專題式學習|智慧型停車格停車系統的製作 吳鴻祥老師 設計

專題簡介 1.首先教師利用教師自編教材進行教學活動。 本專題製作主要是引導學生製作智慧型停車格停車系統 1.首先教師利用教師自編教材進行教學活動。 2.學生安裝Ardudio硬體開發板及Scratch整合板、安裝S2A及Ardublock 軟體 、學生確認軟硬體是否可以使用。 3.開始進行程式撰寫、學生邊學邊動作邊修改、加入個人創意、是一種強調 做中學的學習方式。 4.學生製作完成專題、並進行功能測試、修改相關參數、確認功能達到要求 即可燒錄程式到 Ardudio硬體開發板上，

專題簡介 5.學生製作專題報告、並請報告人先向組員簡述報告內容、同組員給予回饋。 6.專題展示時、教師依據評鑑指標進行評鑑、同學進行自評及互評， 教師 進行統整式的專題實作講解，加深學生學習的深度及廣度。教師與學生進 行雙向交流活動、並給予同學相關建議、教師可從學生回饋中進行反思。 7.學生將整個學習過程的資料、 同學反饋資料、教師補充內容及文本資料 放進學生的個人的學習檔案中，整個專題製作到此完成。

總體學習目標 1.學生能思考問題，將文字敘述轉成流程圖，內化個人運算思維模式. 2.學生能透過超音波感測器傳回的數值、尋找規則、樣式辨識及問題解 析，發展有效解題方法。 3.學生能透過程序性規畫與程式編寫，整合運算思維與資訊科技解決問 題的能力。 4.學生能將作品發表，公開程式原始碼並進行傳播、分享與賞析。 5.學生能學習到專題製作的精神、與同學進行合作學習。

教學對象 從六月七日開始實行為期三週(6/7~6/27)的專題計畫 專題式學習|智慧型停車格停車系統的製作學習活動. 國中部七年級的學生(七下)教授Scratch程式設計基礎課程後， 從六月七日開始實行為期三週(6/7~6/27)的專題計畫 專題式學習|智慧型停車格停車系統的製作學習活動.

重要概念(Big idea) 本專題對應課綱的學習內容: 1.條件式判斷結構的概念與應用. 2.重複迴圈的使用. 3.結構化程式設計. 3.模組化程式設計及問題解決實作.

重要概念(Big idea) 本專題對應主要學習表現: 1.運算思維及問題解決. 2.資訊科技與專題式合作學習(PBL). 3.合作共創與資訊科技教學.

重要概念(Big idea) 本專題對應重要運算策略: 1.樣式辨識(Pattern recognition)、問題解析(Decomposition). 2.演算法思維(Algorithmic thinking) 、演算法設計(Algorithm design). 3.資料表示(Data representation). 4.樣式辨識(Pattern recognition)、模擬(Simulation). 5.程式設計(program design).

主要問題 (Essential questions) 1.學生能將大問題分解成小問題,並思考從問題規律性中、找尋解決問題的規則。 2.學生能進行樣式辨識及問題解析。 3.學生能進行抽象化及資料表示。 4.學生能寫出流程圖及演算法。 5.學生能運用條件式判斷及重複迴圈來設計程式。 6.學生能學到合作學習及專題式學習的觀念。

運算思維 1.問題拆解(Decomposition)與解析(Decomposition). 學生依據流程圖來拆解與解析問題、把大問題變成小問題、個別解決. 2.樣式辨識(Pattern recognition) 辨識基本元素與遞迴關係. 3.尋找規則(Pattern Recognition) 及模擬(Simulation): 尋找通用規則來設計重複迴圈，編寫程式進行模擬. 4.抽象化(Abstraction): 擷取重要部分，忽略其他不重要的資料. 5.演算法思維(Algorithmic thinking)與程式設計(Program Design): 想一想如何將程式實作出來,修改程式, 讓程式更貼近於人性.

對應資訊科技國中階段學習表現 1.資t-IV-3 能設計資訊作品以解決生活問題。 2.資t-IV-4 能應用運算思維解析問題。 3.資c-IV-2 能選用適當的資訊科技與他人合作完成作品。 4.資p-IV-1 能選用適當的資訊科技組織思維，並進行有效的表達。 5.資p-IV-2 能利用資訊科技與他人進行有效的互動。 6.資a-IV-4 能具備探索資訊科技之興趣。

對應資訊科技國中階段學習內容 1.資S-IV-1 系統平台之操作與應用。 2.資A-IV-1 演算法基本概念。 4.資P-IV-1 程式語言基本概念、功能及應用。 5.資P-IV-2 結構化程式設計一：循序與選擇。 6.資P-IV-4 結構化程式設計二：重複。 7.資P-IV-3 結構化程式設計與問題解決實作。 8.資H-IV-6 資訊科技對人類生活之影響。

領綱核心素養(1) 1.科-J-A1 具備良好的科技使用態度，並能應用科技知能，以發揮自我潛能及實踐自我價值。 2.科-J-A2 具備理解情境與獨立思考的能力，並運用適當科技工具與策略，處理與解決生活問題與生命 議題。 3.科-J-A3 具備善用科技資源以擬定與有效執行計劃的能力，並具備主動學習與創新求變的科技素養。

領綱核心素養(2) 4.科-J-B1 具備運用各種科技符號與運算思維表達溝通的素養，並理解日常生活中科技與運算的 基本概念，應用於日常生活。 5.科-J-C1 具備正確的科技態度並遵守科技相關法律，且能利用科技主動關懷人文、科技、 生態、與生命倫理議題。 6.科-J-C2 具備利用科技與群體進行溝通協調及團隊合作，以完成科技作品之能力。

學習工具 學習工具: 個人電腦、網路、程式語言工具Scratch2.0離線版、教師自編教材、範例程式、檢核表、 Arduino開發板加上整合板、超音波模組、S2A擴充積木及Ardublock軟體 。 MIT 線上程式編輯器 : https://scratch.mit.edu/projects/editor/ 參考資源: Scratch及Arduino 教學網站: https://openhome.cc/Gossip/Books/mBlockArduino1-3and1-4.html https://openhome.cc/Gossip/CodeData/mBlockArduino/index.html https://scratch.mit.edu/ http://www.powenko.com/wordpress/?page_id=4155 http://www.86duino.com/?page_id=2255&lang=TW 北一女中陳怡芬老師Computational Thinking for CS Educators網站 http://ct.fg.tp.edu.tw/

教學設計 本專題活動以四個主要步驟進行設計： 1.利用Youtube播放停車場停車影片及物聯網影片引發學習動機。 2. 透過教師自編教材、進行停車場停車概念解說、Arduino硬體的解說、程式語法 (Scratch) 教學、 S2A擴充積木及Ardublock的安裝及說明 ，引導學生進入程式實作、 實際創作、問題解析與分析的學習歷程。 3.學生以三人一組，進行分組合作學習，專題式學習，並將學習結果製作成投影片發 表學習成效。 4.教師依照評鑑表評量學生學習過程，個人努力程度，整組作品完成程度，給予評分。

教學設計 教學設計 教學活動 活動內容 視覺化樣式展示與操作 引發學生動機 利用Youtube影片引起學生學習動機(一般停車場停車方式)及 公寓大樓停車場的停車方式. 提問與討論 引導學生思考是否可以將聲音輸出改變音量大小、頻率或用其他方式使駕駛人更易於聽見或看見。 若有車輛已停於停車格內,表示已無停車格可以使用、駕駛要如何在進入停車場前、等候車牌辨識時、電腦即可告知車主、 第幾層第幾排第幾個位置有停車位。 運算思維的培養 問題拆解(Decomposition)與解析(Decomposition). 學生依據流程圖來拆解與解析問題、把大問題變成小問題、個別解決. 尋找規則(Pattern Recognition) 及模擬(Simulation) 尋找通用規則來設計重複迴圈，編寫程式進行模擬. 演算法思維(Algorithmic thinking)與程式設計(Program Design): 想一想如何將程式實作出來,修改程式, 讓程式更貼近於人性.

教學設計 教學設計 教學活動 活動內容 硬體Arduino功能解說 介紹Arduino電路板組成單元及功能介紹,軟體安裝 學生連結Arduino硬體開發板及Scratch整合板、安裝並確認S2A擴充積木及Ardublock軟體能否正確連線及執行. 程式概念說明 控制流程概念與說明 撰寫條件判斷迴圈、重複迴圈及註解說明。 程式實作 學生利用Scratch撰寫程式 學生將寫出條件判斷迴圈判斷超音波距離牆面距離 判斷距離改成LED燈號輸出。 停車完成將顯示車位已被停,此停車格無空位。 觀摩與討論 學生作品發表及展示 觀摩與學習別人的優缺點,內省自己.

Reference(1) 1.書面教材: 用mblock玩Arduino Starting From Scratch(碁峯) Scratch2+S2A程式邏輯與Arduino創客訓練課(松崗) 程式設計輕鬆學、使用Scratch2.X (松崗) Scratch數位互動我最行(CAVEDU教育團隊) 軟體打造科技大未來(商周) 用mblock玩Arduino Starting From Scratch(碁峯)

Reference(2) 2. 教具教材: Arduino硬體開發板及Scratch整合板。 超音波測距模組。 二極體及聲音模組。 模型車及用珍珠板做成的停車格。 3.網路資源 零件購買網站: http://www.buyic.com.tw/ https://docs.google.com/a/jhsh.ntpc.edu.tw/forms/d/e/1FAIpQLSd4NbOxPbThtfICxeJDqj- 8au6862rUFUiNI1LDC71zs_UCfw/viewform?c=0&w=1