整合3D數位設計應用的教學法
這是一個高中生活科技的教學網站，分享個人擔任教師26年來的課程設計，歡迎大家進來參觀，有機會也一起討論研究。
高中生活科技教學的核心理念 生活科技的核心理念"設計思考"
整合3D數位設計應用的教學法
整合3D數位設計應用的教學法是將創意設計活動中需要的繪圖、分析與製作工作，採用3D數位設計軟體輔助，由於彼此資料相通用，且具有精密準確特性，容易辨識空間的呈現關係，對於學習設計的表現與執行力，可以給予很大的協助。相較於傳統的教學方法，學生即使有很好的設計創意，因為表現力與執行力的能力不足，也無法完成後續的設計工作。創意設計的教學活動，除了前期的構想或題材的創意引導，更需要培養縝密的思考邏輯，排除困難完成任務；透過這樣的教學法，可以應用在其它方面的教學活動，培養學生創新的思維、自信與持續完成一件工作的能力。
課程目標
高中階段生活科技教學著重在「工程設計」，強調藉由工程設計的專題製作活動，提供學生跨學科知識整合的學習（如科學、科技、工程與數學，簡稱STEM），並藉此發展其在科技與工程領域的設計、創新、批判思考等高層次思考能力。
讓學生用「自己的方法」解決問題，是這項教學活動最為重要的實施原則，符合探究式學習的精神。學生需憑藉已學習過的相關數學、科學知能，理解科技應用與工程技術的關係，轉化為實際執行問題解決方案的行動力，自行找尋靈感與可用的素材，將馬達、木頭、鋼絲等材料加以改造，完成一件玩偶機構設計為目標。具體目標如下：
1. 能夠發揮科際整合能力，設計與製作玩偶運動需要的機構。
2. 能統整分析機構運動的極限、機械效益、重力、平衡等動態的機構設計需求。
3. 能善用3D數位設計的表現能力，繪製作品解說圖與撰寫完整的學習報告。
為何機構設計專題要用樂高零件
課程活動包括動手實做、更動手實驗、記錄、與分析，學習將學科知識與應用能力結合，需要許多教具與數位媒體，輔助學生理解機構設計的科學概念、原理及數學分析方法。這裡包含一些教師自製，適合發展機構設計創意的教具，可配合不同課程需要，與樂高零件搭配使用。其中，透明機構箱的設計為透明壓克力材質，方便學生觀察與使用，可搭配學生的作品需要，快速拆裝組合，方便教學使用。由於機構零件的製作，需要相當精確的尺寸與公差配合，傳統手工教學製作上，相當費時耗力，往往需要不斷修正調整，才能製作一些勉強堪用的機構；若採用樂高零件製作，可簡化其製作的困難度，讓學習的重心放在機構創意的應用，減少因為手藝不夠精練，造成學習的挫折。
一、電腦輔助繪圖CAD
電腦輔助繪圖Computer Aided Design是數位設計最核心也是最基礎的應用，本教材係採取最為簡便的指令學習，建構後續模擬分析及輔助加工需要的3D模型，並作為立體效果呈現的彩現使用。教學過程的實施應以繪圖設計應用為主要目標，而不是軟體功能或操作指令的學習，避免細節過於瑣碎與手續繁複，降低學習的意願。
二、電腦輔助分析CAE
電腦輔助分析 Computer Aided Engineering 是利用實體的3D數位模型，分析作品需要的空間尺寸限制，機構運動需要的條件，避免前期設計作業的不完備，造成設計瑕疵或運轉干涉，減少後續加工作業需要的修改，維持設計的品質。下表內容說明這項教材使用的電腦輔助分析部份，包括玩偶的動作、機構運動需要的空間、機械效益、重心位置等，都可以在加工製作前先行檢驗，排除後續製作時，因為設計瑕疵所造成的困難。
三、電腦輔助製作CAM
電腦輔助製作Computer Aided Manufacture ，一般需要昂貴的數值加工機械，將模型切削加工或堆疊成型。不過我們亦可採用簡便的方法，半手工作業的模式，將材料輪廓圖輸出後鋸切加工；這樣的好處不但速度較快，尺寸的精密度亦較手工測繪的方式精確，節省成本。下表內容說明這項教材使用的電腦輔助製作部份，先將玩偶的構件，輸出為精確尺寸的平面圖（花豹），直接貼在木板上切削加工，即可完成精確設計的機械玩偶作品。
學生的3D設計圖
樂高各種可正交軸向傳動的齒輪
機構設計應用的案例
生活科技動手做，這是我另一個動手實作教學的網站