機構設計
玩偶機構設計課程的特色,是透過動手實作活動培養整合理論與實務的能力,輔助學生學習空間、結構、機構等科技應用。 活動以「機構設計」為主題,特別強調有意義的教育/學習經驗,來自具有「互動性」及「連續性」的經驗為原則,透過前期的探究實驗活動,發展學生基本的機構設計應用能力。
課程包含三個STEM探究實驗單元,及一個玩偶機構設計製作專題。以「專題導向的學習模式」為主軸,強化「STEM概念知識的理解」與「專題應用的連結」。
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,將木材、鐵絲等容易取的材料,完成一件玩偶機構設計為目標。具體的課程目標如下:
1. 能夠發揮STEAM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歷程檔案。
機構設計概念知識
課本教材
•機械力學
•力矩/加速度/動能/功率
•運動的描述
•牛頓運動定律應用(動力學)
•質量/加速度的動量計算
•簡諧運動應用
•機械設計理論
•機械元件與應用
•自由度與拘束度
•機械效益與效率
•應力應變分析
•運動軌跡分析
•
•機構設計應用
•傳動與變速機構應用
•旋轉運動與機構轉換應用
核心概念知識
機構設計探究實驗
活動設計強調跨領域STEM的知識整合,透過探究實驗的探索歷程,強化「觀察、資料記錄、數據分析、反思評估、及運用數據溝通」等基礎知能,發展具理論基礎的設計能力。課程活動不只動手實做、更動手實驗、記錄、與分析,學習將學科知識與應用能力結合,理解專題相關的科學概念、原理及數學分析,最後加入進階改造設計,讓學生發展創意應用能力。
這裡提供一些機構設計的概念動畫,輔助同學學習機構應用
探究實驗學習單
這裡是機構設計的探究實驗的學習單,透過動手實驗、記錄、與分析,學習將學科知識與應用能力結合,理解機構設計相關的科學概念、原理及數學分析。
學生作品(一)
學生作品(二)
學生作品(三)
學生作品(四)
學生作品(五)
學生作品(六)
學生作品(七)
學生作品(八)
玩偶機構設計製作專題
玩偶機構設計思考(設計與規劃)
可愛動物Rhino SubD建模與3D立體拼圖Waffle程式運算步驟(建模與數位製造)
學生作品集(一)
學生作品集(二)
學生作品集(三)
學生作品集(四)
學生作品
玩偶機構設計專題報告
學生的學習歷程與專題報告整理,是讓學生有機會回顧課程中學習的重點,透過設計流程的學習與資料整理,反思自己設計的錯誤與修正方法,可以獲得更好的學習成效,並能留下資料提供升學需要的歷程檔案
練習(一)齒輪傳動機構設計應用