在學校內引進機械人製作
在學校內引進機械人製作
和友人討論能否在中學電腦科內教授機械人的製作，因為友人覺得現在的電腦科太多「虛擬」，欠缺一些現實的存在感。
我說： 「凡事都可行，但不都有益處…」。
友人疑惑地問到：「那麼到底可行還是不可行呢？」
我解釋說：「我們先說一些基本的…或者因為現今的機械人有很多種類及專門，網上找不到確切的定義來規範甚麼是機械人。不過，一般人對機械人的理解，就是由電腦程式控制的電動機械。所以若想在學校引進機械人的製作，教為循序漸進的教授就是由基礎電學開始，也就是教授學生各種電子元件的作用及解讀方法；然後在學生掌握電路銲接技巧後，再教授學生將電子元件組裝成能電子積木。」
友人說： 「銲接技巧？好像要花時間去熟練的手藝…能否讓學生跨越這個學習障礙？要是在學習過程中受傷了好像不太好…」
我笑說： 「也沒有說不可能的，花錢買一些電子積木回來就行了！」
我繼續說：「在掌握了電子元件的使用後，就要學習一些基本的機械結構知識；否則你的機械人可不會動…」
友人說： 「甚麼是機械結構？」
我說：「你的機械人是會走動的，也可能會附上機械臂來夾起東西，學生多少都要明白槓桿及齒輪的應用，才有機會製作到一些能動的東西。」
我說：「當學生懂得使用合適的電路來驅動一些電動機(馬達)，並將電動機連上機械結構，到時學生就可以學習編寫電腦程式來控制機械動作。」
友人說： 「我明白了，那真的是跨學科的學習呢…」
我笑說： 「對啦，真的是跨學科學習。如果不包括教授創意思維，要以學科細分的話，電學及機械結構原理將會涉及科學科及物理科；編寫電腦程式會涉及電腦科；製作機械結構會涉及設技科。也就是說，若找到一位精於以上學科的導師，就可以讓學生充分掌握機械人製作的概念…當中已假設了你已經有足夠的財政及時間支援，和家長們不會因學生製作時受傷而投訴導師。」
友人說： 「要動用這麼多的專科老師好像不容易啦，能否在課餘推行機械製作？」
我說：「或者我就以製作機械人的底盤來說明吧！機械人要左右前後走動，需要兩顆電動機，由於電動機消耗較大電能，加上要經微電腦控制器控制馬達的正反轉的動作，所以較省時的做法就是使用一枚如L293D的驅動IC，這枚IC有16隻腳，由於需要銲接的電線有兩端，因此，銲接一枚L293D就要銲接32個電線端，還沒有包括剪開電線、上錫等程序…如果銲接一次需要兩分鐘，單是銲接一枚L293D就要64分鐘，如果放學後進行活動，能完成的部分相當有限…還要期望下一次活動學生記得曾經做過甚麼…」
友人說： 「讓學生回家完成一些部分行不行？」
我說啦： 「行不行嗎，就要問一問到底香港有百分之幾的學生在家中有銲接工具？」
友人說： 「不就是只需要一枝電鉻鐵嗎？」
我笑說啦：「寫字不只是需要一枝原子筆嗎？為何筆袋裡還要有間尺、改錯帶….所謂工欲善其事，必先利其器，簡潔有效的銲接，不只需要一枝電鉻鐵…」
友人說： 「這麼說銲接技巧是需要不少時間來熟練的手藝，而且學生在學習過程中燒傷了好像不太好……能否讓學生跨越這個學習障礙？」
我說啦： 「可以啦，用錢就可以跳過不懂得銲接的學習障礙，可是也要付出相對的代價。因為銲接電路的彈性比較高，製作出來的東西也可以比較細小；相反，如果購買了以螺絲擰緊電線的方式接合的預製組件，雖然可以跳過不懂得銲接的學習障礙；但是電路的體積相對地會較大；且電路本身容易鬆脫，也就是不太穩定的作品，要是真的出了問題，電路越複雜，學生將會花更多的時間找出問題的根源。而且，全部電路都是預製組件，學生將失去了解讀IC資料單張的自學能力，更重要的是，學生將失去在銲接過程中培養出來的耐性。」
我繼續說：「剛才說過了電路必須連上機械結構才能活動，因為電動機在通電後只能轉動，學生需要以硬卡紙、發泡膠、膠片、木板或金屬片製作機械結構部分。而製作出來的機械結構耐用程度及外觀，將與投入製作的時間及金錢掛鉤；簡單說，學生使用硬卡紙製作結構，製作時間雖短，但結構並不耐用；而學生使用膠片製作結構，製作時間雖長，但結構相對耐用，而且外觀也可以更漂亮。只是，一般家庭不具備相關的操作工具，說起來在家中其實完成不了太多的機械人製作步驟。」
友人無奈地說： 「能不能再用錢來跳過製作機械結構的學習障礙？」
我說啦： 「當然可以…你可以購買一些模型組合素材，甚至使用一些積木組件….」
友人說： 「積木組件好，學校內有很多…」
我說啦： 「使用積木組件有一個理念上的問題，就是因為積木組件貴，當學生完成了一件滿意的作品後，學生需要親手將自己的得意之作拆卸，以供其他學生使用，這個對學生來說，或者不是一件愉快的事。還有，預製的積木組件或者不能滿足到學生製作時的需要，學生能不能對積木組件進行不能逆轉的改動(如鑽孔)也是一件值的考慮的事。」
友人豪邁地說：「凡事都有犧牲，就讓積木組件犧牲吧！」
我說：「好吧，既然犧牲了積木組件，那我們繼續談一下選擇機械人的腦袋- 微電腦控制器的考量點吧！其實選擇學習那一款的微電腦控制器是一個大學問，因為每一款的原理及操作條件址有所不同，絕對不能只考量微電腦控制器本身價錢的問題。舉例說，如果你選擇的微電腦控制器需要特殊的程式編程環境，好像那些預製套裝積木組件的編程環境，你可能要額外花錢購買軟件，或預留金錢作將來軟件升級之用；否則將來電腦或者作業系統升級了與編程環境有所衝突，你的積木組件就肯定要犧牲了！」
友人說： 「不可能吧？！套裝積木組件的公司產品支援好像很好的啦…」
我說：「歷史給我上了一課，我家現在的電腦沒有COM PORT，但是家中的舊版套裝積木組件，就是使用COM PORT的紅外線編程通訊模式…另外程式在安裝時使用了第三者的輔助程式，隨著多媒體的急速發展，那些令程式充滿視覺刺激的輔助程式不斷更新，但是積木組件的編程環境卻指明需要那些舊的函數庫，強行安裝在電腦中，一是令電腦系統不穩定，一是令新版本的同款輔助程式不能安裝，當然，在肯花錢的情況下一般的公司產品確有很好的支援。科技配置啦，沒有不變的定律吧！」
友人說：「好啦！我們就假設軟件不是問題，我們談談學校電腦硬件的配置吧！我想這次應該沒有問題吧！」
我說：「大原則下應該是沒有甚麼問題，不過嘛，還是要視乎你選擇了那一款的微電腦控制器。如果你選擇的微電腦控制器需要連接電腦才可使用，那麼你可能要考慮額外購置手提電腦進行活動。」
友人說： 「說笑吧！電腦室不是有很多電腦吧？為什麼一定要特別再購置手提電腦進行活動？」
我說：「嗯，如果你沒有考慮在學校開放日時公開你學生的製作成果，又或者沒有打算讓學生將學習成果參加任何公開創作比賽或者作對外交流的話，你是可以讓學生搬運桌上電腦和其他人士作交流，不過請記得帶上拖板…」
友人說： 「算啦，反正現在的手提電腦不是很貴，用錢再突破這個學習障礙。」
友人續說：「那麼我投資了這麼多，學生應該可以創作出很多機械人吧！」
我搖頭地說：「不可能啦，以上的學習過程只容許你製作最簡單的機械人，還達不到製作那些遙控的機械人…」
友人說： 「說笑吧！解決了這麼多問題，還達不到製作那些遙控的機械人？」
我說：「對啦！因為學生還要懂得如何應用通訊協定，也就是他們還要學會以紅外線、藍芽、Wi-Fi來與微電腦控制器溝通，才可以成功製作一些遙控的機械人。」
友人說： 「好吧！如果我教懂學生使用通訊協定來編程，機械人應該有很多功能吧！」
我說：「還差一點點…機械人的功能還要視乎你所擁有的傳感器，好像那些紅外線傳感器、超聲波傳感器、壓力傳感器、電子羅盤、加速度計、顏色傳感器、溫度濕度傳感器、磁力傳感器、光線傳感器、振動傳感器、火焰傳感器….」
友人說： 「好吧！再用錢解決這些傳感器學習障礙吧！這次應該甚麼都解決了吧！」
我說：「是的，除了我假設了你明白每種傳感器回饋的數據代表甚麼及其應用限制。舉例說，超聲波傳感器的探測有效距離及靈敏度，可測距的範圍及溫度對其數據回饋的影響。」
友人說： 「嗯，這些資料當傳感器買回來後就會明白的…」
友人說： 「在中學成功推行機械人製作似乎並不容易啦。」
我說：「也不是啦…你不是有解決學習障礙的慣常手段嗎？如果你購買套裝機械人積木組件，你就可以跳過大部份的障礙，還可以使用產品的說明書，依樣畫葫蘆地在短時間完成了一些會動的機械人。」
友人說： 「對啦！我曾在那些青少年的暑期活動課程中看過甚麼機械人課程的。」
我笑說： 「對啦！就是那些很貴，但是甚麼也不能拿回家的那種機械人課程。老實說，花錢去讓學生跟說明書去學習組裝機械人，到底學生學到甚麼呢？學生的時間及精力雖比你我旺盛，但是他們要學的求生本能也不少…作老師的可要認真思考一下當課程在跳過這麼多的學習障礙後還剩下些甚麼，製作機械人真的是可以在短時間學得懂的技能嗎？熟練地將手掌大小的口琴吹奏也不是一個暑假可以辦到的事情，何況是擁有應用意義的機械人。」
友人說： 「那麼你是認為不值得在中學推行機械人製作吧？」
我笑說： 「一般家長和學生都覺得機械人製作是很高檔次的東西吧！因為他們不認識機械人製作，所以也不知道該要求甚麼吧！一開始時說的益處啦，要看看你是站在學校、老師、家長或者是學生的角度看吧！」
友人說： 「你這算是回答了我吧？」
大家笑了一笑，話題結束了。