課程介紹

Highscope Rooting Locally. Connecting Globally. FORESEEING Future

107年

電機與電子技術跨學科課程研發與實驗研究

團隊成員
課程教案
人工智慧機器人 PDF WORD ZIP
輕鬆寫程式,快樂學開車 PDF WORD ZIP
補充資料
人工智慧機器人-學習單 ZIP
課程架構
課程架構

以智慧機器人技術為中心的課程地圖
高職端的高瞻課程研發,依據生產力4.0概念、第三期高瞻計畫課程發展理念、108年高職電機與電子群新課綱推動理念,導入人工智慧、物聯網及大數據等新興科技,並整合資訊科的專業實習與專題製作課程,發展可跨學科應用的「智慧機器人技術課程模組」,包括高一的「程式設計實習」及高二的「機器人裝置實務」、「微控制器應用實務」、「軟體創發」、「專題實作」等專業實習課程,課程地圖。另外,教學實施鼓勵學生投入專題製作,藉以提升學生技能學習層次,以及機器人科技應用能力。

課程架構

國中端高瞻課程模組
配合《十二年國民教育基本課程綱要》之國中科技領域、自然科學領域的課程綱要,國中端研發「生活科技動手做課程模組」、「LED控制程式設計課程模組」融入生活科技課程,研發「mBot機器人與程式設計課程模組」融入資訊科技課程,研發「理化動手做課程模組」導入自然科學領域的物理、化學課程。

課程內容

一、高職端─智慧機器人技術課程模組
高職端以學校現有資訊專業實習課程中的感測器、動力控制、微控制器、影像傳輸等技術為基礎,導入人工智慧、大數據、物聯網等新興科技,研發「智慧機器人技術課程模組」等。另為深化學生科技學習層次,所有高二學生須在專題製作課程分組製作專題作品,並於期末在校內聯合展出,由校外專家學者參與評分,優秀專題作品再由高瞻團隊教師輔導參加校外競賽。
二、國中端高瞻課程模組
(一)生活科技動手做課程模組生活科技動手做模組:(1)全彩LED小夜燈、(2)隨身照明與警示電路模組、(3)藍牙播放實驗模組、(4)可變LED光色的紙雕立體卡片等,可作為生活科技課程整學期教學使用。
(二)LED控制程式設計課程模組:本課程模組可作為中學生之程式設計與STEAM教學的學習平台,以「LED控制程式設計電路模組」為平台,學習各種全彩LED控制的程式設計,並搭配多項LED控制專利成品讓學生動手做,從中了解程式設計與電路控制的應用技術。
(三)mBot機器人與程式設計課程模組:以mBot機器人為學習平台,搭配研發之LED混光實驗模組,以及全彩LED控制、馬達控制、超音波控制等實作模組,可供國中八年級學生於電腦課程學習程式設計及其控制應用。
(四)理化動手做課程模組:應用行動載具、物聯網技術及新電子模組元件,研發的理化動手做實驗模組,有:(1)紅外線物體加速度測量實驗模組、(2)簡易LED混光實驗模組、(3)化學反應速率測量實驗模組,可讓學生體會新科技在理化實驗的創新應用。

課程融入新興科技的類別

一、高職端:融入人工智慧、物聯網、大數據等新興科技,研發「智慧機器人技術課程模組」。
二、國中端:(1)生活科技課程─新電子模組元件創新應用;(2)資訊科技課程─基礎程式設計與機器人技術;(3)物理與化學課程─行動載具、物聯網及新電子模組元件等在理化實驗的創新應用。

課程實施成果

一、課程推廣成果
本團隊在高職端研發的「智慧機器人技術課程模組」,自105學度起已逐步落實於內湖高工資訊科的專業實習課程中;於國中端研發的「生活科技動手做課程模組」、「LED控制程式設計課程模組」、「mBot機器人與程式設計課程模組」、「理化動手做課程模組」,也自105學年度起分年推廣至台北市濱江國中、西湖國中和陽明高中國中部的生活科技課程、社團活動及電腦課程。此外,本團隊教師亦經常受邀至校外分享課程研發成果與經驗。
二、師生研發成果發表
本團隊除專注於課程模組研發與實驗教學,亦鼓勵師生研發成果發表,以激發學生的科技學習興趣與熱情,並藉此提升參與教師之新興科技課程發展的專業知能。在執行第三期高瞻計畫期間,師生共同發表的研發成果,計有論文發表20篇、中華民國新型專利審查通過14件、國際發明展獲獎15件、2019德國紅點產品設計大獎入選2件、指導學生科展與專題競賽獲獎達100件以上。

106年
團隊成員
課程架構

內湖高工第三期高瞻計畫的架構與分工為一般整合型計畫,總計畫下有三個子計畫:
一、 總計畫及子計畫一為高職端(內湖高工):高職智慧機械人技術課程模組
二、 子計畫二為國中端(濱江國中):國中生活科技及理化科目動手做課程模組
三、 子計畫三為大學端(明新科大):協助互動式電子書製作、國中端電路/實驗模組研製、第二期高瞻課程模組校外推廣、學生科技採用自主學習行為模式與影響因素的調查與分析、商品化部分專利品。

課程內容

依機器人課程學習路徑,發展探索、基礎、創作及深化應用四大核心,主要課程為「機器人裝置實務」主要是用一個學期的時間,讓學生逐週完成機器人裝置,此外專題實作課程可以讓學生創作專題,課程中鼓勵以機器人為專題作品。本期主要成就,資訊科產生36件專題作品,其中共有9件機器人作品。此外校外參賽科展、專題及發明展,均有得獎的成就。

課程融入新興科技的類別
課程融入新興科技的類別
課程實施成果

1. 教材教具研發:(1)機器手臂教學模組;(2)全向輪機器人教學模組;(3)雲端氣象屋
2. 教學實施成果:(1)專題實作資訊科2年級全員發表36件作品,共產生9件機器人作品;(2)機器人裝置實務課程上下學期各產生競賽型機器人5部及教學機器人6部。
3. 競賽及發明展成果:(1)國際科展三等獎暨出國代表; (2)全國專題佳作1件; (3)台北市科展特優代表參加全國科展; (4)泰國國際發明展金牌1面;(5)高雄國際發明展1金1銀。

105年
團隊成員
課程內容
機器人循跡與定位運算實驗模組

智慧機器人技術課程規劃與實驗教學

由於智慧機器人技術屬於高度整合的新興科技,故本團隊分析其技術內涵及108技術型高中電機與電子群技能領域課綱後,所規劃的智慧機器人技術課程,分為融入式課程、機器人應用專門課程、專題製作與創客課程等三類,其教學目標分別是培訓學生機器人專業與跨域連結技術、機器人應用技術、機器人設計與創發等能力。105學年度下學期已實施的實驗教學,融入式課程有:機器人循跡實驗、機器人定位運算、用可變電阻控制機器手臂等三個教學單元,專題製作與創客課程有:黑白棋對弈機器人及復健仿生手套機器人等兩個教學單元。

紅外線物體加速度測量實驗模組

生活科技與理化動手做實驗模組研發與實驗教學

動手做實驗模組的設計理念,為:(1)應用學生易學之電子元件、工具及儀器,並結合智慧手機功能,研製以生活應用為主的創意實驗模組,讓學生能具象化學習科技原理與基礎技術;(2)研製之電路模組,皆使用Protel 軟體Layout,並製成PCB電路板,以便於教學實施及課程推廣;(3)於生活科技動手做課程,培養學生認識電子元件、使用工具與儀表、焊接與組裝電路模組等基礎知識與技能,並讓學生可將其應用於理化動手做課程及專題製作。105學年度已研發完成的實驗模組,有:簡易LED混光電路模組、藍芽紙喇叭播放模組、紅外線物體加速度測量實驗模組、化學反應速率測量實驗模組等四項,其中前兩項已於國一的生活科技課程實施實驗教學。

可變光色立體紙雕旅遊紀念卡片

師生研發成果發表

本團隊執行第三期高瞻計畫,除專注於課程模組研發與實驗教學,另為提升學生科技探究與應用能力,亦鼓勵學生投入專題製作,並擇優在團隊教師的指導下,申請專利,參加專題製作競賽、科展及國際發明展,以及投稿發表論文。105學年度合計已送審中華民國新型專利8件(4件審查通過,4件審查中),獲獎的專題製作競賽作品34件、科展作品3件、國際發明展作品6件,已發表的國內外研討會論文8篇,茲臚列亮點專題作品與論文的名稱及其獲獎獎項,如下:
●使用UCT演算法建構具學習能力的對弈機器人,中華民國第57屆中小學科學展覽會─高級中等學校組工程學科(一)第二名。
●氣動式矽膠應用於手部無力患者輔助裝置,2017馬來西亞國際發明展─WYIE金牌。
●「光和作用」:利用光偵測器提升實驗準確性,臺北市第50屆中小學科學展覽會─國中組化學科優等及研究精神獎。
●LASER SAFETY INSTRUCTION SYSTEM,2017神奈川國際科學論壇─最佳壁報論文獎。
●改良式斜面運動實驗教學研究:光感式智慧APP測量裝置,2017中華民國物理年會─壁報論文第一名。
●加速度計用於生存遊戲之自動計分防彈背心,2017年第十三屆全國電子設計創意競賽─高工中組電子類第一名。
●可變光色立體紙雕旅遊紀念卡片,2017日本真夏設計發明展─金牌及最佳設計獎。

團隊簡介

內湖高工第三期高瞻計畫係由內湖高工、濱江國中及明新科技大學等三校教師,共同組成高瞻課程研發團隊,
旨在配合十二年國民基本教育課程綱要,研發高職智慧機器人技術課程模組,以及國中生活科技與理化動手做課程模組。