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臺師大科技系赴美國交流科技教育與教育科技 重新思考AI 與機械手臂的教育應用
國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系於2026年暑期赴美國交流教育科技，科技系師生透過工作坊及跨機構交流，分享AI影像辨識與機械手臂在科技教育中的應用成果。本次交流以 Indiana University Bloomington 為主要場域，並陸續拜訪紐約、印第安納與喬治亞州等地的教育與研究機構，從不同教育情境思考機械手臂教具在教學中的角色。主要負責本次交流的是科技系畢業、現任宜蘭高中並兼任教育部生活科技學科中心培訓種子教師的徐翊堯老師，以及國北教大雙語營隊、數位科技系的張佩均同學。
本次計畫的一大核心成果，是將機械手臂從單純的「學習內容」重新定位為「學習媒介」。過去機械手臂課程往往聚焦於組裝、控制與程式設計，但團隊在與不同教育工作者交流後總結出，機械手臂也能成為學生學習數學、STEM、問題解決的載體，讓「teaching robotics」也能有「teaching through robotics」的面向。
在紐約期間，團隊首先前往非營利教育組織 Sponsor for Educational Opportunity（SEO），與該組織的數學教育團隊交流。SEO的Michael Thoms, Ph.D. 是數學課程、教學設計與 STEM 策略總監。他強調透過 reasoning、tinkering 與 discussion 協助學生建構數學理解，雙方進一步討論如何利用機械手臂作為數學學習媒介，使科技工具不再只是工程操作設備，也能成為跨領域STEM學習的一部分。
團隊也透過紐約市立大學皇后學院任教的Dr. Grace Pai引領，拜訪 New York Hall of Science（NYSCI），並與該館的執行長Anthony Negron (Director of Digital Programming)交流。透過實際操作RFID、影像辨識AI等不同版本的機械手臂，雙方討論如何將新興科技融入既有科學教育活動。科技系丁玉良教授指出，機械手臂不一定是課程最終要教授的內容，而可以作為協助學生理解較複雜、抽象數理概念的媒介。雙方也進一步討論未來合作辦理 summer camp 或 family workshop 的可能性。
本次行程的重要實作活動則於 Indiana University Bloomington 展開。8月4日至5日的工作坊中，臺師大團隊分享臺灣科技教育課程、機械手臂教材發展與相關研究成果，並帶領參與者進行硬體組裝及AI影像辨識控制實作。工作坊內容涵蓋伺服馬達、電源與Buck converter等機電概念，並進一步使用 MediaPipe 手勢辨識，亦是團隊持續進行技術開發與教材設計的成果，使參與者實際體驗如何以AI影像辨識控制機械手臂。
交流過程也讓團隊進一步思考科技教育的教學設計。Indiana University Bloomington（IUB）的教育研究者從 embodied learning、computational thinking 等不同觀點提供建議，使工作坊不再只是單向技術傳授，而成為教學者與參與者共同討論教材與學習設計的場域。
團隊也發現，若希望學生未來能將機械手臂經驗遷移到其他科技系統，教材不能只停留在「完成作品」，還需要更清楚呈現 Python、C++、MediaPipe、微控制器與電腦之間的系統關係，讓使用者能透過自然的手勢操作機械手臂，進一步將系統拆解為可理解、可操作的學習模組，協助學生理解完整的運作邏輯。IUB的負責教授是Dr. Kyungbin Kwon, Director of Center for Research on Learning and Technology, 及 Professor of Instructional Systems Technology, School of Education, Indiana University.
團隊也參訪當地 STEM Bus，了解移動式 STEM learning environment 如何進入小學推廣程式設計與機器人教育。團隊展示的機械手臂與河內塔任務受到當地教育工作者正面回饋，認為具有清楚任務目標的設計，適合作為學生闖關與問題解決活動的一部分。
行程後段，團隊前往 Georgia State University 新成立的 Snap Inc. Center for Computer & Teacher Education，與 Dr. Yin-Chan Liao和Dr. Erin Anderson 等研究者交流。雙方特別聚焦於非科技背景教師的專業發展，討論如何降低科技工具的學習門檻，以及如何透過共同基礎訓練、課程設計與實踐修正，協助教師將科技真正融入自己的課堂。雙方也進一步討論 co-design、co-teaching 與教師專業發展等可能的合作方向。
除了教育應用層面的討論，本次交流也讓團隊重新檢視科技系統本身的設計與使用經驗。透過將自主開發的 AI 影像辨識機械手臂帶入不同國家的教育與研究場域，團隊觀察到，同一項技術在不同使用者背景與學習情境下，會產生不同的操作需求與理解方式。因此，技術開發不只是讓系統能夠運作，也需要思考如何透過介面、互動方式與學習設計，讓使用者理解系統背後的運作邏輯。
參與本次交流的兩位同學表示，此次國際交流最大的價值，不只是將臺灣發展的教材與教具帶到海外，而是讓同一套設計進入不同的教育環境，接受不同專業背景者的使用、提問與修正。這些回饋使他能從教材設計的角度重新檢視科技、教育與好的學習間的關係，尤其是要依據學習者的背景與教學場域，安排適當的工具難度、教學策略與學習活動。
此次交流也顯示，AI與機械手臂在教育中的價值，不僅在於技術本身，更在於能否成為連結科技、數學、運算思維、問題解決與教師專業發展的媒介。未來團隊將根據此次國際交流所獲得的回饋改良現有教材，並推動工作坊、教師培訓及跨國研究合作，讓科技教育從「能做出來」進一步走向「能理解為什麼這樣運作」，並探索更多「學習科技」與「透過科技學習」的可能。
本次國際交流感謝國科會「專題研究計劃」與臺師大研究發展處之「補助大四及碩士生赴國外短期研究計畫」經費所補助。（資料來源：科技系 / 編輯：胡世澤）
