02-5. 瞬移的機器人
Computer Science activities with a sense of fun: The Teleporting Robot V1.0, 17 March 2014
Created by Paul Curzon, and Peter McOwan, Queen Mary, University of London for Teaching London Computing: http://teachinglondoncomputing.org
本教材以創用CC 3.0 姓名標示-非商業性-相同方式分享釋出(creative commons 3.0 BY-NC-SA) https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/deed.zh_TW
本來完整的拼圖上總共有17個機器人，但是當你重新拼一次的時候，發現竟然會憑空少了一個！
2-5 meltingsnowman.pdf這是一個簡單的魔術演算法範例，當然也可以用於解釋何謂電腦的演算法。
請學生們依照以下的步驟測試這份拼圖：
- 數數看有幾個機器人。
- 按照「指定的方法」調換拼圖的位置。
- 再數數看有幾個機器人。
不管學生知不知道這個魔術背後的原理，只要照著步驟的順序執行，就一定會呈現相同的效果。這也是電腦程式的效果，只要一步步執行設計好的指令，每次都會得到相同的結果。
這個魔術也告訴我們，一件本來簡單的事會因為我們頭腦混亂而被覺得它無比的複雜。所以在進行設計時必需把握一個重要的原則：使用介面必須清楚且容易使用。在運算思維的觀點上上，這代表我們必須先把問題簡化，去理解使用者最關心的部份是什麼，再針對這些部份來進行程式的設計。
請學生利用下方的雪人拼圖，一起來學習這個概念。
PDF檔下載：
2-4 meltingsnowman.pdf這個單元可以學習到:
- 運算思維
- 人機互動
- 可用性
- 避免造成錯誤的設計
活動說明:
1. 大型版本的機器人拼圖，用來說明與展示用。另外每個學生一份小型的雪人拼圖，用於解出魔術背後的謎團。
2. 首先用機器人拼圖做示範。告訴所有人，前方的拼圖是有智慧且富有生命力的，裡面有一個機器人具有瞬間移動的能力，現在你要證明這件事。
3. 布置：將大型版本的拼圖張貼在教室前方，讓拿著一支白劍的灰色機器人在左上角、四隻綠色的章魚怪都在最上面那一排、兩個穿著紅色系裙子的機器人則在最下方（其中一個裙子正好被最底下的兩塊拼圖左右切成一半）。
4. 先請學生數一數，拼圖上面總共有幾個機器人（不包含那四隻章魚怪，算出來應該總共會有17個）。接著你開始將拼圖塊重新洗牌、組合，實際上你的動作只是把上面、中間這兩排的拼圖同時左右對調位置而已，最底下那兩塊保持不動。
5. 重新請學生數一數拼圖上面機器人的數量，他們會發現竟然在不知不覺的情況下，一個機器人不見了…拼圖上只剩下16個！
6. 再從頭布置一次，這次洗牌、組合的動作放慢一點，讓學生觀察究竟發生了什麼事情。也許有人會去計算頭與腳的數量，試圖想看出端倪，其實這對於結果根本沒有任何影響。
7. 發下小型版本的拼圖給學生，讓他們試著探索其中的奧祕。也許有人會將手指放在雪人的頭、腳，試圖模擬它們的移動，結果他們會發現，這些頭與腳根本沒有消失過，那不見的機器人它究竟到哪去了？
運算思維:
其實這個魔術只是一種幾何圖形的組合，透過人類大腦的限制交互影響之下造成一種錯覺而已。它告訴我們，原來人類是這麼容易被欺騙的，就算事情眼睜睜地在你面前發生，你可能還是搞不懂自己為什麼被騙了。
如果一套工具在設計的時候就沒有注意到易用性，當我們覺得實在很難用的時候，可能真的不是我們不夠聰明，而是這工具的使用介面也許出了什麼問題。同樣的，當我們在設計一個程式時，為了不讓使用者搞出一個難以收拾的結果，我們也必需考慮到它的易用性。
好吧，那這個魔術到底是怎麼回事？其實這不僅僅是單一個機器人所造成的結果，最底下那一排的每個機器人其實都為這魔術做出了巨大的貢獻。當你完成交換拼圖塊的動作後，這些機器人都「變高了」，從最左下角的那個機器人開始觀察起，那顆頭原本是切齊眼睛上緣的，移動完拼圖之後，切齊的位置變低了（也就是它稍微長高了一些些）。依序往右觀察那些機器人，是不是每個都稍微長高了一些呢？因為中間那排的機器人，要負責接到底下那排機器人的上緣，讓它們能夠長高。這樣發展下去，將會有一個機器人整個被「移稙」到另一個機器人的下半身上，所以它就「消失了」。
我們用一個比較簡單的方式來解釋這件事。請觀察底下左方的圖形，原本它有5條的垂直線。現在我們從圖形中間斜斜地切開它，從最左下角的角落切到最右上角的角落。接著將兩塊切下來的圖案左右交換重新組合，我們會發現，垂直線變成4條了，但是每個一垂直線也跟著長高了一些。
當然，這個拼圖的設計比這些垂直線條複雜多了，只是它們都是依照同樣的邏輯而已。我們的大腦在處理五條垂直線的訊息，比同時要處理十幾個機器人來得容易多了，這個就是腦力的限制，我們沒辦法同時處理太多訊息！
