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光擺繪圖機

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課程名稱光擺繪圖機
適用年級5, 6
節數3
領域科學S, 科技T, 藝術A
課程目標
  • 掌握機電整合技能: 學生能學會如何透過數位腳位(Digital Pins)與類比值控制馬達的轉向與轉速 。
  • 培養程式邏輯思維: 透過電控編程任務,讓學生理解變數、條件切換及程式邏輯在硬體控制中的應用 。
  • 跨學科知識應用: 連結國小及國中課程(如山佳國小、大湖國中課程),將光學原理(雷射旋轉繪圖)與機械連桿結構相結合 。
  • 解決問題與創新: 引導學生從手動操作進階到電控編程,甚至進行載具改造(如自走車),提升創新實作與解決問題的能力 。
國小議題融入資 E5 使用資訊科技與他人合作產出想法與作品。, 科 E7 依據設計構想以規劃物品的製作步驟。, 1-III-6 能學習設計思考,進行創意發想和實作。

一、 課程內容

本課程圍繞「光擺繪圖機」(Cycloid Drawing Machine / Laser Spirograph)展開,結合了科學、技術、工程與數學(STEM)的跨領域學習,具體包含以下三個階段的任務:

基礎原理與實作:

  • 介紹 108 課綱(南一版四年級上學期)相關的光學或機械原理 。
  • 任務 1:手搖版光擺繪圖機:學生透過動手組裝,理解機械結構與光影繪圖的基礎 。

硬體與電控進階:

  • 利用智高積木等硬體元件開啟硬體設計的大門 。
  • 任務 2:電控手動版:
    • 利用按鍵切換馬達轉動方向,並透過變數拉桿(如電位計概念)調整馬達轉速(0~255 範圍) 。
    • 學習馬達腳位設定(如 M1 的 D5、D6 與 M2 的 D9、D10 腳位控制) 。

軟體整合與應用:

  • 任務 3:電控編程版:將控制邏輯寫入程式中,實現自動化控制 。
  • 結合 Scratch 進行互動教學,並探索雷射切割(Laser Cutting)與雷射迷宮(Laser Maze)等延伸應用 。 ### 課程延伸
  • 應用直流馬達驅動板控制原理進一步改造成自走車 教學簡報檔
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