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STEM教學模式實例推廣機構創意實作教學
- 1. 102年生活科技科教師專業成長研習 大同高中 汪殿杰 1 STEM教學模式實例推廣 機構創意實作教學
- 2. STEM 其理念乃是融合科學探究、 科技技術、工程設計與數 學分析等不同學科之探究 作為教學的方式，在 STEM的課程當中，科技 藉由科學來了解自然世界 的結構與功能，而科學則 有賴科技的發展與測試來 證明科學的定律、理論與 原則；在此同時，數學提 供科學與科技之間溝通的 語言，最終則由工程整合 科學的發現與科技的技術 來設計社會所需要的產品 （Pinelli & Haynie, 2010） 問題 解決 科學 科技 工程 數學 2
- 3. 美國的教改方案 強調學科知識與實務技 術的連結，著重在透過 科學、技術、工程與數 學等學科的整合應用， 藉由動手操作或專題式 的學習，使學生體會到 如何運用工具及適當技 能來解決真實世界中的 問題（Sanders, 2009） 美國是非常強調創新， 他們對科技教育的改革， 值得我們借鏡。許多大 學與高中都有進行 STEM的課程改革 3
- 4. 走出生活科技教 學的另一條路 1. 一定要強調動手的 實作能力 2.強調知識整合，與” 手腦並用” 3.用專題製作方式學 習”實驗研究”與” 科技的問題解決能力” 4 Intel未來教室(科技應用課程 橋樑設計)
- 5. 新工藝教育運動 天下2012教育特刊 (海闊天空系列) 提供加州高中課程的 STE”A”M概念 增加 Art 美學與設計 5
- 6. 我們的課程實驗 1.使用玩偶機構設計的 專題製作，作為問題解 決題目。 2.使用Lego機器人模組， 作為學生實驗研究的教 具，並共同研究教學的 器材 3.三種不同的教學模式， STEM模式，科技史模式， 傳統模式 6
- 7. 玩偶機構設計的 STEM知識架構 知識架構主要在連繫學 生的先備知識和生活經 驗，提供簡要的說明， 以概念瞭解為目標，不 需要深入探討 釐清科技和工程是重點， 讓學生瞭解生活應用層 面，如何透過工具和方 法被實現出來 7
- 8. 玩偶機構設計的 課程實施步驟 課程實施可概分為三個 階段的基礎課程，和一 個專題式的核心活動。 8 STEM 科技應用基本能力(6小時) 專題製作 (12小時) 銜接活動 (傳動機構) (4小時)
- 9. 單元活動案例 槓桿秤 9 平行連桿 配重 皮帶輪
- 10. 槓桿秤 Science 秤 物質→量化比較 力矩平衡概念 秤的種類： 1.槓桿秤 2.彈簧秤 3.電子秤 (一) 請練習用樂高零件組裝如下圖的槓桿秤： 1. 研究並思考，何處為施力點？何處為支點？何處為受力點？ 2. 秤臺透過平行連桿組可產生何種運動？有何用意？ 3. 砝碼重量與位置改變，對秤臺有何影響？ 秤臺 平行連桿 砝碼 10
- 11. 槓桿秤 Technology 三種常見槓桿 連桿的種類 四連桿機構 11
- 12. 槓桿秤 Engineering 力矩平衡與工程結 構的靜力學 機構設計、運動與 力分析 3D模型匯入/匯出 工具 表格與動畫顯示模 擬結果 計算最佳化分析功 能 12
- 13. 槓桿秤 Math 透過geogebra軟體 模擬平形連桿的軌 跡縮放複製 13
- 14. 機構設計思考 Design Thinking 學生學習探究思考 的改造活動 度量單位的改變? 量測靈敏度如何提 高? 14
- 15. 學生製作槓桿 秤的活動 15
- 16. 凸輪玩具 Science 概略瞭解凸輪零件運轉， 可以連動產生玩偶動態 變化， (一) 請練習用樂高零件組裝如下圖的機械玩偶： 1. 研究並思考，凸輪旋轉與小丑玩偶運動的關係？ 小丑玩偶移動的距離為何？ 2. 若凸輪傳動的位置在橡皮輪胎上，小丑玩偶產生旋轉的原因？ 3. 若要改變小丑玩偶運動的方式，機構設計可以有何方法？ 小丑玩偶 固定結構 凸輪 16
- 17. 凸輪玩具 Technology 凸輪的重要功能，週期 性運動的時序控制，例 如:不等距(速)的週期運 動，控制設備的程序控 制 17
- 18. 凸輪玩具 Engineering 凸輪機構除了運動上的 時序應用，可舉例其它 工程知識如下: 工程材料:鋼的合金成份 滾動阻力 潤滑油 斜面和磨擦的扭轉設計 內燃機燃燒的氣體循環 控制 汽車方向盤的電路控制 18
- 19. 凸輪玩具 Math 透過geogebra軟 體模擬不同形狀 凸輪的幾何形態 運動軌跡 19
- 20. 機構設計思考 Design Thinking 學生學習探究思考 的改造活動 20
- 21. 學生製作凸輪 玩具的活動 21
- 22. 測距儀 Science 速度比與力矩的 關係 角速度與圓周 隨堂活動 (一) 請練習用樂高零件組裝如下圖的輪型測距儀： 1. 研究並思考，初級量表與進位量表的轉速關係？ 2. 若量表要換算為實際長度單位，要考慮那些機構設計因素？ 3. 若要提高測量精度，此一輪型測距儀，還有甚麼地方可以改造？ 測距滾輪 進位量表 初級量表 22
- 23. 測距儀 Technology 機械方式的測距 與計次應用 齒輪的種類 齒數與轉數比 23
- 24. 測距儀 Engineering 齒輪的規格，材 料， 加工方法(切削， 射出成型，粉末 冶金) 齒輪囓合與運轉 的現象(下切， 正轉位，負轉位) 24
- 25. 測距儀 Math 透過geogebra 軟體模擬橢圓齒 輪的運動軌跡， 學習擺線與包絡 線 齒輪接觸輪廓的 漸開線畫法 質數或奇數齒數 設計的原因 25
- 26. 學生製作輪型 測距儀的活動 26
- 27. 機構設計思考 Design Thinking 學生學習探究思考 的改造活動 增加計測的進位數， 讓可量測範圍擴大 減少摩擦失準的方 法 27
- 28. 齒輪組裝研究 (課程延伸活動) 實體教具說明齒輪的材 料與常用的設計 3D pdf檔說明齒輪組裝 與使用限制 運用樂高齒輪零件組裝 三種以上齒輪組的應用 變化 28
- 29. 學習重點: 結構組裝剛性要夠 機構組裝運轉要順 結構堅固穩定 機構運轉順暢 29
- 30. 學習重點: 齒輪囓合位置正確 中心高度 速度比 30 如何改變力量的 大小 如何改變傳遞動 力的方向
- 34. 玩偶設計專題製作 34
- 36. 兩人一組是最佳方式 36
- 37. 樂高零件管理(自製零件盤) 37
- 41. NXT馬達固定座 41
- 42. 其它的動力方案 42
- 43. 學習歷程檔案 43
- 44. 機構設計實驗 44
- 45. 模型製作的加工技術 45
- 46. 學習繪製3D設計圖 46
- 47. 學生作品 47
- 48. 學生作品 48
- 49. 學生作品 49
- 50. 學生作品 50
- 51. 學生作品 51
- 52. “省思” 大家共勉之 阿文德 古普塔：變廢為 寶做教學玩具 52 印度的窮老師怎麼教科技!!! 握有資源的臺灣老師該 怎麼教?????
- 54. 組裝參考(秤台) 54
- 56. 組裝參考(底座) 56
- 57. 組裝參考(砝碼 配重) 57
- 59. 感謝您的耐心聆聽！ 59 我的教學網頁 (大同高中創意設計教室) http://sites.google.com/site/dtshlifetechnology/Home 汪殿杰 aj7190@gmail.com