本論文開發一套結合積木組裝與程式邏輯之互動式教具。此教具包含兩個系統，分別是「程式邏輯學習板」以及「電子書系統與任務地圖」。程式邏輯學習板的設計概念是希望讓孩童在不用電腦的情況下，仍然可以進行簡單的程式設計。我們將電腦上的程式指令，實體化成淺顯易懂的程式積木。學習者只需要直接將程式積木擺放於程式邏輯學習板上，便已經完成簡單的程式設計。此外，我們也開發一套電子書系統，此電子書提供不同主題的樂高積木組裝範例，讓學習者可以依照電子書上的步驟組裝樂高機器人，透過不同造型的機器人，增加學習者的學習樂趣。最後，此電子書系統依據不同主題的機器人，提供多樣化的程式任務；使用者根據任務需求，組合各種任務地圖。接著搭配任務的故事情節，逐步地引導學習者利用程式積木來完成任務目標。此計畫所開發的教具，能透過遊戲與解任務的方式協助國小低年級或學齡前的使用者，建立基本的程式運算思考，並激發學生的創造力與培養邏輯思考能力。

In this thesis, we develop an interactive teaching aid for assisting child to learn programing. The teaching aid includes two systems: one is the “Programing-Logic learning system”; and another is the “e-Book learning system”. Without using a computer, the learners can design their programs by using the Programing-Logic learning system and several program-blocks. The programing command is materialized as a corresponding program-block, then the learners could place variety program-blocks on the Programing-Logic learning system to design their programs. In addition, an e-Book system is developed to assist learners to assemble a Lego robot and provide several mission targets for solving by learners. The learners should place correct program-blocks on the Programing-Logic learning system to control the Lego robot to achieve the corresponding mission target. In this study, the developed teaching aid can help child to construct the basic ability of computational thinking, and improve their logical thinking and problem-solving ability

目錄
致謝I
目錄IV
圖目錄VI
表目錄 VIII
第一章緒論1
1.1前言1
1.2研究動機與目的2
第二章背景知識與相關研究4
2.1兒童程式教育4
2.2遊戲與學習5
2.3平板電腦及網頁程式教學軟體6
2.4樂高Mindstorms NXT10
第三章程式邏輯學習板系統13
3.1程式邏輯學習板13
3.2副函式擴充學習板17
3.3實體化圖形程式介面之動作積木20
3.4機器人端核心置換23
第四章電子書系統與任務地圖 25 
4.1平板電腦之電子書設計25
4.1.1任務選單 26
4.1.2樂高組裝說明系統 27
4.2任務地圖28
4.3任務介紹30
第五章系統測試38
第六章結論與未來展望42
參考文獻43
附錄一46 

圖目錄
圖2.1 Scratch程式開發介面6
圖2.2 Cargo-Bot遊戲畫面 7
圖2.3 Code.org一小時的程式課程中的畫 8
圖2.4 Cubetto 9
圖2.5本系統使用之樂高Mindstorms NXT 10
圖2.6 電子書系統示意圖 11
圖2.7 程式邏輯學習系統(左)與機器人任務系統(右  )12
圖3.1（a）Arduino MEGA 2560（b）藍芽JY-MCU05  13
圖3.2 程式邏輯學習板之方向性凹槽14
圖3.3 程式邏輯學習板設外觀14
圖3.4 程式邏輯學習板指示燈示意圖15
圖3.5 程式邏輯板與機器人溝通之流程圖16
圖3.6 副函式擴充學習板17
圖3.7 Arduino UNO17
圖3.8 副函式擴充板銜接的示意圖18
圖3.9 副函式擴充學習板指示燈19
圖3.10將複雜程式碼轉換成實體動作積木.20
圖3.11 單顆動作積木3D建模圖.21
圖3.12 動作積木底座磁鐵示意圖21
圖3.13 將NXT主機換成NXShield和Arduino UNO 23
圖3.14 機器人核心示意圖 24
圖4.1 平板電子書任務介面26
圖4.2 機器人組裝介面示意圖27
圖4.3 任務地圖全景28
圖4.4 不同組合之任務地圖29
圖4.5 duplo系列：樂高小樹與小人 30
圖4.6 任務一之任務機器人31
圖4.7 任務一之任務地圖全景32
圖4.8 任務一之機器人行走示意圖33
圖4.9 任務一之程式邏輯學習板擺放動作積木示意圖33
圖4.10任務二之機器人 34
圖4.11 任務二之任務地圖全景35
圖4.12 夾取小樹為目標之路線36
圖4.13 將小樹放到樹林完成目標路線36
圖4.14 任務二之程式邏輯學習板擺放示動作積木意圖37
圖5.1 Maker Faire 2016 科學教育館展覽照片38
圖5.2  問卷統計圓餅圖39 

表目錄
表3.1 動作積木所代表機器人動作之圖示22
表5.1 問卷結果統計表39

[1]親子天下，新世代溝通能力，第76期，2016，pp.114-161
[2]教育部，總鋼，十二年國民基本教育課程綱要，2014。
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[6]蔡淑玲，遊戲理論與應用－以幼兒遊戲與幼兒教師教學為例，五
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[7]J. R. Moyles ，不只是遊戲！兒童遊戲的角色與地位，心理出版社有  
   限公司，民國八十九年。
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[9]Scratch [Online]Available https://scratch.mit.edu/
[10]Cargo-bot [Online]Available：  
    https://itunes.apple.com/tw/app/cargo-bot/id519690804?
    mt=8
[11]Code.org[Online]Available：https://code.org/
[12]Cubetto[Online] Available：  
    http://makezine.com/2013/12/04/teaching-programming-to-
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[13]鄭劍春, 魏曉暉，Java與樂高機器人，佳魁資訊出版，2015。 
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[15]Mindstorms NXT[Online]Available：  
    http://www.classroomantics.com/2014/10/29/great-deal-on-
    lego-mindstorms-nxt/lego-nxt-education-9797-inside-box/
[16]Arduino -Products[Online] Available：
    https://www.arduino.cc/en/Main/Products
[17]JY-MCU05 [Online] Available：
    http://www.appinventor.tw/arduino_bt_blink
[18]NXT主機[Online] Available：
    http://shop.lego.com/en-CA/NXT-Intelligent-Brick-9841
[19]NXSield-D[Online] Available:
    http://www.robotkingdom.com.tw/product_275113.html
[20]LEGO Duplo 6051[Online] Available:
    http://shop.lego.com/en-US/LEGO-DUPLO-Play-with-Letters-Set-6051
[21] J. Brooke, “System Usability Scale (SUS): A Quick-and-Dirty Method of System Evaluation User Information,” User Information Architecture Advanced Development Group, Digital Equipment Co Ltd, Reading, UK, 1986.