課程介紹

Highscope Rooting Locally. Connecting Globally. FORESEEING Future

107年

發展技術型高中土木建築群及電機電子群跨領域智慧
生活課程與輔導國中端生活科技創客課程設計之研究

團隊成員
課程教案
專題製作前導課程/建築科 PDF WORD ZIP
智慧車創作 PDF WORD ZIP
課程架構
課程架構

一、課程名稱
第一年 智慧綠建築課程模組/家庭自動化課程模組(資電通訊、機電控制)
第二年 融入智慧生活科技跨領域創客課程-專題製作(土木建築群、電機電子群)
第三年 融入智慧生活科技跨領域創客課程-專題製作前導課程(蜂巢式模組)
二、課程之核心概念
(一)課程特色:以問題導向(PBL)方式設計課程教材,針對智慧建築與智慧居家物聯網專題常遇到的問題,引導學生透過問題,尋求解決方案,使學生體驗做中學和滿足實作的成就與樂趣,引發進一步的思考與建構專題創意。
(二)核心概念:本模組主要提供智慧建築與智慧家庭在資電通訊及機電控制領域方面的專業知識與技術。其內容包含感測、控制、致動、通訊這四個面向來設計,導入Arduino及其相關傳感器與輸出模組。在機電控制部份,以可程式邏輯元件為核心,引導設計自動化機器人,以辨識、自動控制及人工智慧為主。
(三)探究能力:學生透過控制裝置接收與分析各種傳感器資訊,進而構思程式邏輯,以智慧化與自動化的方式進行控制,以完整達到或改善部份居家設備的目標,並運用藍牙、Wifi或Zigbee模組建構居家物聯網,以達到遠端監控的目標。

課程架構

※高中端課程發展架構示意圖:以智慧綠建築及家庭自動化為核心,發展智慧建築與智慧家庭在綠能建築、資電通訊、機電控制、結構造型之智慧生活科技專業知識與技術。
※國中端課程發展架構示意圖:以智慧車為創意設計之目標,將課程內容分成資電設計、動力系統、結構設計與機電設計四個學習主軸。

課程內容

本計畫藉由多年執行高瞻計畫課程研發之經驗,輔導鄰近彰泰國中執行新興科技創新課程之研發,達到新興科技與技術型高中課程能向下延伸,同時希望透過創客課程之設計與實作,強化在設計與探究之興趣,達到科學試探之目的。本計畫高瞻課程發展核心與目的如下:一、解決學生在智慧生活及建築專題設計之電機及控制之問題。二、啟發學生主動探究跨領域相關知識,並融入建築智慧生活之興趣及技能。三、學生能將創客專題應用於生活科技中,以提升智慧生活之能力。
本課程之教材、教案及教具由本計劃團隊教師負責研發,目的是使智慧生活專題所植基的科學理論(自動控制)更具實務性及探究性,另外也將物聯網新興科技元素融入現代建築設計,使專題更富機能性、結構性及趣味性。課程架構融入「專題製作」、「智慧居家監控實習」校必課程、「建築模型」選修課程中,續於107年度及108課綱「專題實作」部定必修課程中融入。此外,108課綱開設跨群科校定選修課程-「基本設計實務」及「物聯網實習」,及彈性選修課程(微課程),如:「智慧綠建築」「創意3D建模」等。

課程融入新興科技的類別

一、高中端:智慧綠建築及家庭自動化(資電通訊、機電控制)之新興科技融入高中專題製作課程,。以學生專題所發展的心智圖或系統架構融入有關資電控制新興科技元素(件),並能利用這些元素使去探究的其所依據的科學理論。
二、國中端:智慧車創作融入國中生活科技課程,包含程式設計、創意發想技巧訓練、創意作品實作;其教材內容為經彙整而適合國中生學習的教材。

課程實施成果

1.高中端:透過發展的智慧綠建築/家庭自動化課程模組融入土木建築群及電機電子群智慧生活科技跨領域創客課程-專題製作課程中,內容包含複合媒材應用、創意發想、電路設計、機構製作、模型製作、簡報技巧演練等,同時也進行多次重複的探究式實驗與各種問題解決方法,並學習跨領域的技術(機構、雷射切割、3D列印等),最後完成專題作品、書面報告及專題成果發表。目前學生已能運用到的新興科技,如大數據演算、結合各種感測器的運用、物聯網、雲端技術、WIFI-AP、藍芽傳收、手機監控等、以實現智慧居家的目標。
2.國中端:透過課程的學習,培養探究新興科技之興趣,實際應用在創作中,學生已能自行創作出屬於個人獨特的智慧車。

106年
團隊成員
課程架構
課程架構

※高中端課程發展架構示意圖:以智慧綠建築及家庭自動化為核心,發展智慧建築與智慧家庭在綠能建築、資電通訊、機電控制、結構造型之智慧生活科技專業知識與技術。
※國中端課程發展架構示意圖:以智慧車為創意設計之目標,將課程內容分成資電設計、動力系統、結構設計與機電設計四個學習主軸。

課程內容

本計畫藉由多年執行高瞻計畫課程研發之經驗,輔導鄰近彰泰國中執行新興科技創新課程之研發,達到新興科技與技術型高中課程能向下延伸,同時希望透過創客課程之設計與實作,強化在設計與探究之興趣,達到科學試探之目的。本計畫高瞻課程發展核心與目的如下:一、解決學生在智慧生活及建築專題設計之電機及控制之問題。二、啟發學生主動探究跨領域相關知識,並融入建築智慧生活之興趣及技能。三、學生能將創客專題應用於生活科技中,以提升智慧生活之能力。

課程融入新興科技的類別

一、高中端:智慧綠建築及家庭自動化(資電通訊、機電控制)之新興科技融入高中專題製作課程。以學生專題所發展的心智圖或系統架構融入有關資電控制新興科技元素(件),並能利用這些元素使去探究的其所依據的科學理論。
二、國中端:智慧車創作融入國中生活科技課程,包含程式設計、創意發想技巧訓練、創意作品實作;其教材內容為經彙整而適合國中生學習的教材。

課程實施成果

一、高中端:透過融入創客精神於課程規劃與實作,將智慧綠建築及家庭自動化導入高中職端專題製作課程內容,讓學生能主動學習及探究解決問題。透過跨科跨領域合作及互動學習過程中,提升學生基礎學科探究能力及合作解決問題的成效。
二、國中端:分組課程中進行智慧車創意設計試驗教學,提升學生創客之能力,融入創客精神與新興科技,善用3D繪圖與列印,運用Arduino進行簡易之控制操作,培養探究新興科技之興趣,滿足學生動手做的樂趣,激發更強烈的學習動機。
三、教師社群:指導教師透過學生專業社群了解學生專題發展進度,適時提供專業協助與諮詢。另外教師亦組織高瞻計畫專業教師社群,針對計畫執行及教師增能相互學習,凝聚教師向心力與執行力。
四、實施成果:在高中端最大特色是智慧綠建築部分,目前學生已能運用到的新興科技,如大數據演算、結合各種感測器的運用、物聯網、雲端技術、WIFI-AP、藍芽傳收、手機監控等、以實現智慧居家的目標。國中端透過課程的學習,培養探究新興科技之興趣,實際應用在創作中,學生已能自行創作出屬於個人獨特的智慧車。

105年
團隊成員
課程內容
科技松嘉年華

智慧綠建築

1.特色:本課程藉由新興科技之專題製作創新課程土木建築群及電機與電子群跨領域研究,主要開發跨群科(系)專題製作創新課程進行教學,使學生探索新興科技素養與學生主動學習的精神,並增進跨領域教師專業素養及建立教師專業社群。

科技松嘉年華

2.核心概念:本模組課程以問題導向及學思達教學法,由跨領域專業教師合作,進行教材設計並建置學生之跨領域創客空間,其內容包含:綠能建築、綠結構設計、智慧建築建材並探究「智慧綠建築」物聯網的應用與專題作品實作整合。

科技松嘉年華

3.在智慧綠建築教學實作方面:藉由引導學生分組進行尋找題目、確定研究動機、進行綠能設計與結構模型操作,又加上智慧建築建材學習單之設計,讓學生探索及進行創意想像,經由思考、分析與討論等過程,求得最佳之智慧綠建築創意設計,從跨領域技術的整合專題製作過程中,探討如何結合資通訊科技以達到節能與提升效率,並結合物聯網的應用目標與精神,有效展現智慧綠建築設計專題作品特色。

超音波測距導航自走車暨無線藍芽遙控車

家庭自動化

1. 特色:以問題導向(PBL)方式設計課程教材,針對發展智慧建築與智慧居家物聯網專題常遇到的問題,如:感測、控制、致動與通訊等,以引導學生透過問題,提供初步階段的解決方案,使學生體驗做中學和滿足實作的成就與樂趣,引發學生進一步的思考與建構進一步的專題創意發想。

超音波測距導航自走車暨無線藍芽遙控車

2. 核心概念:本課程模組在本計畫中位於上方的資電通訊與右方的機電控制領域,主要提供智慧建築與智慧家庭在電機、電子、控制方面的專業知識與技術。其內容在資電控制部份是感測、控制、致動、通訊這四個面向來設計,以導入使用Arduino及其相關傳感器與輸出模組為主。在機電控制部份,以可程式邏輯元件為核心,主要是引導設計自動化機器人為主,以辨識、自動控制及人工智慧為主。

觸鬚導航碰碰車

3. 學生能透過控制裝置接收與分析各種傳感器資訊,進而構思程式邏輯,以智慧化與自動化的方式進行控制,以完整達到或改善部份居家設備的目標,並運用藍牙、Wifi或Zigbee模組建構居家物聯網,以達到遠端監控的目標。
4. 學生能運用藍牙、Wifi或Zigbee模組建構居家物聯網,以達到遠端監控的目標。

智慧車

智慧車創作

1. 特色:本研究將使用到新興科技以及跨領域的技能,並由國立彰化師大附工專業技術支持與轉移,讓本研究透過新興科技融入創客精神於課程規劃與實作時,能將課程內容完成,讓學生能產生主動學習解問題的態度。

智慧車

2. 核心概念:本研究主要是以智慧車為創意設計之目標,因此,將課程內容分成資電設計、動力系統、結構設計與機電設計四個學習主軸。課程內容以問題導向,讓學生在完成既定的目標下,產生主動學習,以及解問題的能力。透過主動學習的過程,提升學生基礎學科的學習成效。內容包含程式設計、Arduino主控電路板、創意發想技巧訓練、創意作品實作;其教材內容多為參考研究文獻、電子電路書籍…等等將其資料彙整適合國中生學習的自編教材。