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南科實中物理老師蔡汶鴻 帶高中生站上國際創客舞台
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面對堆積如山的課本、講義、考卷,你有沒有幻想過,如果學習可以回到孩提時代的寓教於樂,沒有那麼多的科目框架,而是在玩樂中不知不覺養成各種技能,該有多好?強調從做中學的「STEAM教育」(Science, Technology, Engineering, Art, and Mathematics),結合了科學、科技、工程、藝術與數學,還有動手玩創意的精神,讓夢想變成現實,近年在全球教育圈掀起熱潮,也走進了台灣高中校園。

任教於國立南科國際實驗高級中學(簡稱南科實中)的物理老師蔡汶鴻,把創客(maker)精神融入課程,帶領無數學生踏進STEAM殿堂,更走上國際舞台。從大大小小的國際科展,到近年帶隊赴海外參加FIRST高中生機器人競賽(FIRST Robotics Competition,簡稱FRC),他和學生的足跡踏遍澳洲、美國、日本、馬來西亞等世界各地。


出國比賽是最棒的外交 團隊獲總統接見

今(2019)年春天,蔡汶鴻帶著南科實中6998機器人團隊到夏威夷參加FRC,連台灣總統蔡英文都來相見歡,吸引媒體大幅報導;團隊奪得企業家精神獎後,還前進總統府與蔡英文暢談台灣STEAM教育的未來。甚至獲夏威夷州政府授予「學生大使證書」,肯定他們在國民外交上的努力,海內外掌聲不間斷。

蔡汶鴻希望透過課外學習,讓學生了解打分數的方式不是只有考試,「幫助他們探索自己的興趣,建立自信。」他說明,FRC是針對全球高中生舉辦的機器人競賽活動,由發明家Dean Kamen於1989年創立,希望將科學、科技競賽和體育競技結合,突破傳統的科學與數學教育模式,讓參賽者從中學習團隊合作、相互切磋。

蔡汶鴻分享,像今年FRC的比賽主題是火星,場地模擬火星風暴遮蔽視野,必須仰賴團隊同心協力,讓機器人克服高低差進入會場、跨越障礙物、採礦等,完成一系列任務,測試機器人的不同性能,更考驗大家溝通協調的能力。

「FRC是聯盟賽制,學生必須當場和不同國家隊伍組隊,過程很刺激。」比賽中狀況多,蔡汶鴻描述,有一次他們程式出錯,一直找不到原因,FRC主辦方指派一名高級工程師來幫助大家,學生必須用英語跟對方討論狀況、調整戰略等等。

「FRC鼓勵參賽者尊重和理解其他團隊,我印象很深刻的是當我們解決問題時,其他國家的隊伍都在為我們歡呼打氣。」此外,與國際盟友合作時的策略溝通也是一大挑戰。「競技場上的溝通要很明確」,比賽中負責英語溝通的南科實中雙語班一年級學生趙思源說明。例如討論戰術時一句簡單的「turn right」,究竟是指操作者眼睛看到的右邊?還是機器人行進方向的右邊?都得事先定義清楚。「秘訣是先跟隊友說好,右邊指的是機器人的右邊,這樣操作者只要把搖桿向右扳即可,比較直覺性。」


從失敗中學習 看見每個人的優點

「其實一開始想做的是搜救、偵察機器人」,蔡汶鴻回憶,當時看到日本福島核災事件,搜救隊無法在第一時間進入現場,且人工搜救方式也會受到環境的限制。讓他不禁思考,台灣地震這麼多,如果可以派無人飛行器先行進入災區,偵測生命跡象、自動定位,便可精準鎖定搜救位置;而機器人也可以進入人類進不去的瓦礫狹縫中救援生還者,一定會很有幫助。

「我一有什麼想法,就喜歡找學生跟我一起研究。」蔡汶鴻笑說,從科展到機器人競賽,他樂於和學生一起腦力激盪。「這些都是我有興趣的事物,所以不覺得要花很多時間,因為已經是我生活的一部分。」

「老師雖然教的是物理,但各方面都很行。」由蔡汶鴻指導參與台灣學校網界博覽會競賽的學生陳映羽,在奪得金獎的專題作品集上寫下了這樣的謝辭。蔡汶鴻曾因為想自己蓋房子,自學3D繪圖,又陸陸續續因為興趣,學了雷射切割、CNC車床加工等技術,現在正好能教學生,「當時也沒想過未來會派上用場,所以我很鼓勵學生對什麼有興趣都去接觸。」

南科實中6998機器人團隊的編號,代表他們是全世界第6998組參加FRC的隊伍,「從編號就知道,我們是起步較晚的隊伍,在技術上可能不如國外一些長年參賽的團隊,2018第一年去澳洲比賽,我們一個獎都沒拿到,回程飛機上氣氛低迷。」但蔡汶鴻鼓勵學生從失敗經驗中學習,「我會去看每個學生的優點,也希望學生了解每個人都有自己的強項。」


跨科學習 養成主動性和問題解決能力

「像我們團隊的強項就是組織經營管理」,擔任本屆文書組長的南科實中一年級學生林采頤表示,南科實中6998機器人團隊就像一家企業,有社會組也有自然組,每位同學各司其職,有人負責技術研發,有人負責行銷,也有人負責在出國時為大家打理生活大小事。「為了籌措經費,我們必須主動和企業聯繫、尋找資源。」今年,他們還主動把計畫上傳到群眾募資平台flyingV,募資結果達標超過200%。

「讓學生自己動手做機器人,是很好的跨科教學。」蔡汶鴻解釋,研發機器人需要機械知識、工業設計、程式語言等技術,這些都不是單一科目可以教給學生的能力。最可貴的是學生在籌備與實戰過程中,提早和社會有了交集,開始懂得去思考社會整體的趨勢,而不再只是對書本上的知識照單全收。

「其實我扮演的比較像是陪伴的角色,很多事都是學生主動完成。」他說,例如學生能夠在夏威夷見到總統,就是本屆隊長、南科實中一年級的林啟瑞主動寫email到總統府毛遂自薦的成果。

「我們聽說去比賽的那幾天,總統也會在夏威夷,我想不試試看怎麼知道行不行?」林啟瑞表示,因為蔡汶鴻老師平常的陪伴和引導,讓大家有勇氣嘗試,「就算只是學生,也有很多可以做的事,不要為自己設限。」打開他寫給總統的信,有條有理地表達南科實中6998機器人團隊參加國際賽事的理念,更充滿說服力地描述這群高中生心目中,對於教育改革、科技人才培育的願景,也難怪能獲總統兩度接見。

蔡汶鴻認為,在動手建造解決方案的學習活動中,犯錯是必經卻珍貴的過程,有失敗的經驗,學生才會懂得思考原因、修正作法,最後找到屬於自己的成功之道。這樣的學習過程,能提升挫折忍受力,也鍛鍊學生獨立思考並為自己的行為負責,「最棒的是,我也因為和他們一起學習而獲得成長。」


About 蔡汶鴻

出生:1975年
現職:國立南科國際實驗高級中學物理科教師
學歷:國立臺南大學數位學習科技學系碩士、國立台灣師範大學物理學系學士
經歷:WRO 機器人競賽評審、台灣青年學生英文物理辯論賽評審、科技部派馬來西亞課程教學講座教師

獲獎:2017高瞻計畫課程教學教師教學成就獎,指導學生獲2019 FRC企業家精神獎、2018日本筑波科展八強

 
資料來源: EnglishOK/ 報導日期: 2019-09-04 點閱人次: 36人
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