課程介紹

Highscope Rooting Locally. Connecting Globally. FORESEEING Future

107年

從在地健康產業出發:以智慧節能載具設計課程,發展創客紮根悠遊大甲活力計畫

團隊成員
課程教案
智慧省力節能載具課程 PDF WORD ZIP
創客教育扎根課程 PDF
課程架構
課程架構

由大甲高工負責總計畫(含子計畫一),修平科技大學及大甲國中分別負責子計畫二及子計畫三,大學端可引導高中端及國中端進行研究,高中端可引導國中端進行相關創客課程活動之推廣。大甲高工研發課程於108課綱之課程連結:包含1.綠能科技課程模組:能源科技概論、新興科技學、電路設計。2.省力機電控制課程模組:新興科技、電路設計、大甲學。3.智慧物聯網模組:物聯網實習、工業4.0

課程架構

國中課程銜接高工端之課程地圖

課程架構

子計畫一(大甲高工)指導大甲國中研發新興科技相關課程共5個課程模組(程式設計、運輸科技、浮空投影、遙控機械、智慧型機器人在生活中的應用),藉由子計畫二(修平科大)協助大甲高工研發新興科技相關課程共3個課程模組(綠能科技、省力機電及智慧物聯網科技)

課程內容

本課程發展智慧節能載具設計課程模組,進行智慧節能載具設計課程問題本位實驗教學,並發展機電基本原理手冊,協助國中發展創客紮根課程實作教材,在智慧科技方面,本計畫以資訊科技(如物聯網等)來研究,以新興的資訊科技結合自行車,學習先進的感測技術,以無線網路WiFi、藍芽等物聯網技術應用於自行車,創造自行車的新價值;節能科技方面可以太陽能輔助電力,機電設計方面可採用省力或變速的方法研究,透過機械裝置、坡度偵測及電動輔助來結合自行車以達到省力的效用,智慧科技為現代化產品必備之要素,騎乘自行車可兼具節能減碳及促進身體之健康與減重,落實新興科技融入於課程中,發展出完整18週之新興科技教材。

課程融入新興科技的類別

綠能科技、機電整合、智慧生活科技

課程實施成果

本課程引導學生投注於增進智慧節能載具設計之探究式學習,藉由子計畫二(修平科大)協助子計畫一(大甲高工)研發正式高瞻課程「電路設計」課程模組及課程單元,相關課程共有3個課程模組(綠能科技、省力機電控制及智慧物聯網科技),並以實驗教學驗證課程教學,學生透過高瞻課程教學活動中學習各項新興科技。子計畫三(大甲國中)研發「新興科技相關課程」向上連結大甲高工,歷經三年的試行與修正,可分三大主軸及5種課程模組。三大主軸包含「機器與仿生」、「綠能與機關」及「科技與生活」,5種課程模組可分為機電整合、輪車設計、綠色科技、智慧型機器人及自行車課程等。
計畫第一年課程於106年9月10日開始實施高瞻課程的實驗教學,本課程第三年於107年9月26日實施高瞻課程的實驗教學,並於108年6日5日實施學習成就評量(後測)。在課堂上學生可學習各項裝置與原理,教師發展綠色科技的相關課程教材,能使學生將所學運用於專題作品上。
透過計畫之執行使高工、大學與國中之相互連結,大學端引導高職端及國中端進行研究,並辦理課程專題講座、產學交流活動,高中端引導國中端進行相關創客課程活動之推廣並建立學校特色課程,並使學生能主動探索特色課程及自行車產業實務課程之意願並透過科學競賽以提升學生在應用科學專題研究的能力。
本計畫學生團隊所研發之專題作品,參加國內外之競賽成果如下:

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1.學生以「太陽能農田防盜裝置」作品,參加106年臺中市科學展覽榮獲工程學科(一)第三名。
2.學生參加106年度弘光科技大學綠能專題成果發表會,榮獲特優獎、優等獎。
3.學生參加2016IEYI世界青少年發明展選拔賽榮獲銅牌獎。
4.學生以「綠能智慧省力電動助行車」作品,參加106年臺中市科學展覽榮獲工程學科(一)第二名。
5.學生參加2017IEYI世界青少年發明展選拔賽榮獲金牌獎(臺灣代表隊)
6.學生參加「2018IEYI印度世界青少年發明展」榮獲銅牌獎,作品名稱:Optimized riding and effort-saving electric bicycle.
7.學生參加第58屆全國科展榮獲崇友創新研究獎。
8.學生參加「第17屆旺宏科學獎」榮獲佳作,作品名稱:電動助行車騎乘輔助裝置之研究。
9.學生參加「107年中國材料科學學會海報論文競賽」榮獲優等獎,作品名稱:OPTIMIZED RIDING AND EFFORT-SAVING ELECTRIC BICYCLE
10.學生參加「2018IEYI世界青少年發明展臺灣選拔賽」榮獲佳作,作品名稱:智慧安全電動助行車,設計「智慧障礙物偵測預警及煞車預警裝置」RFID晶片辨識車主解鎖自行車。
11.學生參加「107年全國高級中學小論文寫作比賽」榮獲優等獎1件、甲等獎1件,得獎作品名稱:綠能智慧省力電動助行車之研究;甲等獎1件,得獎作品名稱:智慧安全助行車。
12.參加108年度全國高職技術創造力競賽,並獲得初賽通過。

106年
團隊成員
課程架構
課程架構

※呈現整體課程地圖或架構示意圖
※應包含所發展的整體課程(包含國、高中端),並呈現國、高中端課程如何銜接
※以圖表為主、文字為輔加以說明
由大甲高工負責總計畫(含子計畫一),修平科技大學及大甲國中分別負責子計畫二及子計畫三,大學端可引導高中端及國中端進行研究,高中端可引導國中端進行相關創客課程活動之推廣。

課程架構

如上圖所示大甲高工之研發課程於108課綱之課程連結:包含
1.綠能科技課程模組:能源科技概論、新興科技學、電路設計。
2.省力機電控制課程模組:新興科技、電路設計、大甲學。3.智慧物聯網模組:物聯網實習、工業4.0。

課程架構
課程架構

如上圖所示:
1. 國中「機器與仿生」模組銜接高工「省力機電課程模組」:國中教案增加延伸探討教材、智慧節能載具之相關內容,如介紹自行車齒輪比原理、自行車結構簡介,以便銜接高工端。
2. 國中「綠能與機關」模組銜接高工「綠能科技模組」:國中「太陽能體驗與實作」銜接高工「綠能科技之應用」。
3. 國中「創客與程式」模組銜接高工「智慧物聯網模組」:國中「科技與生活」模組銜接高工「智慧物聯網科技在自行車之應用」。

課程內容

本課程發展智慧節能載具設計課程模組,進行智慧節能載具設計課程問題本位實驗教學,並發展機電基本原理手冊,協助國中發展創客紮根課程實作教材。
本課程透過綠能電路的學習,使學生能對綠色科技有基本的認識,建立學生對綠能領域方面的基礎,透過實作使學生瞭解課程內容,學習新興科技之技術並能將所學技能加以應用,在教學中讓學生發現並提出問題,以專題導向學習法找出解決問題的方案,培養學生合作學習的精神。藉由生活中自行車的騎乘,使學生了解自行車的動力、阻力、齒輪鏈條傳動等原理;利用專題導向的學習法,讓學生分組蒐集資料、討論、分析,進而研究建立自行車最佳化騎乘之功率曲線,進行最佳化騎乘之規畫。引領學生認識電子產品的基礎控制原理,學習如何結合感測器控制及輕量的雲端物聯網,同時在教學過程中,能透過實際的實習操作達成做中學的目標。
每個實習單元的後半段,融入問題導向學習(PBL)的方式,利用拋出問題督促自我學習的能力,透過同學分組團隊合作,運用所學思考問題內容及解決方式,最後發表成果及經驗分享。

課程融入新興科技的類別

綠能科技、資訊科技(物聯網)。

課程實施成果

本課程運用社團課程,召收高一、高二學生,以引導學生投注於增進智慧節能載具設計之探究式學習,並以實驗教學驗證課程教學。課程模組包含綠能科技模組、智慧物聯網模組以及省力機電控制模組,學生透過高瞻課程教學活動中學習各項新興科技,本課程106年9月10日開始實施高瞻課程的實驗教學,並預計於107年6月20日結束。
師資的部份由謝易裕老師負責綠能科技模組、陳慶至老師省力機電控制模組及王俊智老師負責智慧物聯網科技模組之教學,本計畫於106年1月10日進行高瞻課程之成就測驗,預計於107年6月20日進行後測工作。
參與高瞻計畫的老師們以探究式教學引導學生,認識智慧綠能與省力自行車機電控制,老師提出問題請學生思考,小組再提出解決問題的方案,在課堂上學生可學習各項裝置與原理。教師發展綠色科技的相關課程教材,能使學生將所學運用於專題作品上,學生不但能見識到很多節能產品,有效應用節能裝置去發想作品,更可將科技知識及環保理念實踐於自身生活中。
本計畫學生團隊所研發之專題作品,以「綠能智慧省力電動助行車」參加107年臺中市科學展覽榮獲工程學科(一)第二名;107年參加「2017IEYI世界青少年發明展選拔賽」榮獲金牌獎並將於10月16日代表國家至印度參加世界賽。

105年
團隊成員
課程內容
省力機電控制科技在自行車之應用

省力機電控制科技在自行車之應用

自行車爬坡時會顯得費力,本單元以資訊科技(如物聯網等)來研究,學習先進的感測技術,以物聯網技術應用於自行車,創造自行車的新價值。節能科技方面以太陽能提供自行車之部份電力,在機電設計方面可採用省力或變速的方法研究,透過機械裝置、坡度偵測及電動輔助來結合自行車以達到省力的效用,智慧科技為現代化產品必備之要素,騎乘自行車可兼具節能減碳及促進身體之健康與減重。使用自行車相關產品進行實驗測試,建立學生對新興科技產品的認知與實務經驗,使學生瞭解提升學生對實作主題及器具,有利於學生將來進行創新研發之工作。

綠能科技

綠能科技之介紹

本課程透過綠能電路的學習,使學生能對綠色科技有基本的認識,建立學生對綠能領域方面的基礎,學生學習自行車發電的原理,使學生瞭解節能電路並加以應用,學生能獲得自行車發電之基本知識,於實作過程中讓學生去發現自行車的發電相關問題,啟發學生對自行車節能之意識,透過學生分組討論太陽能板應用於自行車之綠能裝置之方法,期使學生能於實作課程中獲得專業技能之精進透過實作使學生瞭解課程內容,學生在教學中讓學生發現並提出問題,以專題導向學習法找出解決問題的方案,培養學生合作學習的精神

智慧物聯網科技在自行車之應用

智慧物聯網科技在自行車之應用

本教學模組將引領學生認識電子產品的基礎控制原理,學習如何結合感測器控制及輕量的雲端物聯網,透過實際的實習操作達成做中學的目標。每個實習單元的後半段,融入問題導向學習(PBL)的方式,利用拋出問題督促自我學習的能力,透過同學分組團隊合作,運用所學思考問題內容及解決方式,最後發表成果及經驗分享。目前物聯網的雲端平台種類繁多,但大致可分為自建雲及公共雲,由於自建雲建構繁瑣,且需要硬體平台及網路資源,因此課程將以免費的公共雲為主,讓同學將來要發展自己的創作作品也較無負擔。在課程將介紹網路上創客經常使用的公共雲的種類及限制,再另外介紹Arduino如何應用雲平台進行資訊交換,以便將來可以運用在各式主題。

省力機電控制需求探討

省力機電控制需求探討

本課程藉由生活中自行車的騎乘,使學生了解自行車的動力、阻力、齒輪鏈條傳動等原理;利用專題導向的學習法,讓學生分組蒐集資料、討論、分析、整合相關知識,然後設計智慧節能-最佳化騎乘的自行車。自行車的騎乘可使學生了解雙腿踩踏所產生的動力之功率關係、行進時要克服哪些阻力、踩踏時齒輪與鏈條的傳動原理及踩踏的迴轉數與行進速度之關係;讓學習生活化,增進學生的學習興趣。本課程讓學生將所學習的知識,藉由團隊共同創造設計出智慧節能-最佳化騎乘的自行車;不只可強化學生的創造思考,更能讓學生自己動手完成設計,培養出團隊合作的精神及解決問題的能力。

風力發電DIY

風力發電DIY

風力發電原理和水力發電其實是很相似的,如果水力發電是利用水去推動水輪機,而風力發電就是利用風去轉動風車,使發電機產生電能,風力發電開始發電的時機完全取決於風的力量,當風速達到啟動風速,風車自然會開始轉動,發電機也會開始發電,當風速過於強大甚至已達到關閉風速,風車將會自動停止發電,以保護整個風力發電系統和風車。本課程是因應風大的大甲,在地學生應有的風識認知。

課程架構
省力機電控制科技在自行車之應用

省力機電控制電路設計、省力機電控制程式設計、 省力機電控制電路實驗

綠能科技之介紹

太陽能與減碳量計算

智慧物聯網科技在自行車之應用

Arduino介紹、安裝及設定、數位訊號輸出、 數位訊號輸入、類比訊號輸入、加速度感測器、藍芽與手機傳輸、物聯雲端平台

省力機電控制需求探討

自行車的動力與阻力、自行車的傳動原理

風力發電DIY

一、風力發電原理
二、風力發電方式
三、風立發電廠介紹
四、簡易風力發電實作