體活動中,觀察孩子在團體中的表現,鼓勵參與,並培養合作的態度。

在吊橋的課中,讓每位學生用自己的方式做出一小段吊橋,再邀請全班同學合作,做出教室最常的吊橋。在房子結構課中,除了基本結構強度等觀念的建立,我們讓每位學生蓋出一層樓,再讓同學合作,使用個人的每一層樓合力建出高樓。
專心做一小段樂高吊橋
專心做一小段樂高吊橋
吊橋完成了,很長吧!
樂高吊橋完成了,很長吧!
試走最長的吊橋
試走最長的吊橋
每人先蓋一層樓
每人先蓋一層樓
合作蓋樂高大樓
合作蓋樂高大樓
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樂高LEGO課到底在學什麼?

5/30/2013

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喜歡玩樂高的大朋友,覺得給孩子買好玩樂高的盒子,讓小孩可以獨自玩就很好了,這樣組裝活動型態是不錯,但可能過於靜態,可以少了啟發、討論、分享、和參與的過程!
樂高課程在一般夏令營或安親班,常是同學一人一盒數量不多的固定零件,給組裝說明,或曾組裝過的照片,讓學生按照圖片看圖自己動手組裝,組裝後開始玩,時間快到的時侯,就讓學生拆解且收好,對孩子來說很好玩,家長自然覺得也是不錯課餘活動!讓孩子用組裝說明的方式,的確可以做出不同的作品,看起來課程也豐富,然而孩子在這樣的過程,除了按圖動手做,學習到什麼呢? 孩子的時間是寶貴,成長的過程也只有一次,常需要家長接送,家長的時間成本要列入考量
,如真要選擇樂高課程,是否有更好的選擇?

在帶領很多樂高積木課後,我們發現一件事,就是相信孩子的能力,不要給他們太多的指令,或過於完整的組裝說明書,這樣會框限小孩的想像力,在我們的課程中,給孩子充足的樂高零件,用影片帶起小孩的興趣,老師用口語的方式帶領組裝過程,過程中持續鼓勵孩子領先老師目前的步驟,用自己的方法嘗試下一步,不斷地正確猜出老師想做的步驟,孩子感覺有自信,而且他很有機會可以發展出自己獨一無二的作品。
以樂高基礎機械常見的車用雨刷為例,下面是教學教案中所設定的成品,先帶領一隻雨刷,再讓學生自己做第2隻或是第3隻。如果不讓學生看到組裝說明的最後一頁完成圖,他們就會想像出自己的雨刷,他們愛做的不一定是老師課程中帶的雨刷,就發展出自己特色作品,有人可以做成步行獸,有人做工程車可以拆房子,再有人可以做成鐘擺,大家做的都不一樣,同樣地是都很出色! (可以看上面的影片說明)
單獨看樂高車用雨刷的教學方案,及積木的組裝說明,不同教室其實看不出來太大的差別,在大拇指教室,我們比較強調的是用手做,用眼觀察活動並記錄,體會其中科學原理,鼓勵孩子用作品和同學互動! 孩子作品本身就會傳達訊息,看照片和影片的記錄,可以反推回去孩子學習的成果。有經驗的老師可以帶出孩子的興趣,讓孩子發展出屬於自己獨一無二的能力和創造力! 在這裡,我們看到的不只是樂高積木所做出來的彩色作品,而是孩子在樂高課程中所發展出的能力! 孩子的能力才是未來的以運用自如的競爭力!

連結: 樂高車用雨刷的教學方案 (大拇指教室專用)
連結: 車用雨刷的3D組裝說明
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如何運用STEM教育理念在樂高積木課程

5/9/2013

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大學唸的是交通大學控制工程Control Engineering,是電機的領域,剛進去讀的時侯認為畢業後就會當一位技師,而技師自己當時誤解為會修東西的人,也不清楚工程師這個詞的解釋。後來查字點得知工程師是有專門技能,用來解決實現生活所遇到問題的專業人士,開始認同且逐漸喜歡工程師這一詞,慢慢的也用時光努力自己發展成為一位可以有專門技術的工程師,且希望畢業後可以用專業服務所需的一名專家。時間過的飛快,我也真的在軟體及手機領域中,認真解決各種技術問題,一下子也過了15年. 自己的兩個孩子目前也都在小學就讀.

發現現今教育的現象,老師都說每一科很重要,其實不是每一科,而是會拿來考試,或用來計分的科目才重要.孩子學到的數學,是不斷解題及重覆運算,超前能目前理解程度的數學,孩子學到的自然是書本硬記,和生活經驗難以連結的自然,孩子學到的英文,是家長說很重要,老師也說很重要,其實日常生活中沒有機會運用,小孩怕說也聽不太懂的英文,國文是練寫字寫一堆,作文一出就倒一堆的國文. 試想看看,當每一科都重要,每一科就會出一些作業,加一張考卷,明天考一節試,孩子課後一週補習兩次課,所有科目加總起來,把所有的時間都填滿,這樣我們真的能讓孩子樂在學習? 

我認為孩子在學校應該不是在意學習結果,學習的結果不幸的常是用分數來表示. 而是學習後孩子所發展出的核心能力,這些能力,是對他自己的未來,會一輩子受用的能力,像是溝通協調,邏輯思考,社會責任,多元及包容,終身學習.這些難以用數字計算的能力,才是應該是學生教師和家長重視的領域.

喜歡和孩子們一同玩樂高,是因為發現從樂高上課過程中,用最自然和簡單的方式,讓孩子們喜歡且逐漸學習了解STEM領域。STEM是S(Science 科學),T (Technology科技),E(Enginnering 工程),M (Mathmatics 數學),分別代表四個領域,然而這四個領域的各別性不是這個名詞的重點,STEM強調是這四大領域的整合性及共通性。



舉一個曾上過貓空纜車的課為例,目的是透過動手做知道纜車運作的原理,先用繩子在固定在教室兩側一高一低,帶著孩子做一台不太像的纜車,用樂高輪子固定在粗繩子上,孩子寫一個方塊簡單程式,就可以開始轉動輪子,讓纜車上昇,問題是纜車走一小段繩子就落了下來,在我的課,孩子需要自己用眼睛加上動腦找問題,很少我會固定的答案,有人發現重心不穩定,有人是加大輪子增加摩擦力,也有人是機構沒裝好,到後來,有解決自己問題的同學會很開心的幫助其它同學,幾乎全數的小朋友都可以將纜車送到高處的站. 他們會不斷嘗試,相互幫助,過程中的笑聲,可以看到樂在動手做的開心! 不斷找出問題,就是工程領域的實事求事並解決問題. 動能換位能是科學的觀念. 輪子多大上升速度多快是數學的運用. 這樣還不夠,又出了可以有智慧安全的挑戰,讓纜車之間不會碰撞設計,要學生使用超音波感應器來保持前車的距離,又是一項新科技的使用. 

這有意思的課結束後,對孩子有意義的不是他學會了這麼多知識,而是他知道如何運用自己的眼去發現,動腦思考,動手解決他所遇到的問題,也幫同學解決問題的成長經驗,我想這樣正面的經驗應會是完全不同的體驗,也會給孩子滿滿的收穫! 這也是我想要當一個可以啟發孩子學習的老師最大的動力來源!
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Scratch學習心得

3/30/2013

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最近我試著讓孩子自學Scratch,(Scratch是MIT的一項專案,目前有300+萬個作品),而我在一旁指導,嗯! 應該說是觀察比較合適。小孩用展現很大的興趣,表現出對電腦遊戲製作的熱情! 在有樂高 NXT-G圖形程式能力的基礎下,10多種小遊戲在不到兩週就做出來了,每天都吵著要用電腦,最重要的部份,是讓腦中的點子可以實現,當看到別的同學開心玩著自製的遊戲,相信這樣的樂趣,可以支持讓他未來成為一位喜歡可以用雙手創作,也喜歡展現有趣作品分享給更多人! Good job!

這是我家小孩Ray的作品頁面,想知道Scratch更多的人可以去玩玩看!
作品頁面:  http://scratch.mit.edu/users/rayray504

點下面的圖, 可以直接玩Game.

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電流急急棒
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水族箱
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賓果-猜數字
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小綠車


下面是MIT Meida Lab計劃主持人在TED的演講,說出好幾個出色作品後面的故事。
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樂高動力機械9686零件大閱兵

12/27/2012

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樂高動力機械9686零件
樂高動力機械9686零件
想到如果把樂高動力機械9686盒的所有需件都排出來,會是一個什麼樣的畫面?所以就用電腦排了一個很壯觀的畫面.下次再叫他們一個一個點名出來. 藍白的顏色是小男生的最愛,上一代動力機械的紅色就比較不是那麼的出色!
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給非官方樂高科技系列的完全手冊 - The Unofficial LEGO Technic Builder’s Guide

12/19/2012

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作者說這本書就只想要做好一件事,就是教大家作者20年科技系列玩出來所累積的經驗。書本封面左上小圖就是等效萬向接頭的創作,大圖是一個變速箱結構,看到就覺得很出色,讓人有買書繼續閱讀的意願。

  • 介紹樂高科技系列中常用到的基本觀念,包括速度、扭力、功率、摩擦力、牽引、滾動摩擦、齒輪間係、效率、重心分配等觀念。
  • 介紹基本顆粒幾何,像科技系列傳統有豆(stud)的積木、新式沒有豆的積木,各式插銷、新舊式科技積木混合裝方式.十字軸、軟管套向及接頭的使用。
  • 所有科技系列所用到的齒輪,除了齒輪大小,也有冠狀齒輪、差速齒輪、蝸輪、雙斜面齒輪、樂高中最大號的齒輪Hailfire Droid wheel gear(4481 set);滑輪和鍊條的使用;定滑輪動滑輪的組裝及出力受力比。
  • 進階結構組裝是這本書最出色的地方,用系統化的方式介紹出多種常用到的結構,這些結構像是步行時常用的Hoeken’s linkage, 平行帶動的parallel linkage, 有趣的Sarrus linkage, 汽車前懸吊會用到的Scott-Russell linkage, 剪刀形狀的scissor linkage, FLL比賽時常用的轉圓形運動轉換成前後線性運動的Scothch yoke, 鐘錶中常用的日內瓦機構, 這些進階的機構可以讓讀者進上一層樓, 成為樂高科技系統的專家。
  • 書中介紹氣動力的種類, 不同的打氣方式及單氣.雙氣缸,當一件作品完成時,試著用氣動力來改裝,真是一項有難度的挑戰。
  • 介紹如何加強結構的觀念,因為樂高大多數零件都旦塑膠製成,所在動力和靜力時產生各種形變,像壓扁,拉長,彎曲,和扭曲需要有正確的觀念加強結構。
  • 書中也介紹到多個馬達及使用差速齒輪來做加法和減法,是一個給有經驗的讀者了解多馬達下如何增加力矩但速度會平均的觀念.
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Sarrus 結構
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剪刀結構


更多進階機械結構:
  1. Hoekens Linkage
  2. parallel linkage
  3. Sarrus linkage
  4. Scott-Russell linkageScissor linkage
  5. Schmidt couplings
  6. Geneva mechanism

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令人大開眼界的樂高書 - 虎之卷

11/23/2012

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翻開不同樂高相關的書籍,看起來讓人感到舒服的就應是 五十川芳仁 (Yoshihito Iogawa)老師的書了,鮮艷的色彩、大張的圖片、加上簡單的圖示,讓看到每一件精美彩色作品的時侯都會有閱讀的簡單開心的感覺。

這次向大家介紹虎之卷,這是Yoshihito在網路提供讓喜歡樂高LEGO的人免費下載電子書PDF,當然也歡迎可以用捐贈10美元的方式表示使用後感謝的心意。
虎之卷連結:  http://www.asahi-net.or.jp/~pj5y-isgw/toranomaki.pdf


書中都是做出簡單實用的東西,參考影片,你一定會被它簡單而有趣的點子所吸引。
這本書是一本老師50種不同觀念及作品展示,含下面的各種令人拍案叫絕的主題及說明:
  1. 齒輪 gear (p5) - 介紹所有的齒輪
  2. 插銷及十字軸 pin & axis (p7) -  介紹插銷及十字軸
  3. 齒輪比及轉向 gear ratio (p8) - 同方向及反方向的齒輪轉向, 齒速比1:1, 1:2, 1:3, 3:5, 2:3, 1:7, 2:7, 3:7等示範的組裝方式
  4. 唱片齒輪使用 turntable gear (p16) - 360旋轉的唱片齒輪是進階的齒輪, 示範1:3, 2:3等不同齒比下組裝方式
  5. 齒輪組 gear chain (p17) - 多齒輪的齒比結構
  6. 動力垂直轉向 gear (p18) - 如何將齒輪動力轉換方向,幾種常用的做法
  7. 齒輪轉向 (p23) - 齒條(gear rack)和蝸牛齒輪(worm gear)組合用法
  8. 鍊條chain (p26) - 用鍊條來帶動齒輪,提供較遠距離的動力傳動方式
  9. 履帶 Continuous tracks  (p27) - 各種樂高的履帶系統及組合
  10. 滑輪 pulley (p28) - 同向、反向、及複合滑輪系統
  11. 齒條 gear rack p30 - 用齒條來轉向,和伸展的機構
  12. 圓形上下運動 (p32) - 利用齒輪做連桿圓周運動
  13. 不同軸向齒輪傳動 p35 - 許多等同於萬向接頭的作法
  14. 延長齒輪 p38 - 讓齒輪轉動展長
  15. 馬逹 motor p40 - 馬達和第一級齒輪的連結
  16. 多層積木組裝 p46 - 水平、垂直等不同的方式疊合積木,同時介紹積木的幾合
  17. 積木垂直組裝 p51 - 直向和橫向積木的組合
  18. 電動車 p52 - 小朋友最喜歡可愛的車輛都在這兒
  19. 手動車 p59 - 邊走邊轉動的車
  20. 往返運動車 p66 - 許多邊走邊前後動的車
  21. 差速齒輪 differential gear p 73 - 差速齒輪的使用,及在NXT上等效做法
  22. 轉向 direction p76 - 各式讓車子轉向的方式
  23. 懸吊系統 suspension p81 - 利用彈性零件來做出好的懸吊系統
  24. 4足歩行 p68 - 可以用四隻腳走路
  25. 2足歩行 p90 - 2隻腳走路
  26. 6足歩行 p93 - 6隻腳走路
  27. 門 p95 - 雙開門、鐵捲門的做法
  28. 葉扇 p104 - 葉片及螺旋漿使用
  29. 車輛的裝飾 car deco p111 - 讓車子有更多的裝飾
  30. 長線帶動齒輪 p113 繩子、鍊條、滑輪
  31. 椅子 p118 - 創意可折疊桌椅組的設計
  32. 彈簧 spring p123 - 使用彈簧產生動力的方式
  33. 吊鈎 hook p128 - 吊車及吊重實驗
  34. 橡皮筋 rubber band p132 - 十字弓及橡皮筋和車子的結合
  35. 齒輪及偏心圓周運動 p135 - 讓一個動力來源產生多種移動的方向
  36. 前進 p140 -  多種具有創意的前進或移動方式
  37. 迴力車 p147 - 向後拉,向前跑的迴力系統
  38. 大車載小車 cascade car p154 - 小車可以動,和大車疊合後仍然可以動
  39. 碰撞系統 bump p159 - 防撞後,改變進行方向
  40. 不平表面前行 walk p161 - 使用步行和其它方式讓主體前進
  41. 齒轉系統 gear box p166 - 用單一馬達帶動多種機構
  42. 切換齒轉方向 p174 -  改變齒輪軸向,差速齒輪的使用
  43. 氣閥 pneumatic (p184) - 氣動力的組合,氣釭,數種打氣方式
  44. 磁鐵 magnet (p191) - 翹翹板、小棋盤、避震車
  45. 燈泡 light (p194) - 多種讓燈泡發光的結構
  46. 太陽能發電 solar energy (p200) - 太陽能車及風扇的點子
  47. 聲音及音樂 sound (p202) - 讓樂高可以發出聲音的方法
  48. 更多車子 (p204) - 5種車子的點子,使用不同的傳動方式
  49. 更多齒輪 (p209) - 多種齒輪的結合方式,提供多而豐富的點子
  50. 人偶 (p215) - 一個可以用手操作臉部表情的可愛互動人偶

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    大頭老師
    Eric Huang

    相信每一個孩子的潛能和獨特性,經由樂高積木和兒童程式課程,動手玩積木、動腦想邏輯,做中學,玩出屬於孩子自己的自信心和創造力,挑戰未來無限的可能!連絡我 或大拇指積木創作教室,同時我也在找尋志同道合的工伙作伴。

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