元智大学科学教育研究中心

機器人社團活動計畫書

指導單位：各縣市教育局

執行單位：元智大學科學教育研究中心

承辦人員：胡君蘭

聯絡電話：

03-36363 09-277434

壹、 活動目的

一、提昇國中、小基礎科技教育：

機器人教育課程於歐、美中小學教育盛行已久，我國中小學教育在這方面的課程尚在萌芽，綜觀目前針對中小學生所舉辦的比賽項目多以語文類或科展為主，而電腦競賽也以「網路」及電玩為大宗；因此以「電腦及科技應用」為基礎的「機器賽」，藉著電腦機器人的組裝過程中瞭解機械、自動控制及電腦程式等知識，更能拓展中小學生對電腦應用的視野，進而提昇整個基礎的科學與科技教育，強化中小學生未來的競爭力。

二、融入九年一貫教育使命：

在九年一貫教育中的七大學習領域中，生活科技的學習中又以資訊科技的學習、運用並實踐於日常生活中為重點，所以利用電腦科技應用的活動加強學生電腦邏輯及問題解決的能力，推廣科學與電腦結合的建構式教學理念，融入國中、國小學科技教學領域，豐富九年國民教育自然

科技課程內容，讓學生學以致用，以達到啟發學生多元智能的目標。

三、啟發學生創意，強化世界級的競爭力：

廿一世紀是科技創意無限發展的世紀，在我國加入WTO的同時，加強培養新世紀科技人才是大家共同的責任，目前世界各地皆在研發機器人，在此同時我們也可藉由機器人比賽活動即早儲備世界級的實力。

貳、 活動課程規劃

97學年度下學期 國小機器人社團課程(ㄧ~三年級)【15次課22.5小時】(一堂1.5小時) 課程名稱 學習能力指標 1. 認識積木 SPM機器人初階 第1堂 可愛多邊形 2. 結構與力 課程大綱 教導學員認識教具設備與上課注意事項，並藉由組裝、觀察各種多邊形結構，會發現到有些行狀可輕易推拉變形，有些形狀則非常堅固不易變形。我們能利用此種結構來建造橋樑、堡壘等結構體，且能承受重物，而不至垮掉 1. 結構組裝 2. 認識『力』 SPM機器人初階 第2堂 折疊椅 利用剛性結構的原理，製作一台穩固且可以調整椅背的『折疊椅』，可以發現到日常生活中有很多東西，也運用了相同的原理，已達到堅固耐用並方便攜帶的功能。在海邊、沙灘、游泳池，常可以看見很多人躺在沙灘椅上曬太陽，而折疊椅不但舒適、更能夠調整椅背的位置。折疊椅則巧妙運用了剛性與彈性結構，不

1. 製作折疊椅 2. 結構與功能說明 3. 什麼是力 學習目標 1. 介紹積木 2. 認識積木活動 3. 認識剛性與彈性結構 但可以支撐身體的重量，也可以折疊並收起來。 SPM機器人初階 第3堂 阿樂釣魚 1. 製作滑板車 SPM機器人初階 第4堂 滑板車 2. 動能與位能的轉換 3. 影響滑板車速度快慢的因素 SPM機器人初階 虎鉗 1. 蝸桿的運用 『虎鉗』，充分運用蝸桿所提供的大扭力與自1. 製作釣竿 藉由製作釣竿，協助學員認識『槓桿』原理，1. 何謂槓桿 2. 認識三類槓桿 2. 認識三大類槓桿 藉由調整施力點、抗力點與支點彼此之間的相對位置，請學員觀察、比較各式槓桿的特色。 3. 釣魚比賽 藉由製作一台滑板車，認識動能與位能，還有他們之間的轉換關係，從不同的高度推下滑板車，觀察車子滑行的距離。 1. 製作滑板車 2. 動能與位能之間的轉換 3. 影響滑板車速度快慢的因素 1. 蝸桿的運用 2. 直線與旋轉運動 3. 認識簡單手工具 1. 鐵路平交道的功能 2. 減速機構的應用 3. 減速滑輪組 1. 認識壓路機的結製作一台壓路機，學習齒輪與滑輪的使用方法，齒輪的種類很多，壓路機所使用到的冠狀齒輪，主要用來使動力的傳動方向改變九十度，而滑輪則是依靠橡皮筋來傳送動力，帶動滾筒壓平路面。 1. 介紹滑輪 2. 壓路機製作 3. 主要機構說明 第5堂 2. 直線與旋轉運動 所特性，幫助我們解決日常生活中的問題。 3. 認識簡單手工具 1. 減速機構的應用 本單元目的在讓學生重拾作鐵路平交道中，瞭第6堂 SPM機器人初階 鐵路平交道 2. 減速滑輪組 解如何利用減速相與滑輪來打到家大出力的效果。 第7堂 SPM機器人初階 壓路機 構與運用 2. 齒輪和滑輪的運用 SPM機器人初階 第8堂 升降布幕 1. 減速箱 2. 滑輪應用 本單元目的在讓學生運用滑輪和減速箱製作出一個可拉動布幕生降的結構。 1. 認識減速箱 2. 利用滑輪改變速度與力量 1. SPM機器人初階 伸縮器 2. 認識積木 結構與力 製作可伸長縮短的『伸縮器』，學習彈性結構的特性，並可利用此特性做出不同的改裝變化，會發現到有些改裝出的東西，甚至能變成有用的工具，幫助我們解決日常生活中的問題。 1. 2. 3. 認識積木 了解結構 伸縮器製作 第9堂 1. 2. 結構與力 槓桿原理 可活動的結構對我們的生活帶來很多的幫助，以活動吊橋為例：車輛、行人需要過橋的時候，我們就可以將橋放下，當有大型船隻要1. 2. 3. 活動吊橋製作 彈性與剛性結構 活動吊橋中的槓桿原理 第10堂 SPM機器人初階 活動吊橋 通過的時候，我們就能將橋升起來，以免船撞到橋。同樣的，在古時候的城堡四周，都有一條護城河，當城堡裡的人要進出城堡的時候，就可以將吊橋放下來，當有敵人來攻打城堡的時候，就能將吊橋升起來，防止敵人的進攻。 第11堂 SPM機器人初階 四連桿秤 1. 2. 槓桿原理 結構與力 藉由組裝ㄧ台『四連桿秤』，複習槓桿原理並認識連桿系統的動作。生活中有相當多的用品都有運用到連桿喔，而在這堂課中所製作的

1. 2. 3. 秤的製作 結構與功能說明 改裝活動 秤，就運用了四連桿，可以使放東西的秤台平穩地上下移動。 1. 第12堂 SPM機器人初階 F1賽車 2. 認識齒輪 齒輪速比 設計一台後輪的驅動車子，藉此認識車體的設計原理，並使用不同的積木來設計不同齒輪比的賽車。 4. 概念應用 1. 2. 3. 4. 認識齒輪 組裝F1賽車 傳動比 看誰跑的得快 洗衣機原理介紹 冠狀齒輪的特性 製作洗衣機 認識傳動順序 一起來洗積木 製作壓麵機 壓麵機滾輪系統分析 1. SPM機器人初階 洗衣機 2. 冠狀齒輪 向心力與離心力 本單元目的再讓學生從實做一台洗衣機中，認識齒輪、了解齒輪的應用及如何變化滾筒的轉速。 1. 2. 3. 4. 5. 第13堂 3. 傳動順序分析 1. 第14堂 SPM機器人初階 壓麵機 2. 認識滑輪 動力傳送 本單元目的除了介紹壓麵機的功能外，還從實作中認識滑輪皮帶的連接方式與其特性。 1. 2. 3. 1. 第15堂 SPM機器人初階 塔式吊車 2. 3. 結構與力 槓桿原理 動滑輪與定滑輪 本單元藉由組裝ㄧ台塔式吊車，熟悉如何組裝ㄧ個堅固的支架以及認識定滑輪與動滑輪的原理。 花紋雕刻大賽 3. 定滑輪與動滑輪 4. 組裝塔式吊車 5. 吊東西大賽 6. 概念回顧

97學年度下學期 國小機器人社團課程(四~六年級)【15次課22.5小時】(一堂1.5小時) 課程名稱 學習能力指標 3. SPM機器人初階 伸縮器 4. 認識積木 結構與力 課程大綱 製作可伸長縮短的『伸縮器』，學習彈性結構的特性，並可利用此特性做出不同的改裝變化，會發現到有些改裝出的東西，甚至能變成有用的工具，幫助我們解決日常生活中的問題。 3. 4. 結構與力 槓桿原理 可活動的結構對我們的生活帶來很多的幫助，以活動吊橋為例：車輛、行人需要過橋的時候，我們就可以將橋放下，當有大型船隻要第2堂 SPM機器人初階 活動吊橋 通過的時候，我們就能將橋升起來，以免船撞到橋。同樣的，在古時候的城堡四周，都有一條護城河，當城堡裡的人要進出城堡的時候，就可以將吊橋放下來，當有敵人來攻打城堡的時候，就能將吊橋升起來，防止敵人的進攻。 第3堂 SPM機器人初階 四連桿秤 3. 4. 槓桿原理 結構與力 藉由組裝ㄧ台『四連桿秤』，複習槓桿原理並認識連桿系統的動作。生活中有相當多的用品

5. 6. 秤的製作 結構與功能說明 4. 5. 6. 活動吊橋製作 彈性與剛性結構 活動吊橋中的槓桿原理 4. 5. 6. 學習目標 認識積木 了解結構 伸縮器製作 第1堂 都有運用到連桿喔，而在這堂課中所製作的秤，就運用了四連桿，可以使放東西的秤台平穩地上下移動。 3. 第4堂 SPM機器人初階 F1賽車 4. 認識齒輪 齒輪速比 設計一台後輪的驅動車子，藉此認識車體的設計原理，並使用不同的積木來設計不同齒輪比的賽車。 7. 8. 改裝活動 概念應用 5. 6. 7. 8. 認識齒輪 組裝F1賽車 傳動比 看誰跑的得快 洗衣機原理介紹 冠狀齒輪的特性 製作洗衣機 認識傳動順序 4. SPM機器人初階 洗衣機 5. 冠狀齒輪 向心力與離心力 本單元目的再讓學生從實做一台洗衣機中，認識齒輪、了解齒輪的應用及如何變化滾筒的轉速。 6. 7. 8. 9. 第5堂 6. 傳動順序分析 10. 一起來洗積木 3. 第6堂 SPM機器人初階 壓麵機 6. 4. 第7堂 SPM機器人初階 塔式吊車 5. 6. 結構與力 槓桿原理 動滑輪與定滑輪 第8堂 NXT二代機器人Ⅰ 第9堂 NXT二代機器人Ⅱ 第10堂 NXT二代機器人Ⅲ 第11堂 NXT二代機器人Ⅳ 第12堂 NXT二代機器人Ⅴ 第13堂 NXT二代機器人Ⅵ 第14堂 NXT二代機器人Ⅶ 最先進的機器人科技 透過NXT智慧型積木、伺服馬達與各樣的感應器，小朋友將可以組裝出具有高智能的現代機器人，不僅能唱能跳，更具有高互動性與教育意義。對於小朋友未來的學習可扎下非常好的根基。 愉悅的學習環境與動手做的實驗研究 每一堂課都以一個主題來包裝一個科學原理或是程式功能，讓小朋友不但從玩中學(play to learn)，更要學中玩(learn to play)。唯有氣氛良好的學習環境才能真正引出小朋友的學習動機，在學習過程中引導出他們真正的淺力。 實務設計與應用 上課不再是紙上談兵，機器人要會動才算數。實務導向的課程規劃，使小朋友在逐步修正機器人各項細節時，也漸漸養成他們按部就班、實事求是的優點。 有條不紊，邏輯性思考 第15堂 NXT二代機器人Ⅷ 經由ROBOLAB圖像化程式，可使小朋友的思緒藉由機器人的動作完整呈現出來，不需要繁複的除錯就可以培養邏輯思考。對於小朋友在數理方面的發展，是個非常適切的前導課程。 團隊合作、訓練領導氣質 經由各樣的比賽與科展活動，小朋友可學習到如何與老師、家長與隊友融洽相處。除了養成人際關係之外，與隊友良性互動的結果更能發揮一加一大於二的效果。

本單元藉由組裝ㄧ台塔式吊車，熟悉如何組裝ㄧ個堅固的支架以及認識定滑輪與動滑輪的原理。 4. 認識滑輪 動力傳送 本單元目的除了介紹壓麵機的功能外，還從實作中認識滑輪皮帶的連接方式與其特性。 4. 5. 製作壓麵機 壓麵機滾輪系統分析 花紋雕刻大賽 7. 定滑輪與動滑輪 8. 組裝塔式吊車 9. 吊東西大賽 10. 概念回顧 我的敲擊器變水車 我的第一個機器人 荷蘭風車 瘋狂碰碰車 機器蟑螂 軌跡車 相撲機器人 超級無敵投石機 NXT二代機器人實驗班 開始組裝囉 先從步進馬達開始組合一些小零件 馬達合體 將NXT主機固定在機體 中間置入觸控感應器將它結合在機體的前方,這樣車子就多了感應的功能(例如可以設計車子如果前端碰到障礙物,就會停止或者做其他行進) (結合剛才的觸控功能,就可以將程式設計成行進之後遇到障礙物,然後啟動第三個馬達,將球抓起來...... :) 再來是在機體上方架設一個聲音感應器(可以設計程式,如果聽到多少分貝的音量,就會執行下一個動作)