開放硬體怎麼教，最有效的教學方式

1. 用Arduino學開放硬體
學一通百通的科技素養
科技教育界的觀察家 邱文盛

2. 以下滿漢全席
通通0元吃到飽
菜色豐富 新鮮現做 原汁原味 健康美味
可分菜色打包冷凍分次食用
可分食量拆開冷凍分批使用
亦可混搭組合發揮創意自由隨心
請依個人喜好及食量 斟酌食用以免浪費
大家認識一下

3. 素養導向科技領域─機電創客234
運算思維
設計思考
模組使用概念
感測教學概念
元件使用概念
電學基礎概念
後設認知原則
自主學習原則
創意開發原則
2系統思考 4共通概念
3核心原則

4. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
科技教育課程層次金字塔
設計思考課程
學生為中心
PBL
專題導向
學習課程
基礎應用
學習課程
教師為中心
素養導向
專題課程
校
內
課
程
實
施
建
議
MENU
單點
簡餐
套餐

5. 預
知
未
來
超
前
部
署
法
則
提
醒

6. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
科技教育課程層次金字塔
設計思考課程
學生為中心
PBL
專題導向
學習課程
基礎應用
學習課程
教師為中心
素養導向
專題課程
基
礎
型
教
學

7. 2大系統思考法─運算思維
運算思維─解決問題的4種面向
系統拆解
大系統拆小系統
01 演算法
解題步驟化流程
02 抽象化與
模式識別
變成模組與套用
03 資料表示
資訊轉化與呈現
04

8. (參考)運算思維─解決問題的思維(5種面向)

9. 2大系統思考法─設計思考

10. 模組使用通則
GVS接線原則：GV電源S信號
例外模組原則：特殊CaseByCase
色彩管理原則：G黑棕白V紅S其他
接腳標示原則：共通名稱標示
輸入或輸出以主板為第一人稱
感測器自學後設
先了解：了解是甚麼東西
再測試：接線測試是否正常動作
先觀察：觀察數值的變化規律
再使用：依序需求應用或變化
探素養：探索現有用途素養能力
創變化：未發現但依原則應可用
元件使用概念
電壓是否匹配：工作電壓範圍
電流是否足夠：驅動電流足夠
相對接應模組：控制模組選用
電源供應方式：多元選擇挑選
情境需求選用：依情境選適用
多元情境應用：單元件多應用
電學基礎學習
數位類比基本概念：電壓與信號轉換
電路基礎概念：通路與負載
元件運作本質：理解才能運用
直流電三元素：V=IR
好用模擬工具TinkerCAD
4大通用概念優先學習

11. (例)基礎型課程─數位輸入
校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
感測器教學原則
先理解→再測試→先觀察→再使用
找資料、問谷歌、百度以圖搜圖、問老師
模組分類主板第一人稱來確認輸出或輸入
理解(猜測)輸出入訊號型式是類比還是數位
理解(猜測)訊號輸出入方式
檢查輸出入是否正常有反映有規律
模組接線原則
業界色彩管理
接腳標示原則
先理解
再測試

12. (例)基礎型課程─數位輸入 參考資料

13. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 感測器教學原則
先理解→再測試→先觀察→再使用
觀察資料的規律
觀察資料的極限值
簡易紀錄
同類模組也會因為製造設計不同而有異
依觀察結果應用及變化在程式中
硬體不足處可以軟體程式變通變化
先用單一概念套用感測值操作
再發展多重概念或創意
先觀察
再使用

14. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 元件使用應用原則─如何觀察感測器值
(適當提問漸進給線索 促進學生思考 不直接給答案)
例：Scratch有哪些可以直接顯示數值的方式？
觀察規律與極限值

15. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 從科技概念到生活連結的素養化
單一概念學習→單一概念應用→素養內化→發展創意
越簡單越好→刺激與反應或因果關係→發展人生道理
=古典制約(巴夫洛夫)
刺激與反應

16. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 元件使用情境與多元變化原則─依訊號
0V (0)
5V (1)
按下 鬆開
T(時間)
數位型輸入訊號圖
(討論用)
(第一性原理)
全面探索的技巧 從訊號本質出發

17. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 元件使用情境與多元變化原則─依訊號
分析探索
創意想像
最佳指導工具
心智圖
雙向細目表

18. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 元件使用應用原則─同類硬體程式相同
(運算思維抽象化與模式識別)
抽象化出基礎模組→依需求組合套用

19. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 元件使用情境與多元變化原則─依情境
同類硬體
原理相同
應用則依情境
不同選用
如無適合則
多元變化應用

20. (例)基礎型課程─數位輸入 元件使用情境與多元變化原則─依訊號
校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
變化應用最佳指導工具
曼陀羅
心智圖
雙向細目表
有做不完的題材
供實作練習

21. (例)基礎型課程─數位輸入 實作：每次上完一概念→每人做一個應用出來分享
校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
學了一個定義
小賽三個同概念應用題
直到確認精熟概念為止
再試試發展創意創造力
實際把創意應用做出來
一段落之後
可以給小主題混合應用
挑戰競賽刺激學習動力
練內功就像數學課
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
挑戰
請做一個運動計數器

22. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 感測器教學原則─探素養→創變化
333學習單
心智圖
曼陀羅
雙向細目表
知識內化成
能力，探索
日常與生活
鏈結
最佳工具
素養化

23. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 感測器教學原則─探素養→創變化
333學習單
心智圖
曼陀羅
雙向細目表
原理應可達但
未發生或未見
過的想像力落
實
最佳工具
創造力

24. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)基礎型課程─數位輸入 感測器教學原則─探素養→創變化
333學習單
心智圖
曼陀羅
雙向細目表
我學到
我探索
我想像
最佳工具
綜合版

25. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
類比的規律觀察？
訊號0~1023 (2^10)代表0V~5V
極限值與方向不一定
視模組電路設計而定
類比訊號觀察與找出各種用法
類比輸入訊號
情境與多元變化想像
練習
類比輸入應用想像
練習
練習
類比輸入情境想像 練習
(例)初階型課程─類比輸入 先理解→再測試→先觀察→再使用
類比輸入一定接在
A0~A5？（探索）
數位輸入一定接在
D0~D13？（探索）

26. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)初階型課程─數位輸出 程式動作原理相同、沒命令不改變
依情境需求更換使用不同模組即可
亮／不亮
亮多久
閃爍
三原色→混8色
哪個亮／哪個不亮
混和色光(２^３變化)
閃爍/輪流/順序
不管交直流電壓電流大小
大電特別小心做好防護
只管設備迴路通不通
只控東西動不動
通常列為進階課程
竟
然
控
制
LED程
式
竟
然
控
制
LED程
式
竟
然
控
制
LED程
式
和
控
制
導
彈
程
式
相
同
和
控
制
導
彈
程
式
相
同
和
控
制
導
彈
程
式
相
同
yes!
yes!
yes!

27. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)初階型課程─類比輸出
亮／不亮
亮多久
調光有多亮
漸亮漸暗
三原色→全彩
哪個亮／哪個不亮
混和色光(256^３變化)
閃爍/輪流/順序/調光變化
電晶體模組(型號極多)
直流功率控制PWM
256段(2^8)變化
控制外電設備出力大小
大電流注意散熱
通常放在專題課上
Fuzzy控
制
讓
美
感
Fuzzy控
制
讓
美
感
Fuzzy控
制
讓
美
感
與
世
界
大
不
同
與
世
界
大
不
同
與
世
界
大
不
同
yes!
yes!
yes!
程式動作原理相同、沒命令不改變
依情境需求更換使用不同模組即可

28. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)初階型課程─函式庫及混和型 Case by case 通常積木有提示接線方式

29. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)進階型課程 感測器教學共通概念─大電一律外接電源(透過模組)
教學

30. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
科技教育課程層次金字塔
設計思考課程
學生為中心
PBL
專題導向
學習課程
基礎應用
學習課程
教師為中心
素養導向
專題課程
主
題
型
教
學

31. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)主題型課程-課程參考
初
階

32. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)主題型課程 多層次曼陀羅第一層系統拆解(全班合作型)
第一層
依選定
大型主題
作系統拆解
分組選定
拆解後的
小主題製作
初
階

33. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)主題型課程 多層次曼陀羅第二層系統拆解(分組或個人型)
第二層
依小主題
系統拆解
功能方塊
非技術課
適用(設計
思考型)
初
階

34. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)主題型課程 多層次曼陀羅第二層系統拆解(分組或個人型)
第二層
依主題
系統拆解
功能方塊
利系統實作
科技課適用
實作前準備
初
階

35. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)主題型課程 心智圖三階段發展系統拆解：發想→分類→統整架構
以心智圖法
發想
分類
統整
架構完整化
再進實作
(設計思考)
進
階
發
想
分
類
統
整

36. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)主題型課程 實際製作階段：整合製作、摘要紀錄、自主合作
製作技術及紀錄
拆解之後的“模組化
設計製作”歷程
自主學習的PDCA、
工作清單法及自我控
制掌握進度等
分組溝通與合作
本階段訓練學生
製作整合 摘要紀錄 自主合作

37. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)校本課程 依層次規劃各年段教學目標及具體內容
資科 (運思) (設思)生科
(基礎技術)
(應用製作)
(創意精進)
願景目標
(自走車)
競賽
創意精進
變化程式與AI
車體改造追求極致
專屬車體控制
的程控技術研究
搭配多元趣味競賽
科技製造應用
精進車體製作技術
基礎程式學習
運算思維訓練
基礎科技製造
設計思考訓練
列出
具體
內容
無法整合時
分生科資科
不同年段
不同層次

38. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
科技教育課程層次金字塔
設計思考課程
學生為中心
PBL
專題導向
學習課程
基礎應用
學習課程
教師為中心
素養導向
專題課程
設
計
思
考
教
學

39. (參考)設計思考
設計思考
發現問題 定義問題 實作解決 回饋進化
設計思考獨有 運算思維套用
重點在發散與收斂的反覆歷程

40. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)設計思考型課程-課程參考
進
階

41. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)設計思考課程 發現→詮釋→方案→製作→進化
情境中探索
發現問題
(發想)
聚焦到想做
能做的方向
(收斂)
第一層探索

42. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)設計思考課程 發現→詮釋→方案→製作→進化
從鎖定的問題
多方深入理解
多元創意想出
解決的方案(發
想)
聚焦到想做能
做的方向(收斂)
第二層詮釋
(本案聚焦技術)

43. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)設計思考課程 發現→詮釋→方案→製作→進化
從鎖定的問
題多方深入
理解多元創
意想出解決
的方案(發
想)
聚焦到想做
能做的方向
(收斂)

44. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)設計思考課程 發現→詮釋→方案→製作→進化
製作階段
進入運算
思維流程
分析系統
方塊已達
成功能

45. 校本課程
主題課程
概念應用課程
概念學習課程
設計思考課程
(例)設計思考課程 發現→詮釋→方案→製作→進化
溝通分享
回饋進化
下一輪改
進修正
可包含作
品本身與
自我成長

46. 3大核心教學促進成功
自主後設原則
有計畫培養→要分部練習養成習慣
自主學習力→自我快速學習與應用
後設認知力→自我覺察認知與監控
素養導向原則 創意開發原則
探索生活產生聯結
做中學經驗變素養
需時用出來變能力
好用工具來實現
原理可做未發生
想像與創造未來

47. 3大核心─自主後設原則
尋找意義
訂定目標
規劃行動
持續關注
分部練習
引導關注
提醒關鍵
持續關注
經常練習
內化自動
引導回想
觀察自我
統整關鍵
持續行動
回饋修正
自主學習 初階後設 高階後設

48. 3大核心─素養導向原則
素養導向
教學原則
整
合
知
識
情
意
技
能
重
視
歷
程
方
法
結
果
重
視
情
境
脈
絡
學
習
實
踐
落
實
社
會
行
動
知‧思‧行
我學到‧知識能力
我想到‧探索思考
我行動‧想像創造
後設認知‧自主學習
利用後設認知學習探索監
控思考行動的自主成長與
建立系統性思考的習慣
做中學‧要行動
利用製作過程中探索學
習，習得能力後實際運用
於生活中才能變成素養
學能力→實際用→變素養
重視意義‧產生動機
藉由生活情境任務或動機
營造，讓孩子覺得學習有
意義，進而與生活或需求
連結，產生強烈動機
by Vincent Chiou 2022

49. 3大核心─創意開發原則

50. Ｒｅｖｉｅｗ & Focus
請閉上眼 依老師指令 回想今日重點

51. 省思與行動
請填寫省思問卷 回顧自己前後差異