組員:吳若宜、李易庭、王思諭
[能量塊夾取車教學]
教學生怎麼用,我們一直都覺得是很好玩的一件事,從任務取向為課程主題,跟學生切身相關的事總是能引起學生較大的興趣,這也是為什麼有些老師會將校慶上的彈珠台列入課程活動之中,此次我們製作能量塊夾取車實際運作會遇到的困難:
第一,組員程度不同,上課時間扣除整理、發放工具及討論的時間,有效製作的時間極少,也因此學長在第二堂課即談到,不能將製作重心的時間全放至課堂上。
第二,組員先備知識的不同,我們組員其一對於電學有興趣,其一則對組裝、修正公差有興趣,在任務分配時即經過討論理解彼此的興趣,在任務分配上能發揮分配的最佳化。
第三,由於電學要到九年級才會教到,但是學生在七、八年級則有較充裕的時間能學習生活科技相關的課程,因此我們認為,這樣的課程可以優先安排在高一或高二的多元選修當中,但是以能量塊夾取裝置為例,以食譜式的照表組裝電學相關內容,國中的學生可專注在夾具設計。
教學方面,我們將課程重心放至引起學生興趣,進而引導學生思考為一重心,以下以國中一學期,每週2節課為例,條列課程內容:
第1週
觀賞影片及討論,從生活中夾具實際應用為重心,請學生分析夾具的異同,老師補充夾具設計的成因
第2-3週
將2-3種已製作完成的夾具請學生組裝,並試用,從實際體驗中比較其優缺點
第4-6週
教導平面三視圖,
第7-9週
教導電腦繪圖,立體繪製出模板夾具,以畫出夾具為目標進行圖學教學
第10週
教導夾具的分析比較報告
第11-15週
照組裝說明書將車體組裝完畢,其中包含焊接及黏合零件後組裝夾具
第16-17週
任務實測與歷程報告
以引起學生動機為一目標,將學生未接觸的電學以照表組裝的方式完成,串接機構設計及圖學,讓學生能實際體驗如何將一門學問拿來用,圖學亦然、機構設計亦然,此種教學設計方法惟若學生程度落後,在一連串的課程串接會跟不上進度,最後放棄,此時需適輔以分組方式,將學生異質性分組,讓學生隨時有機會跟上課程進度,在課程最後引發其成就感。
[四種開發版]
Arduino、Lego Mindstorms、樹莓派、聯發科 Linkit one
四種教學輔具一句話概述:
Arduino:學生能了解程式語言的撰寫,同時能啟發學生的運算思維能力
樹莓派:提供學生一種能力和技術去處理和解決不同領域上的各種問題
聯發科 Linkit one:價格經濟划算,本身具有 Wi-Fi、GPS,並且還可發簡訊,Arduino做得到的,Linkit one也做得到。
四種教學輔具詳述:
Arduino:
Arduino是Banzi等人所開發的開放原始碼單晶片微控制器,Arduino可擴充多元的輸出入裝置及感應器,它適合給藝術家、設計師以及任何對創作有興趣的使用者提供一個很好的輔具。
研究發現:
可提升學習成效、創造力、跨領域學科運用、學習動機、運算思維能力
Lego Mindstorms:
Lego與麻省理工學院媒體實驗室合作開發出Lego Mindstorms,學生藉由Lego Mindstorms,將接收到各種訊息,像是碰撞、光源、聲控、顏色及超音波感應
研究發現:
能提升學生理解幾何的基本概念、運算思維能力、程式基本概念及學習動機
樹莓派:
是一款由英國Raspberry Pi基金會所開發出來的Linux單機板萬用小型電腦,其目的是以低成本的軟體及自由軟體激厲所有對程式設計有興趣的人來學習程式語言。
研究發現:
可提升創造力、積極投入學習、跨領域學科運用、運算思維能力、學習動機
聯發科 Linkit one:
在眾多的開發板產品中,聯發科最大的優勢在於價格是其中最經濟划算的,本身具有 Wi-Fi、GPS,並且還可發簡訊,大致上基本的功能都囊括在內。如果拿 Arduino 類比,要達到相同的功能大概要花個一萬元左右,相比聯發科 Linkit one 大概只要兩千多元即可,可見它的實惠之處。
Arduino 預設的目前 Linkit one 大致都能做到,像是基本的步進馬達、伺服器、亮度、溫度等等,這些都已達到完全的相容。不過聯發科 Linkit one 目前在韌體方面仍有些不太穩定,有時候可能會導致 I/O Port 消失,這可能驅動程式與韌體搭配沒有十分完備所致。
當然目前使用聯發科 Linkit one 的 Maker 仍非多數,不過 Linkit one 也並非是要做到像是 Arduino 那麼的泛用,物聯網、智慧家庭,這些方面 Linkit one 的功能可以妥善利用。聯發科目前還滿積極的在不同的辦比賽,或是找一些知名的作者來寫書,不過以數量來看,坊間談論 Arduino 的專書也有數百本,但討論 Linkit one 的專書仍不超過五本。像是製作機器人這類連接許多感測器的 Maker,聯發科的支援性就比較低,對這些 Maker 來說也要等到開發板比較穩定之後才會使用。
[預算表]