2013年7月13日

科學魔法車營隊





科學魔法車營隊
暑假中幫我們學生共29人上了科學魔法車的營隊課程,這是學生的部份成果,其他有些作品因為我在幫學生除錯,所以沒拍到。

看到影片的記錄,很多人大概以為要花上很多時間才有辦法做出這樣的成果吧?這次的課程屬於初階課程,兩天共12小時可完成。這群學生是資優班的,裡頭有國七升國八和小六升國七的,但是別有先入為主的觀念以為只有資優班才能作。

這樣的課程我教過中途班的學生(國八和國九)和資優班(國七+小六)的學生,也就是說多數人想像中的「上限」和「下限」的國中生都上過了,他們都做得出來,所以一般生絕對沒問題,就算沒學過理化也沒關係。







課程緣起
上這個課程是我主動跟校方提的,一方面是有幾個學生在日後作生物和物理的專題時,可能會用到這部份的電子知識,所以我想來教他們。二方面是我想創造我的附加價值-「除了教生物,我還會什麼」。記得數週前,學生在看到報名表的時候,最驚訝的是授課老師居然是教生物的老師,他們說「老師,你不是教生物嗎?為什麼會這個?」「啊就興趣啊」


我很推薦透過這個課程學自動控制、學機器人,這比樂高便宜且方便許多,因為不需要用電腦寫程式。我朋友看到我推薦這課程,有進一步詢問,不過知道價錢要約莫1000元就有點嚇到了,其實這個價錢真的算便宜了。雖然那些零件除了開模製作的車子外,其他自己買也都可以,厚工一點,車子也可以自己Hack。但是透過購買來支持發明者也是應該的,而且自己買那些零件真是蠻麻煩的,如果你有自己去電子材料行東市買駿馬,西市買鞍韉,你就會知道那有多累人了,人家一包包弄好的確方便很多。(雖說到這些地方瞎拼,是我們這類Maker的興趣)


不過這個價錢對某些學生可能也是負擔,昨晚跟家祥老師在網上聊也談到這個問題。他在社團課開設了這個課程,他的作法是自己買來借學生用,不過零件弄壞要賠錢。此外他也提到或許也可以叫學生自己負擔電子零件包的錢。(一份150,不含車子和麵包板)

我覺得這是好主意!麵包板壞不了,主要擔心的是怕車子從桌上摔下來,小耳朵會斷掉。零件的部份,也只有LED和IC可能會壞掉,其他除非蓄意破壞。而LED一個1元,IC一個10~15元,都比飲料便宜。


再來講講我憑什麼教這個課程?明明我就是學生物的。原因有二,一是人家曹老師都把講義、說明、圖片、器材都準備好好的,我不太需要再準備什麼。二是我有豐富的挫敗經驗,我知道學生組錯是哪個部份出問題。我覺得當老師的「心態歸零」是很重要的,這樣你才會知道初學者會遇到什麼問題。


在過去的電子電路學習路上,我曾經找過許多教科書來看,但總還是覺得有個隱形門擋住我。一直到我玩了科學魔法車之後,我才知道原來那道隱形門是因為教科書說得太清楚了,但是少了簡單的實作。這事情很奇妙,說得太清楚,反而不是我需要,但是說得太簡單,我卻又沒辦法複製。

我把先前在blog發表過有關「科學魔法車」的心得文章整理後,寫成這篇初心者的電子路(pdf),有興趣可以讀一下。




課程安排
這次課程是12小時,每三個小時分成一段。第一段可以教前三課,這包括第一課認識電子零件,但是不用把所有零件一次全教,應該等到要用到的時候再教。第二課電路基本實驗:電阻、電容、串聯、並聯、繼電器、反向器,和第三課光影控制,用光敏電阻控制動作。

然後就有大任務:繼電器七關,要做出光照和黑暗時有不同的動作。動作有七類:直進、直退、左前彎、右前彎、左後彎、右後彎、停止,我就任意排列組合出幾種組合動作讓學生用繼電器配線完成(例如光照時直進、黑暗時後退)。這個基礎任務真的很重要,因為後續一些難一點的任務(例如巡跡或是障礙停止),都會需要這個基本能力。懂了之後,要設計出車子開到桌子底下自動停車,就變得很容易了。

第二段就以第四課的紅外線感應為主,要作到不落桌、或是遇障礙物轉彎,最後要作到用兩塊板子各控制一個輪子。

第三段就要挑戰用雙麵包板走三關:「S型黑線巡跡」、「曲折獨木橋」、「走彎曲迷宮」,然後可以再延伸改裝成「手懸空控車穿越障礙,或推落物體」。兩個板子的會弄了以後,可以再改回用光敏電阻控制,然後用雷射光來遙控左右轉。最後講第五課用雙麵包板做出大小聲控制車輛動作,無聲時直進、小聲時左彎,大聲時後退。

第四段是第六課的反覆動作,要設計花式動作。還有第七課的創意內容,像是「走黑線圓圈,但前遇障礙就停」





授課建議
兩天的課程中,除了套件內含的四顆電池外,還需要至少四顆電池。我學生有幾台車子不能動作,就是因為電池電壓太低,推不動繼電器,另外老師也還要準備個三用電錶檢查電壓。

這個課程當中,給挑戰任務是很重要的,如果都是有現成答案的,學生就只有照抄而已,激不起鬥志。此外,應該要作些差異化教學,給不同程度的任務,有簡單有難,學生自己依程度去挑戰。雖說有簡單的,但是學生還是很願意挑戰難的。

要教學生自己除錯,有些只是線插錯格,重新檢查一下就會發現,不然一群人都等著老師幫忙除錯,老師也忙不過來。當遇到待除錯的人太多,我就在任務進行中調查已完成的人,指派他們當助手協助除錯,這也是一種作法。


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