文/圖 林函億、內湖高工資訊科
內湖高工資訊科學生邱奕凱、陳冠學同學經過無數個白天黑夜的練習和調整,在指導老師陳昭安、陳永華老師的帶領下,以作品「AI Chess Robot」獲得2019羅馬尼亞EUROINVENT歐洲盃國際發明展榮獲金牌,並獲得由國際環境保護研究發展協會頒給「環境保護特別獎」,及彼得羅沙尼大學和摩爾多瓦技術大學頒給的特別獎,除了辛苦付出的汗水得到回饋,這份榮耀也證明了內湖高工資訊科的堅強實力。
其實除了這份發明獎,內湖高工資訊科的學生還積極參與許多活動,不論是全國性、區域性資訊技能競賽,或是專題製作競賽、全國科學展覽,都是競賽常勝軍。仔細觀察學生的歷屆作品:夾娃娃機、乒乓球發球機、四爪機器人、氣動仿生手、採果機器人等等,不難發現它們都有一個共同的特色─使用堅固牢靠的金屬結構。
工欲善其事 必先利其器
因應108課綱的變動,內湖高工資訊科走在教育前端,從2年前開始就設立「專題實作」課程,透過2~3人的小組方式,學習同儕合作、資料蒐集、程式撰寫,並親自做出實品,培養「說出來、做出來」的能力。
學生的創意總是天馬行空,瑰麗燦爛,但真的要捲起袖子動手實現,往往就會遇到許多問題,「因為以前的教育內容強調知識的獲得及技能的培養,沒有特別強調學習素養,在專題發想的過程,往往不是格局太小,就是太大太複雜」深耕資訊教育數十載的陳昭安老師解釋,「我們會適時的引導學生修正專題方向,盡量以可在一學期內完成的作品為主。但因為我們是資電類,教學重點還是數位邏輯設計、程式設計,機構這塊是沒有的,課程也沒有時間讓同學從零開始,所以我們一直在尋找材料齊全的套件組,可以讓同學方便加工使用。剛好在工科技藝競賽台科大圖書的攤位上看到Makeblock的創客空間套件,覺得很符合我們專題實作課程的需求,所以就用系上的材料費申請採購。」
Makeblock的創客空間套件主要分為六大類:1.單、雙孔橫桿及連接件 2.基本傳動及軸類傳動套件 3.五金及工具 4.電機模塊包 5.麥克納姆輪、同步帶輪、萬向輪、輪胎 6.電子模塊包。Makeblock整合旗下的基礎器材,組成了這套機械搭建套件,多達1455個零件讓學生使用更方便有彈性。
mBot融入於專業課程
同樣帶領學生獲得無數獎項的內湖高工資訊科侯淇健老師,為了培養同學對「電機、機構、感測器、微控制器」四大應用基礎概念,會以Makeblock的另一項明星商品─mBot輪型機器人作為範例,講解其基礎應用作為專題製作課程的開端,同學對電機、機構、感測器等有基本認識後,對於創客空間套件也就不陌生,可以順利的開始小組討論,共同發想製作主題。
省時省力 創作更容易
由於每位同學的構想都不一樣,創客空間的多樣化材料可以符合同學們的需求,零件數量不虞匱乏,而這也解決老師們到處張羅材料的困擾,「以前還沒有這些東西時,我們還要買鋁件回來自己加工。鋁件是便宜好買,麻煩的是怎麼加工,除了學校工具設備不夠充足,技術也是問題,同學很認真,都會事先測好要裁切的長度、孔位的大小,但實際上機台後,嗯,準準下去….咦,怎麼還是切歪了,哈哈哈。而且自己加工難免會受傷,割到切到手指都是避免不了的。」陳昭安老師檢視已經康復的雙手,笑笑的講述那段辛苦加工史。除了冒著受傷的風險,耗費大量時間在加工基礎物件上也會排擠到其他的正常課程,畢竟資科系並非機械系,如何將軟硬相互整合,才是學習的重點。
侯祺健老師補充:「我們現在主要使用的就是這套材料的機構鍵,因為他們的長短、孔徑都是精準固定的,就連孔與孔之間的距離也是,這樣的好處是,同學要3D建模時,尺寸很好判斷,不用擔心誤差問題。」在以前學生要自製機構鍵時,因為對材料的不熟悉,常常無法製作剛性足夠的積木支撐實體,機器啟動時便容易跑位,創客空間套件的鋁合金積木結構堅固,連接也十分安全可靠,這個困擾也就雲消煙散。「使用上,要提醒同學轉螺絲的時候不要太用力,不然經過長時間的使用,螺絲孔容易鬆掉,變成無法鎖上螺絲。」
搭配教材 立刻開始體驗
Makeblock創客空間套件的產品設計出發點,其實最先是以「創客」為主。一個理想的創客教室套件及教具,應該是基於開放架構,具有標準化和開放性的特色,且全面覆蓋機械、電機電子、程式設計等三大領域,才能讓使用者能盡情發揮創意。
萬事起頭難,針對創客空間套件體驗課程的設計,老師們一致推薦台科大圖書出版的《STEAM教育創意實作:使用Makeblock創客空間套件與mBot機器人》、《Makeblock創客空間套件使用指南(啟蒙版、啟蒙進階版、標準版)》。在這二本書裡,作者們詳盡的介紹套件做為教具可以如何搭配使用,並提供14種以上的示範實例,從介面基礎到硬體控制、軟體設計,由淺入深提供相當完整的體驗課程,值得各界老師參考。
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