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2025第五屆【未來教育 臺灣100】
成果展現

結合Micro:Bit與創意設計的七彩書燈程式實作課程

陳政川/臺北市陽明高中國中部教師
專案簡介

在生成式AI急速發展的時代,學生不再只是資訊的接受者,而需成為問題的探索者與創造者。為培養學生主動學習、動手實作與設計思考等能力,本專案設計了「結合Micro:Bit與創意設計的七彩書燈程式實作課程」,融合STEAM教學理念,結合Micro:bit程式設計與紙藝摺紙創作,讓學生從生活中發掘科技應用的可能。

課程以Micro:bit為主軸,透過陣列結構與模組化程式設計,引導學生操作RGB LED燈條,創造出變色跑馬燈等視覺效果。並搭配書燈製作,從美感設計到數學對稱摺紙,學生能實際體會跨領域知識如何整合運用於生活中。

為強化學生AI素養,課程亦鼓勵學生可利用ChatGPT與學習平台查找配色理論、創意書燈製作靈感,提升其資訊識讀與跨平台整合能力。最終,每位學生皆能完成一件獨一無二、具備程式控制功能的七彩書燈,並以短影音方式進行成果發表與回饋。

本課程強調:不只是學會程式,而是透過科技點亮生活、表達自我、改變世界。

專案具體內容

本專案「結合Micro:Bit與創意設計的七彩書燈程式實作課程」融合科技、工程、藝術、數學等多元領域,實踐108課綱核心素養,並因應生成式AI時代學生所需能力進行轉化與創新。以下為專案的具體課程內容與創新教學作法整理:

一、課程設計理念與背景

在生成式AI快速發展下,學生必須具備不被取代的核心能力:運算思維、創造力、自主學習、設計思考與資訊識讀。本課程跳脫傳統程式語法教學,以「生活化、跨域化、普及化」為設計核心,將Micro:bit程式與美感造型創作結合,透過七彩書燈的實作課程,讓學生從中體會科技如何應用於生活並創造價值。

二、課程單元架構與實施流程

課程共設計五大教學單元,內容如下:

1. Micro:bit模組化與陣列程式設計:學生透過雙迴圈、函式、方向羅盤模組等練習,學會結構化思維與模組化控制。

2. RGB LED燈條控制實作:學習霹靂燈、流水燈、彩虹燈等效果控制,搭配RGB色彩理解與接線練習,強化程式與硬體的整合能力。

3. 書燈造型設計與數學應用:透過觀察現有商品、分析線對稱原理,引導學生進行書燈內頁摺紙與外觀設計,融入藝術與數學元素。

4. 系統整合與作品製作:學生將程式與書燈結合,進行組裝測試,確保RGB燈條效果能隨程式正常執行,實現概念原型(Prototype)驗證。

5. 成果展示與影片錄製:每位學生需上台分享書燈特色與設計想法,並錄製30秒說明影片,上傳Padlet等平台進行作品觀摩與互評。

三、創新教學作法

1. AI輔助學習導入:在程式除錯、配色設計、美感靈感蒐集等環節,引導學生使用ChatGPT與生成式AI工具進行輔助學習,強化資訊識讀與問題解決能力。

2. 協同教學與跨領域融合:課程設計結合資訊科技、生活科技與數學教師共同備課,並將「數學對稱」、「設計構圖」、「美感造型」融入教學流程。

3. 普惠資源運用與永續設計:選用回收紙張、平價LED燈條與Micro:bit模組,建立共用教具袋(含線材、燈條、控制器),降低教學成本、提高教材再利用率。

4. 自主探究與任務導向學習:以任務解決為導向,設計書燈功能任務卡,學生依能力與興趣自由選擇燈光效果與書燈造型,強調個人創作與成就感建立。

5. 合作學習與小組回饋機制:學生以2人小組進行設計與實作,過程中記錄任務分工、設計改進紀錄,並於每階段結束後進行同儕互評與反思回饋。

6. 數位平台整合應用:透過Google Classroom進行作業繳交與程式上傳,利用Padlet進行作品展示與互評,大幅提升課後延伸與觀摩價值。

7. 多元評量與素養導向:以學習單、成果錄影、自我檢核表、同儕回饋、教師觀察五面向進行多元評量,培養學生表達、溝通與反思能力。

四、課程亮點成果與深化應用

學生不僅學會陣列與模組化程式設計,更能透過燈光設計與摺紙美學,自主完成具實用性與藝術價值的七彩書燈作品。學生作品風格多元,功能設計創意十足,如閃爍提醒燈、呼吸燈模式、彩虹跑馬等,展現學習成果具體且有深度。部分優秀作品與影片亦作為教學展示資源,用於校內社群與教師增能研習。

五、強化學生自主學習能力的課程設計

課程中特別強調「任務導向、自主探索」的學習精神。每個學生在學習過程中,不是單純依賴教師指令,而是透過「學習單」明確了解自己每階段的學習目標。學生須主動查找資訊(如RGB配色理論、Micro:bit腳位接線法)、解決程式錯誤、構思書燈造型等。這過程中也引導學生運用生成式AI(如ChatGPT)協助除錯與創意發想,培養主動提問與資訊整合能力。課堂上學生可以自由選擇進行程式邏輯設計或書燈摺紙創作,教師則提供學習資源包與技術支援,確保每位學生皆能依照自身步調前進與完成任務。最終,每位學生皆需為自己的作品錄製影片並說明,展現完整的學習歷程與成果。

六、課程普及化推廣與師生反饋

教師透過公開課與校際社群進行教學分享,並於臺北市各大自造教育與科技中心(如石牌、北投等)協助進行教師增能與學生營隊推廣實施課程。學生回饋普遍反映「做中學、玩中學」的模式最能激發興趣與自信心,並產生對程式學習的長期正向態度。

成果與效益

本課程推行至今,累積執行超過三屆(八年級)、5場學生營隊、3場教師研習,學生參與人數逾4百人。課程成果豐碩,兼具技術實作、創意展現、素養培育三大成效,具體成果與效益說明如下:

一、學生學習成果多元豐碩

透過程式設計與燈光控制結合,學生完成專屬個人創作的「七彩書燈」。作品不僅可用於造景藝術照明,更展現學生對色彩搭配、LED控制邏輯與創意造型的整合能力。作品類型豐富,包括呼吸燈、閃爍警示燈、節奏燈光模式等,體現其模組化與運算思維的應用能力。此外,每位學生皆須拍攝至少30秒功能影片,並完整說明燈光設計邏輯與操作方式,落實學習成果的數位表達與記錄能力。

二、學生核心素養明顯提升

根據學習單、自我檢核與回饋表分析,多數學生在課程後表示「對程式不再陌生,甚至開始喜歡上寫程式」,並認同「原來生活中也能用程式做出實用的東西」。課程設計強化系統思考與問題解決能力,學生需針對燈光需求進行設計、測試、除錯,最終整合成品。透過合作製作與小組互評,亦同步培養溝通表達、分工協作、同儕回饋等軟實力。

三、學生學習動機與成就感顯著

課程以任務導向學習為主軸,讓學生依照個人能力與節奏進行學習,教師提供單元學習單,鼓勵學生挑戰進階設計。課堂觀察與訪談顯示:學生不僅專注投入,還會在課餘時間進行書燈設計、詢問AI與同儕進行修正,展現高度學習動機與自我挑戰精神。成果發表時,學生分享作品時神情自信、說明有條理,展現明顯的自我效能與表達能力進步。

四、教師教學專業與教材擴散性提升

教師透過本課程教案設計歷程,參與臺北市科技領域教學創新徵件及技職教育100等計畫,相關內容亦曾於臺北市與桃園市教師增能研習中分享,提升教學專業能量與校際擴散效果。教材結合低成本、高重製性素材,具備教案模組化與可移植性,已授權多所學校進行再製應用,為課綱核心素養落實提供具體實踐方案。

五、長遠影響:奠基AI時代素養與創新潛能

面對未來生成式AI廣泛普及的學習環境,本課程已提前培養學生與AI共學、跨域創作的能力。學生在課堂中會詢問AI如何撰寫某段燈光邏輯程式,或參考AI建議進行色彩設計,這樣的學習模式已悄然轉變「人教AI」為「AI輔助人」的雙向學習關係。更重要的是,課程強化了學生對生活問題的感知與創新回應能力,使他們不僅是學習者,更是未來世界的設計者與改變者。

影響力及擴散性

本課程具高度可擴散性與實踐力,已於臺北市多所學校推廣實施,包括陽明、北投、石牌等校,並曾在臺北市與桃園市教師增能研習中公開授課範例。本課程另類優點,即是使用低成本材料,具可複製性與在地化彈性,便於不同地區教師導入教學。學生作品與教學影片公開分享,激發校內師生創作熱情,更已延伸應用於營隊與彈性課程中,展現未來教育實踐的落地力量。