核心概念與技能
Concepts- 設計思考：同理 → 定義 → 構想 → 原型 → 測試 → 迭代
- 材料選用：紙板、壓克力、3D 列印件、導線、黏著件
- 工具操作：剪裁工具、螺絲起子、熱熔膠、簡易手工具
- 程式基礎：變數、資料型態、條件、迴圈、函式、事件驅動
- 資料擷取：感測器讀值、去雜訊、門檻值/平均值判斷
- 控制策略：PWM 控制、非同步事件、狀態機思維
- 專題協作：分工、版本管理（命名規範）、簡報與展示
Python 語言初級與創客實驗
程式語言 Python 作為主要學習內容，並結合 micro:bit 實作
#生活科技
#Python
#micro:bit
#實作導向
單元簡介
本單元以 Python 作為主要程式語言，結合 micro:bit 感測與控制，透過設計思考流程從需求發掘、構想發展、原型製作到測試改良，完成可解決生活問題的互動小裝置。 內容涵蓋感測（光線、溫度、加速度、磁力）、傳動（伺服馬達、蜂鳴器）、控制（條件、迴圈、函式、事件）等核心能力，培養跨域整合與問題解決素養。
重要元件與原理（感測／傳動／控制）
Hardware感測（Sensors）
- 光感測：micro:bit 光線值判斷環境明暗（自動夜燈）。
- 溫度感測：板上溫度近似環境溫度（需校正與平均）。
- 加速度計：偵測搖晃、姿態與步數（閾值觸發事件）。
- 磁力計：羅盤方向（需校正，受金屬干擾）。
- 外接數位/類比：土壤濕度、超音波測距等。
傳動（Actuators）
- 伺服馬達：角度控制（PWM），適合門閂、指針。
- 直流馬達：連接馬達驅動模組，注意供電與反電動勢。
- 蜂鳴器/喇叭：產生提示音或旋律。
- LED 陣列：5×5 畫面輸出、圖示與即時回饋。
控制（Control）
- 事件驅動：按鍵 A/B、搖晃、朝向、計時器。
- 決策邏輯：if/elif/else 與多重條件。
- 迴圈：while/for 形成持續監測與更新。
- 函式封裝：提升重用性與可維護性。
- 狀態設計：以狀態機切換系統模式。
實作範例：智慧花盆監測 × 夜間補光
Project功能：偵測土壤濕度與環境光，顯示圖示並在夜間開啟微光 LED，提醒澆水。
- 需求與構想：定義指標（濕度門檻、夜間判定值）。
- 電路連接：土壤濕度模組接類比腳、LED 接 P0（加限流電阻）。
- 程式撰寫：讀取類比值 → 平滑處理 → 判斷 → 輸出。
- 外觀製作：3D 列印支架或紙板固定，確保可維修性。
- 測試調校：於日/夜、乾/濕情境下微調門檻。
流程參考（偽碼）
# 初始化
門檻_濕度 = 450
門檻_光線 = 100
while True:
濕度 = 類比讀取(P1) # 土壤濕度
光線 = 讀取光線() # 0~255
濕度_avg = 移動平均(濕度)
if 濕度_avg < 門檻_濕度:
顯示圖示("需要澆水")
else:
顯示圖示("OK")
if 光線 < 門檻_光線:
LED(P0, 開) # 夜間補光
else:
LED(P0, 關)
延遲(200ms)延伸應用（跨域整合與日常解決方案）
Extension- 安全提醒：瓦斯偵測（外接氣體感測）＋ 蜂鳴器警報。
- 節能管理：日照監測與窗邊小風扇自動啟閉。
- 健康促進：久坐偵測（加速度）＋ 定時伸展提醒。
- 校園應用：教室環境指標儀（溫度/光線/噪音）。
- 資料視覺化：序列埠傳回電腦，以 Python 產生圖表。
跨科連結
STEAM- 數學：門檻值、移動平均、比例與標準化。
- 自然：能量（馬達功率）、材料強度與熱影響。
- 資訊：資料結構（陣列/串列）、事件與中斷概念。
- 設計：人體工學、界面圖示設計、材質選擇。
- 公民/社會：智慧城市、節能減碳與永續議題。
常見迷思
Myths迷思 1：micro:bit 功能單一、只能玩玩
實際可外接多種模組（超音波、氣體、RFID），並與 Python 生態（資料分析/視覺化）整合，具延展性。
迷思 2：感測數據一定精準，不需處理
感測值受環境與雜訊影響，需透過平均、校正與門檻回授調校。
迷思 3：程式越長越厲害
良好結構（函式化、模組化、註解清楚）與穩定度才是重點。
迷思 4：馬達直接接在板子上即可
需驅動模組與獨立電源，並注意地線共參考與保護措施。
實作範例：姿態偵測 × 防摔提醒小幫手
Project功能：偵測背包或箱體傾倒時發出聲光提醒，培養事件驅動與狀態設計。
- 讀取加速度向量，計算 Pitch/Roll。
- 設定傾斜門檻與延遲去抖動。
- 觸發蜂鳴器與 LED 陣列圖示。
- 按鍵 A 解除警報，B 進入靜音模式。
步驟提示
- 以函式 is_tilted() 封裝傾倒判斷。
- 用 last_trigger 變數與時間比較避免重複觸發。
- 將「警報中 / 待機 / 靜音」以狀態枚舉管理。
學習提醒 & 安全倫理
Badge- 電源安全：馬達外接電源與地線共參考。
- 資料倫理：不蒐集不必要的個資，告知使用目的。
- 可維修性：用螺絲與插接式連接，降低維修成本。
- 記錄檔：以序列埠回傳資料，利於除錯與驗證。
