[教育時光機 EP3] 程式教育的興起 - S4A x 世足賽

隨著資訊科技不斷地蓬勃發展，電腦與電子白板逐漸普及於校園中。面對數位化時代來臨，人們就必須要懂得程式、邏輯語言才能妥善運用科技，全球因此興起程式學習風潮。
台灣108課綱也加入程式設計課程，也意味程式設計未來將是每個學生的「基礎能力」。而相信當初剛接觸程式設計課程的你，一定會記得這隻小貓咪，他正是知名的程式軟體 - Scratch。

「Scratch」是麻省理工學院開發的程式開發平台，適用於全年齡層使用者。即便使用者從未學過程式語言，通過拖曳預先設定好的積木式程式方塊，堆疊出指令，從而完成程式撰寫。
由於其簡單好上手的特性，使其成為台灣眾多國小的教學軟體，至今仍有許多校園將此做為基礎課程。

今天就讓我們使用智高#1204R - S4A編程體驗工作坊，搭上依照Scratch為基底的「S4A」開發平台，一同製作出迷你版的世足賽，讓編製成一個課程吧！

◆課前準備（10分鐘）

1、 與學習者介紹S4A軟體功能，建議於課前事先安裝測試，以確保所有電腦皆可正常使用。

S4A全名為Scratch for Arduino，是Scratch 的修改版本，利用拖曳積木的方式把Scratch跟Arduino(微控制電路板)功能結合。

2、準備模型所需零件，右下角守門員造型可自行設計。

◆示範模型製作（20分鐘）

可參考以下組裝步驟將模型一步步組裝。

步驟1：將兩個15孔長方框與5x13超長方框結合，如圖所示。

步驟2：將兩個3孔超長條與5孔超長條結合，並依序放上兩個短結合鍵與兩個15孔超長條，如圖所示。

步驟3：將步驟1與步驟2結合，完成射門平台。

步驟4：將一個15孔長方框、兩個5x13超長方框、一個15孔超長條依圖示結合。

步驟5：將步驟4與步驟3結合，完成球門。

步驟6：於180度伺服馬達上連接兩個十一孔長條，並裝上守門員。
※兩個十一孔長條之間請以軸扣鍵連接，勿使用結合鍵！

步驟7：將守門員放置於球門上。

步驟8：將IR感測器與5孔超長條結合。
※務必使用IR感測器，勿使用光感測器！

步驟9：將IR感測器放置於前門側邊長框中，其位置會影響判讀時間。

步驟10：放置智高創客主控盒，將180度伺服馬達連接至D8孔位、IR感測器連接至A4孔位。

步驟11：打開S4A軟體並編寫下列程式。

程式邏輯：
如果IR感測器(Analog4)感測到球接近，將會等待0.27秒後轉動180度伺服馬達(motor8)，使守門員左右來回擋球。
其0.27秒緩衝時間可自行調整，若球速較快則減少秒數，若較慢則增加秒數。

◆學生製作模型與遊玩（20分鐘）

1、 讓學生自行組裝世足賽模型，教師適時提供協助即可。

2、 完成的學生可開始遊玩，並記錄10球中踢進了幾球，亦可調整緩衝時間或改造守門員造型以增加難度。

◆總結與收拾（10分鐘）

1、 教師可於課程最後進行總結，講解本模型之連桿與紅外線感應原理，並延伸出足球賽規則，例如：互射十二碼PK賽等。

2、 請學生拆解模型、分類並正確歸位，須提醒學生使用扳手拆除零件而非硬拆。

◆科學原理

此模型使用的科學原理為「連桿」與「紅外線感應」。

連桿是由兩組或更多的槓桿連接在一起所組合而成的，主要的功能為運動型態與方向的轉換以及傳遞機械能，本課程運用於守門員與180度伺服馬達。

紅外線感應利用人體或物體遮擋到紅外線發射的範圍造成反射，觸發紅外線的電磁閥，同時啟動我們所設定的動作，常見的生活應用有自動沖水器、感應式水龍頭、乾洗手、烘手機等。

◆後記

多數人總會有程式是複雜且困難的迷思，其實現在市面上有非常多程式設計軟體，皆有針對新手設計直覺好上手的功能與介面。
在編寫程式的過程中，能培養我們良好的心智（耐心）、表達（與電腦溝通的能力－程式概念）以及邏輯思考能力，實屬數位時代必備的「第三外語」。

教育時光機已正式進入到程式教育領域，讓我們一起期待接下來的冒險吧！

關鍵字參考：

程式教育、Scratch、S4A、Arduino、連桿、紅外線感應、世足賽、互射十二碼

課綱參考：

科-J-A3 利用科技資源，擬定與執行科技專題活動。

運 t-IV-1 能了解資訊系統的基本組成架構與運算原理。

運 r-V-3 能利用程式語言表達運算程序。

資 P-IV-1 程式語言基本概念、功能及應用。

資 S-IV-1 系統平台重要發展與演進

#Gigo智高   #學習實驗室    #趣味實驗室    #Gigo Lab