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圖 新聞投稿
2023-01-03
臺師大跨界合作辦理科技部科普活動 運用數學解決工程問題
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活動參與貴賓及全體助教與學生
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科技系丁玉良老師和總負責的陳宛忻同學介紹活動內容。
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課程之初引入工業安全情境問題,與生活做連結,接著透由讓學生實際操作機械手臂,從工業安全的角度觀察並思考手臂可能有哪些問題。
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講述課程結束後進入小組蒐集線索環節,透過鷹架式線索一步步思考該如何解決課程之初所提出的問題,蒐集線索的方式為透過科技系同學設計製作的手機AR app掃描卡牌。
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講師徐翊堯與同學們互動,引導學生從科技系同學設計的APP中獲得線索。
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某些線索給出的問題需結合實體機械手臂來思考,圖為講師使用機械手臂向同學提問並說明線索涵義。
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同學們自行參閱說明書及影片組裝機械手臂。
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活動結束後同學們用過程中製作的學習單上台分享成果及心得。

臺師大科技應用與人力資源發展學系承辦科技部的科普計劃,計劃名稱為「運用機械手臂協助中學生導入STEM整合思考之科學思維」。該計畫乃基於108課綱注重學生將學科知識與自身態度融會貫通,其中生活科技課程重視培養「做、用、想」能力。為打穩孩子學習基石,進而強化就學競爭力。

國立臺灣師範大學特別與新北市教育局與清水高中、台灣知識庫、中華未來學校教育學會合作,12月24日共同辦理「運用數學解決工程問題」科普活動。以工業4.0自動化工廠為學習情境脈絡,發展機電整合機械手臂課程教材,幫助同學有效運用數學進行實務工程設計,在自動化工廠建置擬真問題中迎刃而解。

此次科普活動的特色之一,是結合學習歷程檔案。由於108課綱科技領域在大學多元入學「個人申請」中,有高達五百多個頂尖系所於學習歷程檔案中,參採科技領域學習成績。因此,本校特邀台灣知識庫學習顧問事業群宋德瑞老師,不藏私分享如何將「科普學習歷程與成果製作」精修成為亮眼學習歷程檔案,同時介紹《學習歷程檔案一點通》工具書,聚焦個人興趣志向、學習目標並優化學習檔案內容,幫助學生事半功倍。本次科普活動共有30名新北市清水高中同學一同參與,賴來展校長表示「科普活動結合學習歷程檔案教學,以及課程產出可以對準學習歷程檔案內容,貼合學生未來理想校系」。

本次科普活動與會來賓國科會應用科學教育學門副召集人黃天麒教授點出三個重點,「未來需學習科學與技術基礎技能硬實力、GPT人工智慧技術在全球興起,創新與創意能力的培養將更為重要,而STEAM教育亦重視人文溫度與軟實力的提升,未來將會持續落實推動工程教育」;臺師大科技系丁玉良系主任也指出,「這次特別再結合學習歷程檔案說明,讓課程內容更完整」。

新北市政府教育局張明文局長説「臺灣在全球科技市場相當有競爭力,新北市也致力於培養更多資訊工程人才,這次活動結合產官學以及民間團體,希望同學從小進行扎根教育」。台灣知識庫董事長丘昌其則表示「數學就是STEAM教育中的M,數學是解決工程問題的核心,透過科普活動可以與生活連結,有別於過去僅用於解答考試題目」,強調這也是素養教育所注重運用知識解決問題的核心。

負責此次活動的科技系陳宛忻同學說明,這次活動以專題式學習的方式進行,並用高中生活科技強調的「工程設計流程」作為活動架構,結合工業安全的情境,讓學生體驗系統性解決問題的過程。由於僅有一天6小時的時間,因此在第一個步驟—定義問題時,選擇讓學生先直接操作機械手臂體驗並引導他們觀察與思考問題;接著進行第二步驟—蒐集資料,此處改以講述的方式教學生解決問題需要知道的機械手臂相關知識;步驟三和四的發展及分析解決方案則製作成一步一步的線索,讓學生在遇到瓶頸時能夠依據各自的情況選擇是否進一步拿線索提示,有問題也能直接尋求關主協助,而有能力自己解決的也能自由發揮。這次清水高中的同學們在蒐集線索和組裝機械手臂時非常投入、樂在其中,給她們很大的鼓勵,同時也讓大家看到教學活動可以再調整改良的地方,繼續加油!

在這次活動中,擔任講師的徐翊堯同學表示,如何引導高中生在取得線索的過程中,深化對知識的了解是很重要的目標。而此次科技系同學設計手機app,讓學生必須要掃描圖片才可以獲得線索,並且也加入次序的概念到線索的取得過程,像是必須逐步掃描線索,而這也能使學生由淺而深了解科技知識。

徐翊堯講師表示,在此研習課程的學習中,完成作品、組裝機械手臂固然重要,但如何以工程家的思考來解決問題也是我們關注的重點。有些學生雖然沒能達成最後用數學解決工程問題的任務,但他們卻對以系統性思考解決問題有更深入且實際的了解,最後分享成果及心得。當遇到問題時,工程的專家並不會沒有頭緒的解決問題,而可以從系統的概念來思考。當發現機械手臂的馬達,也就是輸出端的動作有異常時,要先從檢查程式、透過傳輸線灌入程式這樣的輸入端開始,再到Arduino板、擴充板這樣的處理端來逐步偵測,方能循序排錯,完成目標。

臺師大科技系以科技產業應用為主體,學生藉由各類課程,進一步了解臺灣科技社會之結構與探討其內涵,同時透過設計、製作兼備的教學模式,深入了解該產業之工作程序。為符應108課綱科技領域課綱精神與內容所需,培育更多素養師資與素養課程開發,以建構更完善之學習環境。(資料來源:科技系 / 編輯:胡世澤 / 核稿:胡世澤)

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