南科實中物理老師蔡汶鴻 帶高中生站上國際創客舞台
文、攝影／ 賴亭宇
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。」他笑說，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