魔法積木大冒險 讓小學生理解編程 「馴服」AI機械人｜星島教室
發佈時間：16:00 2025-11-18 HKT
「老師，我的機械人會自己走路了！」學生們興奮地舉着一塊綠色積木，像揮舞魔法杖一樣，指揮地上的機械人轉彎、前進。這不是霍格華茲的魔法課，而是我校初小機械小組的實物編程課堂——學生不用碰電腦、看屏幕，只用彩色積木就可「教曉」AI機械人完成任務！他們證明了：編程不是工程師的專利，連7歲孩子亦可用積木玩轉人工智能！
積木暗藏編程密碼
對初小學生而言，編程不一定要從電腦開始。「不插電編程」透過實體教具、遊戲或角色扮演，讓孩子在毋須電子設備下理解編程邏輯，既能保護視力，又可降低學習門檻。學生可透過動手拼砌、觀察結果、反覆調整指令，掌握順序、循環、條件判斷等核心概念，培養解難能力與邏輯思維。這種結合遊戲與學習的方式，特別適合好奇心旺盛的孩子，為日後接觸正式編程打好基礎。
Matatalab教具就是透過實體積木來學習編程。彩色積木上的方向箭頭、數字標記和循環符號，都經過精心設計，讓低年級學生可直觀理解編程概念。每塊積木底部都藏有導電塗層，當學生將積木拼接到編程板上時，就形成一個完整電路系統。機械人頂部的光學感應器會掃描這些積木組合，將實體指令轉化為行動代碼，就像摩斯密碼一樣精準傳達指令。
在一次課堂活動中，學生須操控Matatalab機械人從起點出發，繞過障礙物，抵達藏有寶物的位置。起初，其中一名學生將「前進」積木連續放了5塊，結果機械人衝過了寶物位置，撞上牆壁。他感到困惑，但在老師引導下，他開始觀察機械人的行動軌跡，並嘗試減少指令數量。經過3次調整，他成功讓機械人停在正確位置，並興奮地向同學解釋：「原來我多放了2塊積木，機械人就走太遠了！」
其後在設計路線時，發現機械人總是偏離目標。他便主動提出：「是不是我把轉彎的方向搞錯了？」於是他與同伴檢查積木排列，發現「左轉」與「右轉」積木混淆了。他修正後成功完成任務，並記下錯誤原因，下一次挑戰時便不再重蹈覆轍。這種從錯誤中學習、主動除錯的行為，正是計算思維中「除錯與反思」的核心能力。
這種在課堂中累積的實戰經驗，為學生日後參與大型編程挑戰賽打下穩固基礎。從一次次的錯誤中學習，他們不僅掌握了基本指令運用，更培養出獨立思考與策略規劃的能力。
筆者今年便帶領這一眾「小小AI馴獸師」參加了「Matata World大灣區不插電編程挑戰賽2025」，在挑戰賽中，學生須獨自完成3個限時障礙任務。他們須指揮機械人穿越各個紅色障礙物，成功到達終點。學生必須靈活運用數學幾何知識來完成任務，例如當遇到重複路線時，學生便使用「迴圈積木」來簡化程序，避免重複擺放相同指令的麻煩。冠軍隊伍更發展出一套「地圖拆解法」，將整幅地圖分成不同部分，分別設計子程序，完美展現了計算思維中的「分治法」。
「分治法」化繁為簡
1. 分拆子問題
在計算思維的廣闊天地中，「分治法」猶如一把鋒利的解剖刀，是解決複雜問題的高效策略。其核心理念非常直白卻極具威力——「分而治之」。試想像你面對一座巍峨高山，直接攀登困難重重。分治法的智慧在於，它教你如何將這座大山分解成數座較為矮小、結構相似且更易於征服的小山丘（子問題）。這個分解的過程至關重要，須確保子問題不僅規模縮小，更應相互獨立，便於逐個擊破。
2. 逐個直接求解
分解完成後，緊接着便是解決的階段。對於這些較小的子問題，如果它們已經小到可以輕鬆直接求解（此即所謂的「基本情況」），便立即得出答案；倘若仍嫌複雜，則可遞迴地再次運用分治法，如同套用同一套心法，將子問題繼續分解、再解決，直至抵達可直解的基本情況為止。這種「自我引用」的特性是分治法常見的實現方式。
3. 合併完整解答
最後，也是最關鍵的一步，在於「合併」。當所有子問題都成功被攻克後，我們不能僅滿足於零散的勝利。分治法的精妙之處在於，它能局部解答這些分散的子問題，按照問題本身的邏輯關係，有效地整合起來，最終拼湊出最初龐大問題的完整解答。這就如將精心雕琢的零件，組合成精密的儀器。
「不插電編程」新趨勢
「不插電編程」已成全球教育新趨勢，許多國家已將其納入初小課程，因它符合「遊戲中學習」理念。在香港，此教學法與教育局《計算思維課程框架》高度契合，涵蓋算法設計、模式識別與抽象思維等核心能力，讓學生在遊戲中自然培養與科技對話的能力，為AI時代做好準備。
學生在解難時，常運用數學思維，如計算步數、估算角度、預測路徑。當機械人未能如預期行動時，老師引導學生進行「除錯三部曲」：暫停程序、標記錯誤指令、互換角色檢視問題，培養邏輯思維與抗挫力。
孩子透過積木指揮機械人，掌握的不止技巧，更是一種與科技共處的智慧。正如一名學生說：「我不是在玩玩具，我是正在教機械人思考。」這些看似簡單的課堂活動，或許正孕育着未來改變城市的科技人才。
小思考，大智慧
- 如何只使用「前進積木」及「左轉積木」來讓Matata機械人行走一個正方形路線？
- 承接上題，可運用甚麼積木，簡化題目1的答案？
參考答案
- 前進 > 左轉 > 前進 > 左轉 > 前進 > 左轉 > 前進 > 左轉
- 迴圈積木
本欄逢周四刊登，由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿，旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料，引發學生探求知識的興趣，將學習融入生活，培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。
文：中華基督教會蒙黃花沃紀念小學IT科主任鄭家豪、中華基督教會蒙黃花沃紀念小學數學科主任葉劍㷨
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