2021聯發科造課師課程

很榮幸本校申請到聯發科教育基金會第一屆「STEM 造課師計畫」，透過基金會的培訓，增進教師的教學知能，保持前進與改變的動能，與孩子一同在科技教育的路上邁開步伐！

成果影片

PROBLEM：小明是電燈長，每天要協助開關燈，但常常坐窗邊同學說太亮，坐裡面的同學說太暗，尤其到下午，常常老師一進教室就說：怎麼沒開燈？小明很委屈，他其實一早就開了，但又不知道被誰關了，每天都要時時刻刻記得這件事情真的好難… 人生好難…

驅動問題｜
到底何時要開燈？要開多少燈？要開哪裡的燈？如何能解決這問題。

作品任務｜
適當的照明可以讓我們閱讀更加舒適，可是太暗和太亮的光線會傷害眼睛，教育部訂定有教室適合閱讀照明標準，然而教室光線是動態的，不同時間不同教室照度不同，如果能在教室裡裝設多個照度偵測器，教室裡的學生就能隨時掌握光線變化，並依據警示（燈與聲響）注意照明度保護視力。

一、課程規劃緣由：

前兩年，我們帶學生玩了偏心圓從製作automate，到發展仿生飛行獸，在嚐試了十來個小專案的不斷修正下，今年我們從五年級孩子所學的自然奇妙的電單元出發，將這些小專案單元融入，讓孩子發出：『哇！這是我數學、自然、資訊、健康課本裡的知識啊！』並利用這一個專題製作，作為基礎訓練，充備孩子專題製作時所需技能。

二、課程初步概念：

第一至三階段為基礎訓練課程，第四階段為專題發想課程

階段一｜製作燈體與感測器

結合課程『五年級數學：分數的約分擴分』、『五年級數學：對稱軸』

階段二｜製作燈罩

結合課程『五年級資訊：向量圖』、『五年級藝文：黏土造型』

階段三｜串連並聯感測器與LED燈、蜂鳴器、霍爾元件

結合『五年級自然：奇妙的電』、『六年級資訊：microbit物聯網IoT』，製作一個光度偵測器，隨時掌握光線變化，具備光度不足警示（燈與聲響）。

階段四｜想解決什麼生活上遇到的問題呢？

在走完階段一、二、三，孩子從實作設計中，體會：『哇!原來這就是課本上教的知識啊!』進而引發自主學習的興趣。一定有更多想法(我每天出門都忘記帶水壺、教室太吵、太熱、甚至是心情不好、樹上斑鳩生蛋、、、)，更可利用物聯啟動對應設備動作。重要的是ＩＤＥＡ！孩子們～動腦吧！

三、預期目標：

藉製作磁力開關夜燈訓練基礎機具操作，讓孩子在接下來專案開發上能夠自由運用這些工具。

雷射切割機
真空脫泡機
帶鋸機
鑽孔機
打磨機
3D列印機
電焊
電子秤、游標尺、撥線剪
三用電錶

了解

基礎電子電路圖
設計思考
最重要的合作：隨時觀察別人是否需要幫助，適時熱情的與他人分享
愛習空間：隨手歸位、用後確實打掃

四、課程剪影：

1|就地取材，絕不使用材料包：

目前高教育到的困境就是，以商用機跟人競賽，那非輸不可!對手知道你的能耐，你的成本，對手贏在他有能力自己設計。要孩子透過就地取材，改變這一代年輕人習慣高貴化實驗設施，沒有了驚喜，少了創意!

2|機具使用：帶鋸機

只有從小就養成正確的使用步驟、扎實的訓練，就如同飯前飯後洗手一樣。才是真正的保護孩子。我們先將容易造成孩子力氣不夠易彈裂的線鋸機換成帶鋸機，老師站在旁邊觀看孩子使用，並馬上指出錯誤的地方，為什麼這樣的姿勢或切法會受傷，一次次地糾正，讓孩子從小就知道工具得危險在哪？要怎樣避免危險。

請孩子討論右邊兩圖，哪一種才是正確的使用方式？為什麼？

3|機具使用：鑽孔機

確認周圍是否有不受控同學，告訴大家我要使用電機具了請不要在四周打繞玩耍
確認鑽孔物品已經夾緊
調整好姿勢，並轉動鑽孔機把手，確認位子是否正確，姿勢是否順手
深呼吸保持醒、冷靜
打開電源

4|機具使用：真空脫泡機

藉由實際操作真空機，真實的呈現真空與氣壓（壓力）的關係，建構孩子於自然課本上，高山氣壓低沸點低的虛擬概念。

問題：真空機裡的水泥，瘋狂的翻滾著？你覺得是為什麼？

提示1|你覺得你有打那麼多空氣進去嗎？如果沒有那你現在看到的翻滾狀況是什麼情況呢？
提示2|開汽水時你還記得會有甚麼現象？
提示3|煮水餃時你有看到甚麼類似的狀況發生嗎？

5| 灌模實作

藉由實境問題，訓練小孩思考所學數學知識。在閱讀理解上，必須了解包裝上標示的意義，並進行混和材料的比例計算。

問題：製作水泥燈體時，用多少水泥粉？多少水？

提示1|容量容積和體積有什麼關係
提示2|一立方公分水泥重1.8公克
提示3|找找看包裝說明上，水泥粉與水的比例為百分之多少?(如何看商品標籤?百分比換算)

6| 基礎繪圖軟體操作-繪製向量圖

問題：測量內外邊長並繪製出正六邊形，利用圖形刪除與合併來製作重複的圖樣

組子文樣範例

探討紋樣構成背後的幾何規律。
基本幾何圖形中，只有正六邊形、等邊四邊形和正三角形能完美拼接，做到圖形連續沒縫隙
數學邏輯：在正方形、正六邊形、三角形這3種圖形中，面積相等的情況下，正六邊形的周長最小
利用多邊形組成大量複雜美麗的規則圖案
利用Inscape軟體繪製向量圖紋樣：利用幾何法的構成方式，形成無盡連續紋樣。讓紋樣元素往四方無限擴展，展現圖紋簡潔而富有韻律美。

7| 電路圖

問題：如何提供穩定電源?如何優化及除錯?

並聯、串聯比較
如何連接LED、變壓器、IoT感測器、microbit、霍爾開關、、、等
物料清單與佈線圖
搞清楚ic pins、input pin、output pin、analog pin，digital pin、power pin等區別
Keepout區：佈線區域，根據區域考慮線長、元件佈局
一步步上元件，除錯、排查問題。
利用microbit製作一個能線上記錄統測數值，並遠端遙控的奇妙感應指燈示

問題：霍爾電子元件就是利用磁感應切換開關，請觀察右方圖示，繪出電路圖，測試成功後，試著並聯第二組開關吧！

Failure is the condiment that gives success its flavor.

失敗是讓成功有滋有味的的調料。

問題：請仔細觀察成品和模具，你覺得直接灌水泥出來的燈座和我們所需要的燈座差在哪？

孩子仔細觀察成品，反工程思考電源孔是在模具的哪個位子，結果在拆模時，整個模具卻底座分離，孩子一開始以為是敲太大力，這時要孩子仔細觀察失敗品，思考失敗原因。

雖然我們已經從孩子的過程中，看到他注定失敗的步驟。但我們要讓孩子去試、去體驗，就跟當時我們也曾失敗過，所以才會知道他這樣做會發生什麼事？

Ever tried.

Ever failed.

No matter. Try again.

Fail again.

Fail better.

孩子將能親身體會，成功就是一種經歷不斷失敗卻不會失去熱情的能力。

孩子提出在觀察失敗作品後，他發現的問題點：「回饋機制非常重要，它使你不斷思考做過的事，以及如何做得更好。」

I think it's very important to have a feedback loop, where you're constantly thinking about what you've done and how you could be doing it better.-Elon Musk