一對一（1-on-1）機器人競賽指導 · 1–12 年級 · 台北
Robotics Competitions，從動手到工程。
為 1 至 12 年級國際學校學生提供的機器人指導，準備 FIRST 系列三個層級的賽季：FIRST LEGO League（FLL）、FIRST Tech Challenge（FTC）與 FIRST Robotics Competition（FRC）。課程培養 FIRST 競賽所看重的工程素養，發展機械設計、程式設計與專案管理能力，並同時支持學生個人能力的成長與在隊伍中的貢獻。
學什麼
機器人指導，達到 FIRST 競賽所看重的水準。
家長帶孩子來 Harland 上機器人競賽課程，往往是希望找到一位指導老師，能陪孩子培養 FIRST 系列所要求的工程能力。不論目標是進入 FTC 隊伍、在 FRC 隊伍中能有實質貢獻，或是為年紀較小的孩子打好基礎，讓他日後能跟著能力成長，順利走進 FIRST 系列。
課程涵蓋 FIRST 機器人所要求的能力。經得起整個賽季磨損與撞擊的機械設計。在比賽當下能穩定運作的程式：自主階段能得分的程式碼、操作階段反應夠快的控制邏輯。工程文件要做到能向評審交代，當被問到「為什麼這樣做」、「怎麼做的決定」時，能站得住腳。賽季時程上的專案管理，從 kickoff、製作賽季、到資格賽與總決賽。迭代紀律：先做出一個能跑的版本，再從那裡持續改進，而不是把一個子系統做到完美、其他卻還沒動。這些是每一台能在 FIRST 競賽中站上名次的機器人背後共通的能力，因為評審看的是學生能站得住腳的工程決策，而場上測試的是這些決策能不能撐住。
一般自製機器人與 FIRST 機器人，獎勵的是不同的東西。一般自製機器人獎勵的是能跑起來的成品。FIRST 機器人獎勵的是工程：經得起六場比賽考驗的機械設計、評審看得懂的工程文件，以及整個賽季累積下來的迭代與改進。一個能拼出會動的樂高機器人的孩子，跟一個能設計出一台能撐過整個錦標賽、用工程記錄本說明設計選擇、並在賽事之間持續改進的競賽機器人的孩子，做的是兩件不同的事。一般的動手做，能讓孩子做出一台會動的機器人。FIRST 則能讓孩子做出一台能比賽的機器人。多數學校的工程接觸，準備的是第一種動手做。機器人競賽，則是第二種工程被認真指導的地方。
Harland 的機器人競賽採取單元式的學習路徑，配合學生所在或目標的 FIRST 層級規劃。依學生起點與目標層級不同，學習路徑通常涵蓋 2 至 4 個單元。準備第一次 FLL 資格賽的學生，通常 2 個單元就可以完成，從機器人程式到任務策略，跨越整個賽季。在 FTC 隊伍中專注於程式的學生，可能跨越 3 至 4 個單元，加入越來越複雜的自主階段程式，以及在製作時程壓力下能撐住的迭代紀律。每個單元都收束在一個明確的交付成果：一個能穩定達到規格的機器人子系統、一份能為設計決策辯護的書面工程記錄、或一份從一場比賽到下一場比賽之間有完整紀錄的改進週期。每完成一個單元，學習路徑會根據該單元所呈現的狀況重新檢視與調整。Harland 的課程決定要指導什麼。學生具體的 FIRST 層級與目標，則決定指導實際如何進行。賽季復賽季的工程判斷累積，是這樣形成的。
進步會出現在家長看得到的地方。孩子讀到一個競賽題目時，第一次就能畫出一個可行的機構草圖。在比賽中能穩定運作的程式碼，從工作台搬到場上也撐得住。一份工程記錄本，能清楚說明為什麼選了某個設計、被否決的選項又是什麼。賽事結束回家後，孩子能夠把隊伍的表現、哪些做得好、哪些壞了、下一場前要改什麼，從頭到尾講給您聽。
怎麼教
從學生正在參與的專案出發，深入指導機器人競賽。
Harland 的教學方式是內容導向（content-based learning）。工程判斷、程式設計流暢度、以及設計紀律，都是透過學生實際參與的 FIRST 專案來培養，而不是透過抽象的技巧訓練。每一堂課都圍繞學生目前正在製作的機器人、所屬隊伍的策略重點、以及他當下卡住的具體問題，由一位自身在競賽機器人領域有紮實背景的指導老師帶領。
對 1 至 12 年級的學生而言，這代表課程直接對應到孩子所在的 FIRST 層級以及他在隊上的具體角色。在 FLL 基礎單元的學生，會逐步處理任務程式設計，學會把一個挑戰拆解成可達成的任務步驟，寫出能在資格賽中穩定得分的程式碼。在 FTC 程式單元的學生，會發展自主階段的程式：比賽前 30 秒不靠駕駛輸入、由感測器回饋與決策邏輯結合運動控制執行的程式。在 FRC 製作賽季單元的學生，則處理 FRC 賽季所要求的專案管理判斷：哪些子系統故障需要立刻修、哪些可以延後處理、以及如何讓機器人在首場區域賽前達到可用狀態。
機器人也是一個工程判斷的問題。有些孩子帶著很強的機械直覺來，但在測試與文件這一段就會跳過。有些孩子程式寫得好，卻在被要求向評審說明決策時退縮。一對一的形式，讓指導老師有空間針對孩子當下的設計或程式碼即時思考，提出一位細心的 FIRST 評審會問的問題。指導老師會分辨：孩子做出了什麼，跟孩子能為自己的成果辯護到什麼程度。技巧與工程判斷，是一起成長的。任何一邊單獨往前走，都走不遠。
這個形式也讓指導老師能依孩子具體的起點來校準。CAD 強、但程式較弱的學生，前幾個單元會花在機器人程式結構，以及 FTC 與 FRC 所用的 Java 模式上。程式強、但機械推理不穩的學生，前幾個單元則放在能產出穩固設計的物理推理上。從上一個賽季回來的學生，則從那個賽季所揭露的具體落差開始補強。每一條學習路徑，都從孩子當下所在的位置出發。
課程與賽程
一條配合 FIRST 系列進階的學習路徑。
Harland 的機器人競賽採取單元式的學習路徑，配合 FIRST 三個層級的年度賽季規劃。FLL 在每年 8 月隨新挑戰公布而開賽，資格賽從秋季進行到冬季，最後迎來春季的 FLL World Festival。FTC 在每年 9 月 kickoff，資格賽從 10 月進行到隔年初春，4 月舉行 FIRST Championship。FRC 在每年 1 月 kickoff，2 月至 4 月舉行區域賽，4 月舉行 FIRST Championship。Harland 的學習路徑，就是圍繞學生所在的層級與當前賽季的具體目標來規劃。
課程設計依據當季 FIRST 公開的賽事規則，以及學生在隊上的具體角色。FIRST 每個層級每年都會在 kickoff 公布新的賽事挑戰，包含新場地、新目標與新的計分方式。Harland 依照當季公布的規則進行指導，並與學生一起，把隊伍的策略重點轉化成具體的指導目標。Harland 不組 FIRST 隊伍。我們指導的是已在校內或社區隊伍的學生，透過一對一的能力培養支持隊伍式的競賽。對於還未加入隊伍的學生，Harland 會建立加入隊伍、並能有實質貢獻所需的基礎能力。每一賽季的官方規則由 FIRST 公布，我們以最新公布為準。在所有情況下，Harland 的課程提供整體的骨幹。
入學門檻與後續發展
機器人競賽在孩子學習中的位置。
入學前
機器人競賽的前提，是孩子對動手做、程式設計或工程相關領域有興趣，並具備該層級所需的基本數學能力（FLL 為算術；FTC 為基本幾何與代數；FRC 為物理與三角函數）。程式基礎還需要加強的學生，常會搭配 Computer Science，在那裡會正式學到 FTC 與 FRC 所運用的 Java 基礎。第一次加入 FLL 的學生，通常沒有正式的入學門檻；指導會配合學生實際帶來的能力進行。
對第一次進入任一 FIRST 層級的學生而言，對談與評量課會確認他的目標、適合的層級，以及他已具備的基礎。對先前經歷過一個賽季、回來再次準備的學生，討論會從上一個賽季的成果、以及那些成果所揭露的具體能力或團隊準備度落差開始。若孩子是賽季進行中才加入（例如 kickoff 後才入隊，或承接上一位指導老師的進度），時間較為緊迫，學習路徑會優先處理隊伍當下最需要孩子提供的能力。Student Coordinator 會協助您選擇合適的入學點。
後續發展
學習路徑會隨孩子在 FIRST 系列中的進階而延伸。完成 FLL 的學生，常會在中學升高中時，繼續進入 FTC。完成 FTC 的學生，常會在高中階段繼續進入 FRC。希望繼續往程式重點的機器人發展的學生，常會搭配 Computer Science，加深演算法與軟體設計的準備。準備在大學申請中運用 FIRST 經驗的學生，常會繼續 College Application Essays，機器人隊伍的貢獻與工程作品集，在工程相關的大學申請中往往是很有份量的素材。
機器人競賽長遠的目標，是讓自己變得不再被需要。課程會帶孩子走到一個位置：面對一個新的工程挑戰時，能用 FIRST 賽季所培養的迭代紀律、文件能力與判斷力去面對它。不論這一年隊伍是否進入 FIRST Championship，發展都是真實而看得見的：在他怎麼面對問題、第一個版本失敗時怎麼迭代、怎麼為自己的決策做紀錄與辯護這些地方。大學與工程系所在閱讀這些孩子的申請時，看見的是毅力、堅持，以及願意在時程壓力下交付一台能運作的機器人的決心。當您不再擔心孩子能不能拿到一個工程問題、把它做到能運作的程度，這一切的努力，才真正有了意義。
常見問題