碧華國小資訊中心

日期：106年7月28日(五)

主題：STEAM與運算思維教學實務班–卡內基美隆大學機械學院入門課程：程式設計

單位：資訊工業策進會　數位教育研究所

上課地點：台北市信義路三段153號3樓

課程計畫：

• 課程網站：https://goo.gl/ulZeDx
• 2017資策會未來之星扎根計畫
• 資策會未來之星扎根培育計畫課程網站
• 資策會【未來之星-扎根計畫】2017年課程列表
• 未來之星扎根計畫FB粉絲專頁

課程目標：

1. 瞭解運算思維與STEAM於學科整合應用。
2. 瞭解國際程式教育教學編制架構與教學內容。
3. 瞭解數位學習平台與實體教學搭配。
4. 瞭解各式輔助程式、專案的教學工具(如：Scratch、故事板、設計圖表、計畫文件、甘特圖等)。

課程大綱：

1. 運算思維與STEAM於教學運用介紹
2. 卡內基教學平台與教材編排設計介紹
3. 簡易不插電教學活動實作
4. 專案製作工具介紹與應用
5. 計算機概論(基本實用電腦應用功能)
6. Scracth基礎介紹與功能操作。
7. 以Scracth為教學工具，STEAM實務任務設計範例介紹。
8. Rubric 量表應用案例介紹。

課程內容：

(一) STEAM

科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）、數學（Mathematics）

• STEM教育- 維基百科，自由的百科全書
• 到底什麼是STEAM教育

STEM Integration in K-12 Education

Boyan Slat: How we will rid the oceans of plastic (May 2017)

How the oceans can clean themselves: Boyan Slat at TEDxDelft

シャボン玉が出る！遠くへ飛ぶオモチャ作ってみた【名前はまだない】DIY

(二)運算思維：

什麼是運算思維 (Computational Thinking)？

讓我們面對複雜的問題，能夠理解問題本質、發展可能的解決辦法。然後使用電腦、人或兩者都可以理解的方式來呈現這些解決方案。（參考：BBC）

分成四個部分：

1. 拆解（Decomposition）：將複雜的問題或系統分解成更小、更易於管理的問題；
2. 模式識別（Pattern Recognition）：為了讓解決問題更有效率，將每個小問題分別檢視，思考之前是否有解過類似的問題；
3. 抽象（Abstraction）：只注意重要的細節，忽略不相關的資訊；
4. 演算法（Algorithms ）：設計簡單的步驟或規則來解決每個小問題。

最後，將這些簡單的步驟或規則寫成程式。

圖片來自 BBC BiteSize

程式是工具，實現「解決問題」的工具。程式語言本身並不涉及運算思維。

 

Abstraction – Computational Thinking

Algorithms

 

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上課教材：

• CM Asia Learning：goo.gl/uxo2mj

 STEM with Computer Science Catchup

• 概述和順序
• 持續性評估
• 期末考試
• 單元1：檔案和資料夾
• 單元2：Scratch的介紹
• 單元3：規劃
• 單元4：更好的動畫
• 單元5：除錯
• 單元6：動作設計
• 單元7：截圖工具
• 單元8：對話
• 單元9：水循環測驗專案
• 單元10：網路霸凌動畫
• 單元11：數學遊戲

學習資源：

• 仁愛國小研習：Scratch 2 程式設計(1060711)
• 運算思維遊戲：http://games.thinkingmyself.com/
• CM Asia Learning
• 運算思維在中小學之推動策略 – 台北市立大學盧東華教授
• 運算思維與程式語言教學增能 – Kids Coding Studio 蔡淑玲 Shalley
• 運算思維簡報_呂聰賢
• 新北市蘆洲國中研習：運算思維與程式設計
• 想法 & 程式 – 呂聰賢

日期：106年7月26日(三)

主題：STEAM與運算思維教學實務班–卡內基美隆大學機械學院入門課程：機器人設計

單位：資訊工業策進會　數位教育研究所

上課地點：台北市信義路三段153號3樓

課程計畫：

• 課程網站：https://goo.gl/ulZeDx
• 2017資策會未來之星扎根計畫
• 資策會未來之星扎根培育計畫課程網站
• 資策會【未來之星-扎根計畫】2017年課程列表
• 未來之星扎根計畫FB粉絲專頁

課程目標：

1. 瞭解運算思維與STEAM於學科整合應用。
2. 瞭解國際機器人教學編制架構與教學內容。
3. 瞭解數位學習平台、模擬軟體與實體教學搭配。
4. 瞭解機械工程中需要的技巧(包含簡單機械，基礎物理，解決問題的能力，設計和測試等)
5. 具備建立簡單機械裝置同時能透過動作編程，將二者整合應用。

課程大綱：

1. 【開幕式與課程說明】:這個單元會帶領您了解機器人的零件，以及如何更新機器人的韌體。
2. 【圖型化編程環境介紹】:這個單元會教您如何利用圖型化程式，讓機器人前進與設置馬達。
3. 【基本移動】:這個單元會教您如何利用圖型化程式讓機器人前後移動、控制速度與控制手臂、操縱旋轉方向與角度等，以及應用程式設計和數學的技巧。
4. 【感測器應用】:這個單元會教您如何利用圖型化程式，讓機器人使用觸碰感應器與距離感應器避開障礙物、用陀螺儀感應器來偵測旋轉，以及用顏色感應器讓機器人可以對紅綠燈、道路標示等有所反應。
5. 【程式流程】:這個單元會教您使用迴圈來編寫更複雜的程式碼，並用If/Else 條件敘述式，讓機器人根據感應器的讀取數值做出判斷、重複決策與追蹤路線。
6. 【學習成果】: 這個單元會請您以救援為挑戰任務，讓機器人執行救人任務，同時防止任務中出現更嚴重的破壞。

課程內容：

STEM Integration in K-12 Education

什麼是運算思維 (Computational Thinking)？

讓我們面對複雜的問題，能夠理解問題本質、發展可能的解決辦法。然後使用電腦、人或兩者都可以理解的方式來呈現這些解決方案。（參考：BBC）

分成四個部分：

1. 拆解（Decomposition）：將複雜的問題或系統分解成更小、更易於管理的問題；
2. 模式識別（Pattern Recognition）：為了讓解決問題更有效率，將每個小問題分別檢視，思考之前是否有解過類似的問題；
3. 抽象（Abstraction）：只注意重要的細節，忽略不相關的資訊；
4. 演算法（Algorithms ）：設計簡單的步驟或規則來解決每個小問題。

最後，將這些簡單的步驟或規則寫成程式。

圖片來自 BBC BiteSize

程式是工具，實現「解決問題」的工具。程式語言本身並不涉及運算思維。

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VEX IQ 官方網站

• 線上教材：Online Version: ROBOTC Graphical: Introduction to Programming VEX IQ

VEX IQ Meet the Bots – Starter Kit Robots

VEX IQ Super Kit

Getting Started with ROBOTC for VEX IQ Robot Virtual Worlds

圖片來源：https://content.vexrobotics.com/vexiq/images/SoftwareV2/robotc-graphical.jpg

RobotC Programming Tutorial #01: Getting Started & Basic Functions

Introduction to Programming VEX Robotics in RobotC

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卡內基美隆大學機械學院入門課程－機器人設計：

課程網站：CM Asia Learning

VEX IQ – 智能機器人基本動作簡介

1. 建造智能機器人的最佳練習
   • 最佳實踐導覽
   • 最佳實踐評量
2. 簡單機械第一部分：槓桿簡單
   • 簡單機械介紹
   • 槓桿介紹
   • 學生槓桿練習
   • 槓桿建構說明
   • 槓桿研究文章
3. 簡單機械第二部分：車輪和車軸和斜面
   • 輪軸簡介
   • 建造指示-輪軸
   • 輪軸應用
   • 斜面簡介
   • 建造指示-斜面
   • 斜面應用
4. 簡單機械第三部分: 滑輪
5. 簡單機械第四部分：簡單機械工程
   • 彈球機問題
   • 彈球機問題評量
   • 起重機問題
   • 起重機問題評量
6. 編程的第一部分 : 入門
   • 系統配置
   • 你的第一程式 ( 物理機器人)
   • 你的第一個程式（虛擬機器人）
   • 使用
7. BUG 挑戰：測量移動和轉動
   • 介紹 miniVEX
   • BUG 挑戰賽
   • BUG挑戰賽的學生練習
   • 車輪周長等於 1 圈的旋轉
   • 有關於測量的文章
   • 延伸學習
   • 用測量器測量角度
8. 第二部份的程式: 向前移動＆轉動
9. 行星單元
10. 小行星挑戰賽(自選)
11. 地心引力的重心和摩擦力
12. 齒輪：建立速度或扭轉力
13. 機器人奧運會尖峰挑戰

上課教材：

• CM Asia Learning：goo.gl/uxo2mj
• 軟體下載：goo.gl/JexuwC
  • 最先裝：ROBOTCforVEXRobotics_455Release.exe
  • 最後裝：ExpeditionAtlantisDemo_August_31_2017.exe

學習資源：

• CM Asia Learning
• VEX IQ 官方網站
  • VEX IQ Support
• Robot Virtual Worlds | ROBOTC | VEX & NXT Simulator
• ROBOTC.net :: Learn how to use Robot Virtual Worlds
• STEM教育- 維基百科，自由的百科全書
• 從STEM到STEAM:藝術將如何提升高科技人才？
• 運算思維在中小學之推動策略 – 台北市立大學盧東華教授
• 運算思維與程式語言教學增能 – Kids Coding Studio 蔡淑玲 Shalley
• 運算思維簡報_呂聰賢
• 新北市蘆洲國中研習：運算思維與程式設計
• 想法 & 程式 – 呂聰賢