數位加工--雷射切割/雕刻

一、原理：

雷射是一種能量集中的光束，藉由加工材料吸收高能量的雷射光而產生高溫的原理，達到燒熔、燒蝕物體的目的。

因雷射光經過透鏡進一步產生聚焦，與材料接觸的光點直徑可達0.4mm，因此可以做出很細緻與準確的加工。

二、雷射切割

🔆調整雷射強度與移動速度，達到切穿材料的目的

三、雷射雕刻

🔆調整雷射強度與移動速度，達到燒灼材料表面的目的

四、不同的材質的雕刻

📌橡膠雕刻

我的創意迷宮

 1.關卡說明--

    A選擇一個角色(動物)，利用鍵盤上下左右鍵控制動物移動。

    B闖關的過程中，必須吃完迷宮裡的10個食物，代表終點的"傳送門"才會出現。

    C迷宮中有會移動的怪物(蝙蝠、蛇.....等)與陷阱，如果被他們碰到，闖關的角色會回到起點。

    D比比看誰在最短時間內可以通過迷宮!

 2.角色--

    A闖關角色

    B迷宮

    C食物

    D怪物

    E陷阱

    F出口

    

    

電腦課--小恐龍(遊戲)

小恐龍範例(請點我)

 

水平式日晷--台中健康公園

 

台中市健康公園--水平式日晷

晷面和晷針的夾角為當地的緯度

刻度間(小時為單位)並非等距分割

日晷時間約上午10點

自然教學資源

 太陽觀測

📢一天中太陽的位置變化

📢地球自轉方向

📢四季太陽在天空的軌跡

圖片來源:中央氣象局--四季太陽位置表

3D列印與模組外殼

作為目前新興科技的3D列印技術，由於市場競爭與成熟，目前以1~2萬之間的機種，就可以列印出外觀或結構上足夠教學現場使用的物件。不過這不代表機器買來，就可以直接輸出心目中理想的列印件。硬體的進步，雖為機器本身的穩定性與性價比帶來良性的發展，但從3D繪圖、材料特性到機器工作能力的掌握或校正，還是需要花一番功夫來學習與了解!

在此僅簡單介紹幾項較基本，或常見到的問題

一、機器買來需進行平台水平調整

調好的平台，除非常常去搬動他，基本上不太需要常去調整。調整的方式，一般是以一張A4紙作為噴頭與平台的間隙，調好後，紙張在噴嘴與平台之間會有些許的摩擦感，基本上在整個可能的列印區，摩擦感應該要相同。調整好後，建議利用校正用的3D列印模型來實際跑看看，觀察列印件的表現，確認是否真的平整了!

推薦以下的校對模型(快速又清楚)
https://www.thingiverse.com/thing:39566

二、3D列印材料的選擇

在教學現場較推薦使用PLA作為列印材料，較環保無特殊異味也相對容易列印。在市場上PLA線材的品牌真的不勝枚舉，但要注意，貴的不一定是好用的，便宜不一定是難用，別人推薦的可以參考，但是眼見為憑，試過才準，每一家的原料配方不盡相同，尤其是外觀相仿，但是當在列印結構件時，可能出現不同的公差，結構強度亦可能不同(有的料比較有彈性，有的比較脆)。

如果平台已經調平、列印參數也沒有問題，但是還是印不好，例如層與層之間容易剝離、頂部出現填充不完全的問題，或許可以考慮換個料試試。

 兩種不同廠牌的PLA採用同一台機器列印的組合件，綠色的約400左右，藍色的約800左右，有一定的價差，不過都很好印，用手彎折強度都足夠，僅在於顏色的光澤上有較大的差別。

三、列印時間的取捨

3D列印具備將虛擬物品具現化的強大能力，但是他也有很明顯的致命傷，就是需要較長的列印時間，往往一個不起眼的小物件，就要花上1小時的時間。尤其數量一多，不管機器多大台，因為只有一個噴頭在工作，就算將速度調高，產出效率也是很有限。
因此若有較多量的輸出需求，在不影響功能的前提下，可採薄件設計；或者是運用機海戰術，當然這裡指的是將有限的經費，來購買較低價的機種(當然要挑過，便宜也是有好貨!)，貴的當然有他的好，但是當列印時間過長，排程過久，無法及時輸出作品，影響是整體教學的可能性!

四、切片軟體的選擇

切片軟體是3D列印的必備工具，他們可將3D模型的STL檔案，轉換成機器看得懂的g-code檔。常見的有Cura、Kisslicer、Slic3r等，不同的切片軟體或版本運算出來的列印路徑會有不同的結果，有時就會造成外觀上、列印時間上、結構上的差異，沒有哪一套是最好的，但是因為裡面的參數，會明顯影響列印的結果，因此建議最好對常用的那套軟體有較清楚的了解，知道各項參數所代表的意義，這樣在列印不理想的情況下才有機會去調整! 如果常在列印組合件，推薦Kisslicer，他有一個表面內縮的參數可以設定，輕鬆調整材料熱膨脹帶來的公差。

五、簡易的3D列印模型

為了自然與資訊教育的推展，開發一些常見模組作為創新教學使用。然而這些模組往往沒有外殼，這在教學上是不太理想的，因此繪製了一些簡易的組合件，供這些教具使用，因考慮到列印時間，在不犧牲實用性的前提下，採用薄件設計。

*陸續上傳中...

1.40mm小喇叭迷你音箱
獨立式：https://www.thingiverse.com/thing:4168748
內嵌式：https://www.thingiverse.com/thing:4348526

2.LCD1602 外殼
獨立式：https://www.thingiverse.com/thing:4229276
內嵌式：https://www.thingiverse.com/thing:4348516

3.PN532讀卡機外殼
https://www.thingiverse.com/thing:4209294

4.聲音撥放模組外殼
https://www.thingiverse.com/thing:4348537

5.專題--IOT投票機\閱卷機投票輔助器

6.大型迷宮基座
https://www.thingiverse.com/thing:4365050

7.BrainGo主機板絕緣外殼
https://www.thingiverse.com/thing:3613187

40mm小喇叭專用迷你音箱

為了讓BrainGo除了蜂鳴器外，也能用喇叭做一些創意應用，因此為它寫了一組mp3模組的積木，當然除了撥放器外，還需要喇叭這個關鍵零件，為此，專門買了幾種小喇叭來做測試，最後雀屏中選的，當然是聽起來音質最好，擁有最高CP值的40mm 2W 8歐姆小喇叭!

不過比較納悶，怎麼調整聲音就是偏小，而且聲音厚度不足，本來想偷懶用BrainGo本身的壓克力板當成簡單的障板，但效果不明顯，手上又沒有大小剛好的箱體，只好花點時間畫個簡易的3D圖，讓3D列印機為我們製作專屬的迷你音箱囉!

BrainGo IOT 溫度檢測 跨領域實戰

資訊課所學的程式設計與近年流行的微型電腦(arduino系列)，可以在生活中做到那些實際應用呢?

以下配合自然與生活科技課程，保溫與散熱實驗，進行溫度精準測量，並透過IOT傳輸到雲端試算表進行資料紀錄與圖表繪製。透過IOT的輔助，可收集到大量的實驗數據，於後續實驗討論中，可觀察到更多的變化。

對象：國小高年級學生。

時間：一節資訊課、一節自然課。

程式設計：圖形化積木，由學生自行編寫。

AI實驗室--等你來嘗試--D影像

D影像

應用十、Teachable Machine(機械學習)：視訊鏡頭
https://teachablemachine.withgoogle.com/

應用十一、圖片分析：視訊鏡頭
https://cloud.google.com/vision/

AI實驗室--等你來嘗試--C文字

C文字

應用八、google語音輸入

https://www.google.com.tw/

應用九、google翻譯
https://translate.google.com.tw/?hl=zh-TW&tab=TT

AI實驗室--等你來嘗試--B聲音

B聲音

應用四、Bird Sounds(根據聲紋整理出一萬四千多種鳥類的聲紋地圖)):
https://experiments.withgoogle.com/ai/bird-sounds/view/

應用五、NSynth:Sound Maker(利用AI將兩種聲音混合成一種新的聲音):
 https://experiments.withgoogle.com/sound-maker

應用六、Beat Blender(利用AI鼓聲地圖創作打擊音樂):
https://experiments.withgoogle.com/ai/beat-blender/view/

應用七、Melody Mixer(利用AI將兩種不同的音樂旋律進行緩搭運算，產生過度旋律的效果) 
https://melodymixer.withgoogle.com/ai/melody-mixer/view/

AI實驗室--等你來嘗試--A繪圖

A繪圖

應用一、Quick Draw(繪圖及時辨識--讓AI猜猜看你在畫什麼)
https://quickdraw.withgoogle.com/

應用二、Sketch-RNN Demos(AI輔助繪圖，畫一半讓AI幫你完成)
https://magenta.tensorflow.org/assets/sketch_rnn_demo/index.html

應用三、AutoDraw(AI輔助快速繪圖)
https://www.autodraw.com/

簡易mp3音響

這個簡易的教具可以用在聲音的教學單元， 它的具有低成本、結構簡單的特色。

在設計上我們將使用一個回收的小紙盒，做為的喇叭單體的固定以及電池與電路板的收納 ，因為體積小攜帶也相當的方便，在教學上也容易讓學生來進行體驗。

影片中的音樂是裡面小喇叭發出來的喔！

簡易喇叭的開放結構可以讓學生觀察到喇叭的驅動原理， 在教學過程中，我們可以觀察到喇叭前方的紙盆受到電磁鐵的驅動而產生的震動現象， 將手懸空放在紙盆的上方可以感覺到 聲音的傳送過程中空氣所產生的震動現象。

3D列印--太陽觀測器

一、目標：高年級

二、原理相關：光線直線前進、光線被阻擋而出現陰影、磁鐵異極相吸，同極相斥。

三、溫故知新：中年級在月亮單元學到月亮的移動與觀測方法，太陽該如何觀測比較方便且快速呢？

四、操作技能：操作

1.將太陽觀測器較薄那面對準太陽，直到陰影成一直線。

2.旋轉指北針，讓指針與北方字樣對準，此時投射在指北針上的陰影位置即為太陽方位。下圖為示意圖，指針尚未對準北方。

3.調整量角器上指針，讓陽光的光斑投影在指針的小板子中心位置，此時角度即為太陽高度角。

IOT物聯網 VS Kittenblock (二)

開啟伺服器後，接著要讓末端電腦(或感測器)與他連線，積木如下：

點擊積木及可與伺服器連線

如果有成功連入，會出現一行連線裝置的資訊，其中，前面ＩＤ表示電腦名稱（可以自訂），後面Topic表示你所加入的群組(名稱也可以自訂)，有加入群組才能聽到那個群組的訊息。

IOT物聯網 VS Kittenblock (一)

Kittenblock 內建了IOT物聯網的積木模組，我們可以利用這些模組，進行電腦間訊號的傳遞練習。

       首先，作為物聯網，除了末端的設備外，還需要具備一臺電腦(伺服器)來負責接收大家的訊號，這些訊號經由接收、分析或計算後，最後傳送出去給索要結果的設備(手機、平版、電腦等)。

透過使用Kittenblock，我們不須要自己安裝或撰寫伺服器所需要的程式，只要直接打開內建的功能便可以在區域網路內，開始使用物聯網!

記得正在運行後面的字串(IP位置)(每台電腦不盡相同)，其他設備都需要連線到這個位置。

軟體簡介

 ⧬⧪⧬   在教學上，我們主要使用兩種scratch作為基礎開發的程式積木。  ⧬⧪⧬

• kittenblock以scratch3.0為基礎的程式積木，內建kittenbot專屬積木，同時也內建arduino通用積木、microbit通用積木、Tello特洛空拍機專用積木......等，支援多種控制板，功能相當豐富，以下針對一些常用的功能進行介紹。

           ↑ 擴展功能中支援AI人臉辨識、語音辨識、物聯網等熱門功能。

1. wifi連線控制--kittenbot的wifi模組(esp8266核心)，可直接與電腦端一對一連線，也可以連接到wifi基地台，透過區域網路的方式來控制。換句話說，如果你有一台以上的kittenbot，將他們連接到同一個無線網路環境，控制端的電腦就可以簡單地透過kittenblock介面來控制這些在線的kittenbot。


2. 編程模式--可以將積木堆疊的結果轉換成C語言的模式，雖然在小學階段鮮少使用，但此功能可提供進入正式編程的橋梁，可作為進階學習的參考。


3. kittenbot的wifi模組也可以用在UNO板上，透過TX、RX連接方式進行溝通，很方便的是，此時也支援區網控制，一樣可以無線控制或寫入code。


4. 其他強大的功能，如IOT物聯網逐步研究中...

• mblock是以scratch2.0為基礎的程式積木，原本是mbot機器人的專用程式，但支援積木擴充，因此只要將新的擴充包放入，一樣可以利用此介面來堆疊專屬積木。特色如下：
• 

1. 內建arduino UNO等常見控制板的積木，且有許多擴充包可用，例如彰師大的Brain GO控制板。



2. 同樣也可以將積木轉換成C語言顯示。



3. 也可以進行在線控制(需燒入相對應控制板的韌體)，但燒入code一定要在USB連線下。


4. 可輸入中文(scratch2.0不行)。

BrainGO follow me!

1.設定觸發範圍 1~40公分

2.設定前進20~40公分

3.設定後退1~19公分

動動腦：

1.為什麼觸發範圍不是0~40公分呢?

2.為何前進和後退範圍間要留有間隔呢?

蜂鳴器模組練習

蜂鳴器是一種利用直流電來發出聲音的電子零件，依據發聲的方式，大致可以分為有源和無源蜂鳴器。

1、有源蜂鳴器：簡單的說只要給一個適合的電壓就會發出聲音，它的聲音音調單一、頻率固定，適合製作警報聲、提示聲。

2、無源蜂鳴器：類似喇叭，可依據輸入的不同頻率電壓訊號，可以發出高低不同的音階，可用來演奏樂曲。

⧪說明：在kittenbot的蜂鳴器積木中，7表示電線接在第七腳位，200hz表示聲音的頻率，頻率越高所產生的聲音尖銳，下面是常用的音階頻率對照表。

音階	Do	Re	Mi	Fa	So	La	Si
頻率	262	294	330	349	392	440	494
頻率(高八度)	523	587	659	698	784	880	988

現在我們利用kittenbot所附的無源蜂鳴器來彈奏一曲"小蜜蜂"吧!

小蜜蜂簡譜

kittenbot三色LED燈練習2--呼吸燈

編程要求：讓左右兩個LED燈由最亮慢慢熄滅，接著再慢慢變到最亮。顏色:紫色。

動動腦：

1、變數light在這裡扮演麼角色?一個儲存數據的容器

2、如果變數起始數值設為50，要達成一樣的效果，有哪些地方可能要修改呢?重複次數或改變量