兒童程式學習工具/Scratch

出自六年制學程
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常見的「兒童程式學習工具」簡介

綜合上述各項分析，台灣在校園推動程式學習工具，仍以 Scratch 為最恰當，其優點如下：

  1. 主要解決方案都是自由軟體與自由硬體，在推動過程中沒有觸法的風險。
  2. 兼有 web 版與離線版。
  3. 對微型主機板及感測器與動作器的擴充模組成熟，相關的驅動程式都有人撰寫。
  4. 可直接延伸至 mblock ，將程式 Compiler 後上傳到 Arduino ，進行最完整的機器人教育。
  5. 中文化完整。

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Scratch 學習目的與階層圖示

預期這一代學童長大之時，恰逢物聯網發展成熟之際，屆時人類社會自動化的程度將超過今日數倍，在各行各業及日常生活中，簡單的校調機器人已成為基本技能，所以今天在學童的教育中加入基本的機器人教育有基必要。

又校園中的機器人教育可與全球的 Maker 運動相結合，必能更活潑，且易於學生及家長所接受。

目的未來一般人的生活技能：校調機器人以程式撰寫為業
初階以 Scratch 寫 Game
進階S4A (Scratch for Arduino)，Scratch 在電腦上，連上微型主機板控制感測器與動作器，配合積木，加入空間結構，使虛擬與現實互動。
再進階在微型主機板裝 Scratch Compiler ，不需要 PC 或 NB ，由微型主機板上的程式判斷感測器訊息，並自動演算回應，真正的入門機器人教育。如： mblock 。

再進階教材 mblock-arduino：

  1. 哈囉！LED！
  2. 點亮外接 LED
  3. 利用按鍵控制 Scratch 貓咪
  4. 利用 PWM 模擬類比訊號
  5. 可變電阻、ADC 與節拍器
  6. 使用蜂鳴器來打節拍
  7. 七段顯示器之 HELLO！
  8. 光敏電阻、亮度感應器與光線追蹤器
  9. 伺服馬達控制
  10. mBlock 2.1.4 與 Arduino IDE

mblock尋跡車

MBlock尋跡車.jpg

群眾募資 mBot:

$49 educational robot for each kid，全機約由45個零件組成，小朋友大概只需要花費10分鐘左右就可以組裝完成，在完成硬體部分後，可以透過圖形化的Scratch程式語言，自行撰寫程式控制。台灣的全佑電腦有賣 mBot ，一台 2400~2580 元。 Mbot尋跡車.jpg

ArduSat(arduino衛星)

2013 年 8 月 3 日 Ardusat 從日本的發展射成功上太空了。ArduSat 是由開放硬體的 Arduino 驅動的微衛星 ，是第一個上太空的開源人造衛星，讓市井小民也能設計實驗，發展自己在太空中的創意計畫。靠開放硬體 Arduino，商用衛星公司能把衛星酬載切割，容納一般民眾的科學實驗儀器。讓一般人能有管道利用人造衛星的資源。

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OSSACC 近年來在兒童程式設計推動概況

一、OSSACC 與兒童程式設計國際計畫

  • 目前 OSSACC 翻譯團隊擁有 Scratch 官方網站的翻

譯管理權，並且由雲林二崙國小廖昭雄老師主持，由交大服務學習同學協助翻譯

  • 此外，目前還有一個在國際間很熱門的兒童程式設計學習網站 code.org，也是由本團隊負責翻譯管理權，並且由軟體自由協會理事長翁佳驥主持，由交大服務學習同學協助參與翻譯

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二、OSSACC 在校園 Scratch 推動概況

【基礎篇】

  1. 為什麼要學程式設計
  2. 1-1 Scratch基本介紹
  3. 1-2 綜合應用
  4. 1-3 第一個動畫故事

【程式篇】

  1. 2-1 重複結構
  2. 2-2 選擇結構
  3. 2-3 全域變數
  4. 2-4 角色變數 part1
  5. 2-5 角色變數 part2
  6. 2-6 運算式

【技巧篇】

  1. 3-1 讓角色移動
  2. 3-2 限制角色移動範圍
  3. 3-3 不斷地移動
  4. 3-4 時間計算
  5. 3-5 場景不斷地往前移動
  6. 3-6 重力加速度

【實戰篇】

  1. 4-1 電流急急棒_基本版
  2. 4-2 電流急急棒_多關版
  3. 4-3 乒乓球
  4. 4-4 打磚塊
  5. 4-5 迷宮_基本版
  6. 4-6 迷宮_尋寶版
  7. 4-7 自由落體_打排球
  8. 4-8 自由落體_跳遠
  9. 4-9 蟲蟲危機
  10. 4-10 青蛙過街
  11. 4-11 樂透彩開獎
  12. 4-12 猴子吃香蕉
  13. 4-13 翻牌
  14. 4-14 星際大戰
  15. 4-15 射氣球
  16. 4-16 貪食蛇
  17. 4-17 水果盤

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三、OSSACC 近年來支援縣市 Scratch 研習概況

年 月 縣市 主題 時數 人數
99 7 新北市 暑期 Scratch 教師培訓 18 30
11 台北市 Scratch 動畫與遊戲設計研習 18 45
100 6 台北市 多媒體教材設計整合應用專修研習班 12 40
100 6 台北市 動畫與遊戲設計專修研習班 18 40
100 7 台北市 暑期 Scratch 教師培訓 18 30

自 101年起，成立 S4A 教師社群後，即由此一教師社群來協助及串連各縣市教師及推廣資源。

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四、OSSACC 與 Scratch 教師社群

(一)S4A教師社群簡介

S4A (Scratch for Arduino)教師社群，於101年成立，結合國科會科普計畫，共同推廣 Scratch 與外部感應器應用。現已拓展至 Maker 相關應用，包含：3D列印、自走車…等，故於104年5月20日，更名為「Study For Ability，資訊科技融入教學 -- 創新應用教師社群」，目前社群成員共有 1,663 人。

姓名 單位 姓名 單位
高慧君 台北市南港高中 蘇仕文 基隆市深美國小
蘇恆誠 台北市松山工農 許惠美 宜蘭縣佛光大學
鄭聰賢 台北市泰山高中 張俊傑 宜蘭縣國華國中
陳國全 新北市文德國小 鄭之婷 花蓮縣教育網路中心
楊光輝 新北市文德國小 邱文盛 花蓮縣稻香國小
范運平 苗栗縣蟠桃國小 江昭漢 台中市省三國小
黃新福 苗栗縣君毅高中 賴鴻州 台中市東勢高工

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(二)S4A相關研習與推廣資訊


 聚會 學生營隊 親子營 教師工作坊 競賽 研討會 國際研討會 展覽
101年 2





1
102年
3
10 1 2 2 2
103年
3
7 2 3 2 2
104年
4 2 4 2 1

相關詳細執行內容如下：
101年，共辦理 2 場聚會，參與 1 場展覽。

日期 主題/活動 辦理單位 備註/說明
1/20 S4A 破冰之旅 OSSACC S4A教師社群成立，並號召各縣市有興趣的老師共同參與推廣的行列。
6/29 S4A 再蓄泉源 OSSACC S4A社群聚會，主要是分享半年來 Scratch 與外部感應器教學經驗與應用。
7/28 Maker Faire 2012 馥林文化 參與國際 Maker 活動展出

102年，共辦理 3 場學生營隊，10 場教師工作坊，2 場研討會， 2 場國際研討會，2場展覽及協助 1 場縣市競賽。

日期 主題/活動 辦理單位 備註/說明
2/15 S4A 社群對學習的啟示 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
2/22 Scratch+Kinect 遊戲製作(一) 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
3/8 Scratch+Kinect 遊戲製作(二) 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
3/29 LaunchPad 焊接製作工作坊 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
4/19 Scratch+LaunchPad 遊戲程式設計(一) 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
5/10 Scratch+LaunchPad 遊戲程式設計(二) 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
5/18~19 Maker Faire 2013 馥林文化 參與國際Maker活動展出
5/31 Scratch+Arduino 工作坊(一) 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
6/14 Scratch+Arduino 工作坊(二) 高雄市國教輔導團 資訊教師精進教學能力工作坊
7/1~2 創新與自由軟體校園應用研討會 宜蘭縣教育網路中心 研討會
7/12~14 第四屆全球華人探究學習創新應用大會 台南大學 獲得最佳論文研究發表獎
7/22 台北市Scratch師資培訓 台北市南港高中 教師工作坊
8/24~25 2013 科學玩意節 臺灣科學教育館 參與 Maker 活動展出
8/26~28 Scratch遊戲趣 基隆市深美國小 學生營隊
10/4 Scratch研討會 台北市南港高中 研討會
10/9 Scratch互動擴充板應用與實作 基隆市教師研習中心 教師工作坊
10/19 Scratch與外部感應器在教學上的應用 香港城市大學 香港 2013 自由軟體年會
11/12 Scratch動畫決賽評審 台北市南港高中 竸賽
11/23~24 Scratch創造力與擴充板應用 花蓮縣光復商工 學生營隊
12/21~22 Scratch與Arduino感應器應用 新北市石門國中 學生營隊

103年，共辦理 3 場學生營隊，7 場教師工作坊，3 場研討會，2場縣市競賽， 2 場國際討會，2 場展覽。

日期 主題/活動 辦理單位 備註/說明
1/18 Scratch程式設計與開放硬體在科技教學上的應用 台中市向上國中 教師工作坊
1/21~22 Scratch程式設計與PicoBoard外部感應器之應用 宜蘭縣頭城國小 學生營隊
1/21~23 Arduino互動科技寒令營 花蓮縣復興國小 學生營隊
1/22 S4A創意教學 新北市文德國小 教師工作坊
1/24 S4A創意教學 宜蘭縣國華國中 教師工作坊
3/8 S4A外部感應器師生聯席研習 台中市靜宜大學 教師工作坊
4/12 Scratch與Arduino感應器應用 高雄市國教輔導團 教師工作坊
4/12~13 Arduino暨自由軟體應用教學 台東縣知本國小 教師工作坊
4/18~19 2014中小學STEAM論壇與第二屆Scratch教學現場教學觀摩會 中國江蘇常州 中國Scratch國際研討會
4/26~28 均優學習論壇 中華民國振鐸協會 研討會
4/29 自由軟體自造應用與推廣成果發表 OSSACC 研討會
5/24~25 Maker Faire 2014 馥林文化 國際Maker活動展出
5/24~25 Gnome Asia 2014 北京 Gnome 社群 Gnome Asia國際研討會
5/30 第一屆瘋狂貓咪盃Scratch 競賽 OSSACC、國網中心、宜蘭縣政府 跨縣市Scratch競賽(花東宜基)
7/2~4 噗浪年會 南投縣政府 研討會
7/12~13 2014 科學玩意節 臺灣科學教育館 參與 Maker 活動展出
8/8~9 Scratch 與外部感應器教師培訓研習 花蓮稻香國小 教師工作坊
10/28 Scratch 動畫決賽評審 台北市南港高中 竸賽
12/6~7 Arduino Android 雙A整合藍芽自走車親師生聯席研習 台北市松山工農 學生營隊

104年，截至 5月20日止，共辦理 4 場學生營隊，2 場親子營，4 場教師工作坊，1 場研討會及 1 場跨縣市競賽，另參與 1 場國際競賽。

日期 主題/活動 辦理單位 備註/說明
1/24~25 Scratch資訊學生營隊活動 宜蘭縣頭城國小 學生營隊
1/28~29 Arduino Android雙A整合藍芽自走車親師生聯席研習 高雄高工 親子營
1/29~30 基隆市103年度Scratch寒假親子營隊 基隆深美國小 親子營
2/2~4 洄瀾創客教育-花工復興"FUN"學趣機械手臂互動科技寒令營 花蓮縣復興國小 學生營隊
2/2~3 S4A冬令營 彰化縣土庫國小 學生營隊
2/2~3 女性Scratch營隊活動 宜蘭縣壯圍國中 學生營隊
2/3~4 「改變世界，小學生就能創造！~科技 Maker 的教與學」研習 南投縣名間國中 教師工作坊
2/4~5 用Arduino、Scratch、微型雷射雕刻玩創客教育 宜蘭縣國華國中 教師工作坊
2/6~11 北京RoboRAVE國際機器人競賽 中國教育國際交流協會 國際機器人競賽獲創意組第四名
2/9~10 S4A教師工作坊 新北市文德國小 教師工作坊
5/1~3 均優學習論壇 中華民國振鐸協會 研討會
5/16 藍芽自走車教師工作坊 台東縣東海國中 教師工作坊
5/22 第二屆瘋狂貓咪盃 Scratch 競賽 國網中心、基隆市教育局、宜蘭縣教網中心… 跨縣市Scratch競賽
(花、東、宜、基、新北、桃、竹、中、雲、金)

104年，即將辦理的活動如下：

日期 主題/活動 辦理單位 備註/說明
5/30 台北科學日 國立臺灣師範大學 科技部科教發展及國際合作司推動「全民科學週」活動
5/30~31 Maker Faire 2015 馥林文化 參與國際Maker活動展出
7/6~8 Scratch暑期營隊 南投縣漳和國小 學生營隊
7/7~9 噗浪年會 南投縣政府 Maker 工作坊
7/12~13 2015 科學玩意節 臺灣科學教育館 參與 Maker 活動展出
8/29~30 Maker Faire 2015 in 台中 台中靜宜大學 參與國際Maker活動展出

日本RoboRAVE國際機器人競賽 日本 籌備中

台灣RoboRAVE國際機器人競賽 台灣 規畫中

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五、各縣市 Scratch 競賽資訊

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十二年國教課綱草案中有關程式學習的部分

  • 國小高年級
    1. 視覺化程式設計之功能、操作與應用
  • 七年級
    1. 程式語言基本概念、功能與應用
    2. 結構化程式設計一：循序與選擇
    3. 結構化程式設計與問題解決實作
  • 八年級
    1. 結構化程式設計二：重複
    2. 結構化程式設計與問題解決實作
  • 九年級
    1. 模組化程式設計的概念
    2. 模組化程式設計與問題解決實作
  • 高一
    1. 重要演算法的程式設計實作
      • 分而治之演算法
      • 貪心演算法
      • 動態規劃演算法

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教育部可以強化的三個方向

一、成立學生社群。

  1. 開始建置跨校學生的後台資料，包括：姓名，出生年、月、日，就讀學校，通訊方式，參加營隊記錄，產出記錄
  2. 依同學的興趣和性向，誘導他們由初階營隊而進階營隊而高階營隊。
  3. 催化他們成為跨校的學生社群，但採同學自主治理為原則，大人只協助不主導。

二、蒐集並累積更多 CC 授權的線上教材。

三、評估在縣賽的基礎上，與適當單位合作，成就全國賽及國際賽。

Scratch 的推動，並不是在培養學生成為程式撰寫員，而是在過程中學習邏輯思考技巧、體驗學習及動手做的樂趣。 而在縣市推廣的過程，為了避免教學流於競賽工具，我們希望透過由淺入深、生活化的模式，引導學生進入程式設計的世界。 也因此，在競賽規畫的部分，透過相關能力的培養，引導學生進入各個不同的學習階段。

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(一)競賽形式：

1.動畫短片

■ 給定題目創作，培養美感與應用動畫創作說故事的能力

2.益智解題

■ 設計關卡或問題，培養邏輯思考與解決問題的能力

3.互動遊戲

■ 純軟體程式設計，培養程式設計綜合創作能力

4.硬體控制

■ 個人創作，培養程式設計與硬體控制的整合應用能力
■ 團隊創作，培養組織構通協調與團隊協同創作的能力

5.對抗競賽

■ 透過相互競爭的方式，培養調校更優化的作品能力
  • 自走車競速
  • 機器人搬運
  • 競技場競技

6.生活應用

■ 將生活週遭的相關應用，實際透過動手做的方式呈現作品，培養學生觀察及邏輯思考的能力

7.創意發展

■ 其他創意，培養學生透過更多工具，創作出更多的應用的能力。

(二)競賽辦法(參考)：

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取自「http://nice-learning.tw/wiki1231/index.php?title=兒童程式學習工具/Scratch&oldid=8220」