課程介紹

Highscope Rooting Locally. Connecting Globally. FORESEEING Future

107年

物聯網模組之3D智造/環境感測/校本課程開發與評鑑的創客教育資源共享

團隊成員
課程教案
3DP/進階班(一): 進階3D建模 WORD
機組控制課、3D建模與元件設計課程模組 PDF WORD
紅茶專業培訓課程模組 PDF WORD
補充資料
3DP/基礎班(一): 基礎3D建模 PDF WORD
附件檔(補充資料) ZIP
課程架構
課程架構

整合成大跨領域的資源與高中職教師團隊的力量,建置一套創客課程共享的雲端平台,並基於此雲端平台進行相關課程的開發(如圖1)。大學端提供專業資源及課程評鑑,中學端藉由設計培養核心能力之專業課程,教習學生具有整合性概念的專業知識,提昇學生學習動機和成效(如圖2)。,結合STEAM教育理念,促進學生動手做的教育核心能力。臺南高工課程核心內容(如圖3及圖4)強調建構學生3DP組裝維修的自造能力,培養3DP校正維修技能,以3DP之機電整合為基礎,進一步培養學生跨域整合能力,融入物聯網(IOT)專業能力、發展「物聯網模組之3D智造」之智慧機器,引領學生探索3DP智造新興科技領域。以年段式分流教學,依學生科別與程度的不同,分為基礎班和進階班實施適性教學。課程使用3DP設備做為教學教具,運用自組零組件材料組裝及維護,降低學生學習成本。並結合雲端技術與3D列印機及數值控制機械,將列印圖形資源共享及共享機硬體。國中端雖缺少工科背景的老師,但透過此計畫之課程模組的連貫與整合性,從高中端協助並開發雲端下午茶組合機,獲得技術支援與課程規劃執行的需求。魚池國中課程核心內容(如圖5及圖6)發展結合在地文化,將學習延伸使學生了解紅茶之種植、栽培、管理、採收、製作過程,以累積問題解決和創造思考等能力,在研發科技農場課程所需之感測元件及在偵測到高溫、缺水或大風的情況下,能夠趨動及改善耕種情況的機具。主要課程融入物聯網3DP智造之新興科技,以物聯網「3DP智慧機械」作為教學及學生動手組裝學習的輔助工具,深耕工業4.0理論與實務結合的智造教育。

課程架構

第三年推廣應用課程模組融入課程教學圖

課程架構

各子計畫間合作關係與循環機制

課程架構

臺南高工課程地圖推廣應用 (基礎班與進階班)

課程架構

魚池國中課程架構

課程內容
● 子計畫一:臺南高工

本課程培養學生的核心能力:
1. 培養工業4.0跨領域觀念及自造實作能力。
2. 培養解決工程問題之邏輯思考能力。
3. 運用工程製圖與製造之基礎能力。
4. 培養嵌入式系統或微控制器之能力。
5. 瞭解工程技術對環境、社會之影響,並能持續學習之能力。
6. 陶冶學生美感涵養及激發藝術創新能力。
7. 培養溝通協調與團隊合作之能力。
8. 理解專業倫理及社會責任之能力。

● 子計畫二:魚池國中

本計畫旨在藉由雲端泡茶機之相關課程研發,將物聯網輸出模組落實於教學場域中。魚池鄉以盛產紅茶而出名,因此發展出「紅茶」相關之學校特色課程。課程中提供學生真實的學習情境,結合當地資源,帶領學生實地拜訪茶園與茶業改良場,從其中發現問題,透過高層次的思考找尋解決與精進的辦法,運用創新行銷策略,為傳統產業注入新的活力。 為了提升在地特色紅茶的價值,嘗試以3D智能機械等新興科技素養課程融合資訊課程,為12年國教資訊教育做好課程準備。讓學生經由學習的3DP、物聯網和感測元件的先備知識來分析市面上雲端泡茶機的各項科技運用。藉著真實、深入的學習,讓學生主動發現問題,發揮團隊精神,運用所學去解決生活中的問題。以期提升學生學習競爭力,同時於過程中培養出學生動手做與解決問題的創客精神。

課程融入新興科技的類別

3D列印、3D智能機械、綠能環保、AI人功智慧、智慧加濕和溫控設備、物聯網、大數據、雲端運算

課程實施成果
● 子計畫一:臺南高工

1. 優化課程模組與設計課程地圖。 2. 辦理種子教師研習。 3. 辦理學生創客營。 4. 大學端協助高中端專題研發並撰寫3篇小論文。 5. 研發居家生活物聯網教具─從微控制器用立體模組「組合麵包屋」,進階為「創意魔方」。

● 子計畫二:魚池國中

1. 於三年中發展跨領域專題導向創新課程,並開發三個課程模組,分別為紅茶專業培訓課程、機組控制課程及3D建模與元件設計課程;課程實施於生物課、數學課、家政課、生活科技及資訊科技課。 2. 考量學生國一至國三的升學壓力不同,實施時間設計為第一年30堂課、第二年20堂課、第三年16堂課,總計66堂課。 3. 開發出教案內容包括特色課程簡報檔、創意思考學習單、問題解決學習單等。

● 子計畫三:成功大學

1. 大學端協助建立「專業教師社群」,主動鏈結在地教育社群及產業合作。 2. 大學端集合中學端教師,定期召開輔導會議,請授課老師提出在執行計畫過程中觀察到的現象與遇到的問題;彙整學生課後即時填寫的回饋單,並給予其他授課老師建議,即時調整課程內容,持續精進教學策略。將研究與應用層面結合,發展以學生為中心的「跨領域專題導向學習」之教學策略。 3. 大學端提供專業教師培訓,辦理多場「設計思維工作坊」。 4. 大學端提供多名研究生及助理協助中學端課程進行、研發及改善。 5. 大學端提供專業「課程評鑑」,包含前置性、形成性與總結性評量。評鑑過程中將蒐集主客觀質與量的資料,以嚴謹的雙迴圈機制進行課程評鑑。

106年
團隊成員
課程架構
課程架構

本計畫透過整合成大跨領域的資源與高中職教師團隊的力量,建置一套創客課程共享的雲端平台(如上圖),並基於此雲端平台進行相關課程的開發,讓全國各地的老師/學生在任何時間、任何地點都可以透過本計畫的平台,進行雲端平台的理解、應用,並進一步使用此雲端平台於創客課程及創客主題的開發;讓學生由做中學起,由主題式的課程中,發現問題,找到解決問題的方法,驗證課堂上的基礎理論,進而成為物聯網的科技人才。
如上圖,大學端與高中端共同建立創客資源共享之雲端平台,並開發物聯網模組之硬體平台,並協助中學端課程開發,開設相關系列課程,如PBL及設計思維等課程以培訓種子教師,精進教師專業知識及教學模式。中學端藉由設計培養核心能力之專業課程,教習學生具有整合性概念的專業知識,提昇學生學習動機和成效。大學端提供專業資源及課程評鑑,高中端開發物聯網模組之3D智造,並藉其機構及控制程式協助國中端研發雲端下午茶組合機,進而科技化管理茶葉農場,並將結果及市場應用及行銷策略反應回饋給各端,彼此精進相輔相成。大學端考核審查課程成效及協調改進,提供中學端評量工具作為課程驗證。

課程內容

本計畫發展務實致用、具有創客精神的物聯網模組之3D智造及雲端下午茶組合機課程。運用跨領域專題導向學習概念,以PBL教學模式,結合STEAM教育理念,促進學生動手做的教育核心能力。由南工、魚池及成大組成之跨領域課程開發優質團隊。
高職端依程度適性教學,培養3DP組裝維修自造能力,3DP校正維修技能,並融入物聯網(IOT)專業能力、發展「物聯網模組之3D智造」。以3DP設備做為教具,運用便宜零組件材料組裝維護,降低成本。並結合雲端技術與3D列印機及數值控制機械,使列印資源共享,也共享機器硬體。
國中端結合在地文化開發雲端下午茶組合機,讓學生了解紅茶從種植到製作等過程,累積問題解決和創造思考等能力,並研發科技農場所需之感測元件及在偵測到高溫、缺水或大風的情況下能趨動改善耕種情況的機具。 大學端整合跨領域資源與教師團隊力量,提供信效度良好之評量工具以評鑑課程,讓中學端即時修正課程內容及調整教學方法。

課程融入新興科技的類別

3D 列印、3D 智能機械、綠能環保、AI、智慧加濕和溫控設備、物聯網、大數據、雲端運算。

課程實施成果

1. 優化課程模組與設計課程地圖,推廣課程並向下扎根。
2. 辦理種子教師研習,精進教師專業知識及教學模式。
3. 大學端協助高中端專題研發並撰寫3 篇小論文。
4. 研發居家生活物聯網教具─「微控制器用立體模組」組合麵包屋。

105年
團隊成員
課程內容
物聯網

整合3D智造機與課程開發之物聯共享平臺

本計畫以建立程式教育、創客教育、物聯網、3D列印、大數據分析之相關課程為主要目的,因而提出「物聯網模組之3D智造/環境感測/校本課程開發與評鑑的創客教育資源共享」之計畫。從物聯網模組的驅動、雲端之基本程式設計、基本之APP為課程發展之基礎;接著進一步運用上述課程知識於3D智造機(3D列印機)、環境空氣品質與溫濕度感測、校本課程(偏鄉學校特色課程:魚池國中下午茶組合機);然後進一步達到創客教育資源共享之目的。

紅茶

紅茶專業培訓課程

本計晝旨在藉由雲端下午茶組合機之課程研發,將物聯網輸出模組落實於教學場域中。魚池鄉以盛產紅茶而出名,因此發展出「紅茶」相關之校本特色課程。課程中提供學生真實的學習情境,善用當地資源,帶領學生實地拜訪茶園與茶業改良場,從其中發現問題,透過高層次的思考找尋解決與精進的辦法,運用創新行銷策略,為傳統產業注入新的活力。

機組控制課、3D建模與元件設計課程

機組控制課、3D建模與元件設計課程

進行茶樹自然農法栽培的專訪課程,帶領學生實際參訪南投政府著力投入之紅茶實驗工場與茶業改良場,了解影響茶樹生長之環境因子,建立學生茶園管理的基本知識與技能。後續並統整茶樹栽培知識,透過編寫程式及使用感測原件(例:溫濕度感測、光線感測…等)進行科技化農場的數據收集,建立雲端資訊使用的概念;並以3D列印技術製造感測元件的包覆零件,以培育學生3D建模基礎能力。

心智圖

心智圖模組課程

在「課程評鑑」方面,發展創客課程成效之評量工具,並針對課程內容、教材和教學實驗流程進行整體成效評量。與子計畫一和子計畫二進行密切的溝通與合作,以利課程評鑑工作的進行,包含前置性、形成性與總結性評量。評鑑過程中將蒐集主客觀質與量的資料(例如:學生意見回饋與自/互評表、課室觀察與訪談資料,以及客觀的評量分析),以嚴謹的雙迴圈機制進行課程評鑑,檢驗不同教學課程對學生學習成效的有效性。

課程架構

本子計畫三年執行期間之研究場域為臺南高工,實施的時間為「專業實習課程」的課程時間(每週兩小時),課程實施的對象為高職學生(共3個班),1個班為對照組、2個班為實驗組,共計100名學生。第一年以及第二年的課程開發完成後,於今年進行種子教師(由臺南高工學校教師及學生選手組成)的種子教師培訓,實施的內容為第一年開發的課程為基本課程、第一年開發的課程為物聯網模組/雲端系統的進階課程。第一年以及第二年所開發以及在種子教師團隊試行的課程,將依序在第二年以及第三年於臺南高工的班級實施,第二年實施的是物聯網模組/雲端系統的基本課程,第三年實施的是物聯網模組/雲端系統的進階課程。

本計畫擬於三年中發展跨領域專題導向創新課程,並開發三個課程模組,分別為紅茶專業培訓課程、機組控制課程及3D建模與元件設計課程並實施於生物課、數學課、家政課、生活科技及資訊科技課。開發出教案內容包括特色課程簡報檔、創意思考學習單、問題解決學習單等。並針對跨領域專題導向教學成果進行準實驗研究法,使用『子計畫三:課程評鑑研究』所統整及發展之研究工具檢驗此種教學方式的影響,對照在傳統講述法與跨領域專題導向的教學內容下,學生的學習動機、學業成績、創造力與問題解決能力所產生的差異。

本計畫擬於三年中發展跨領域專題導向創新課程,並開發三個課程模組,分別為紅茶專業培訓課程、機組控制課程及3D建模與元件設計課程並實施於生物課、數學課、家政課、生活科技及資訊科技課。開發出教案內容包括特色課程簡報檔、創意思考學習單、問題解決學習單等。並針對跨領域專題導向教學成果進行準實驗研究法,使用『子計畫三:課程評鑑研究』所統整及發展之研究工具檢驗此種教學方式的影響,對照在傳統講述法與跨領域專題導向的教學內容下,學生的學習動機、學業成績、創造力與問題解決能力所產生的差異。

過實驗班與對照班的比較,研究STEAM跨領域課程設計對學生的學習動機、課室專注力、溝通表達、創造思考、問題解決與在地產業文化認同是否因為課程設計而提升。在實驗前測部分,學生採S型混合分班,資質並無差異、師資部分皆相同。本課程目前仍在實施中,期望透過課程設計,透過日常問題解決與活動設計讓學生擁有創造思考與問題解決等關鍵能力。