生活科技這堂課：實作課程怎麼教、如何學，一本搞定！

★學生必修，老師必看！科技領域第一線教師聯合推薦
★第一本專為12年國教撰寫的生活科技全方位實作教學書
★學生自學、親子共學最佳指南，也是最佳教學參考 
 
12年國教上路，「生活科技」納入國高中必修！
生活科技這堂課，學生該怎麼學、老師又該怎麼教？
跟著本書的腳步，帶您一起找到學習的解答。
　本書由建國中學生活科技科趙珩宇老師編寫，結合多年來的教學與單元實作開發經驗，有別於坊間教材類書籍死板的內容，著重從思考到實踐的過程，以及學習與教學時的互動性。
 
3大重點：
☆創意設計與製作
☆電子電路設計製作
☆單元整合式實作
 
透過本書，您可以學到：
◇認識材料與加工工具――自製益智魯班鎖、療癒木書架
◇了解機構、機件、機架――打造出能動起來的創意機構玩具
◇認識基礎電子迴路及焊接――製作小小手電筒等生活中的電子裝置
◇認識常見電子元件――製作翻轉燈、手機補光燈及超好玩震動小蟲
◇整合電路與機構――打造自己的第一臺線控機器人
◇認識3D列印與雷射切割――進一步提升數位自造力
……以及更多激發創意的實作訣竅與延伸應用！
 
　書中更詳細介紹各種材料、工具的取得方式，可說是學生自學、親子共學的最佳指南，教師也可以參考本書內容規劃自己的課程，建立起有系統的教學方式。
　本書不只是孩子認識科技領域的最佳入門書，也是父母和老師帶領孩子探索科技的最佳參考書。讓「科技」不再只是紙上的內容，而是能夠實際應用於解決問題，讓孩子真正吸收、一生受用的知識。
 
本書特色：
◎第一本專為12年國教（108課綱）撰寫的生活科技全方位實作教學書。
◎內容涵蓋基礎操作到進階整合，完整銜接高中生活科技課程。
◎清楚步驟導引＋圖片解說，帶領孩子循序漸進完成各種實作單元，不再害怕挑戰。
◎收錄常見材料取得方式與全臺創客空間介紹，讓科技實作更加觸手可及。

趙珩宇 Henry Chao
師大科技系畢，現任建國中學生活科技科教師。
108年新版國中生活科技教科書（翰林版）共同作者，科教館《科學研習月刊》編輯委員。
 
活躍於臺灣科技教育圈與創客社群，為FabLab Taipei和OpenLab Taipei社群成員，長期投入STEM、科技教育與自造領域之研究與教學現場。曾任大愛電視臺《生活裡的科學》節目顧問、永春高中生活科技科教師，並曾接受《親子天下》專訪。
 
目前經營「珩宇老師的生活科技網站」（livingtech.education），持續推廣科技教育教育。著有《動手入門OnShape 3D繪圖到機構製作》。

推薦人
邱文盛／花蓮縣教育網路中心輔導員
蔡懷文／新竹高商教師

 

前言：生活科技課——化創意為現實的最佳途徑
　過去九年一貫的教育體制中，在生活科技課程被納入於自然與生活科技領域中、無法體現其重要性的情況下，課程逐漸式微，價值也屢受懷疑。大家始終搞不清楚：「生活科技」這門課，到底是在幹嘛？不過，隨著108課綱將生活科技與資訊科技共同組成科技領域，以及2015年起教育部對創客運動的支持，讓生活科技課程再次受到各界關注與重視，並得以有了正確的定位。
 
　所以，到底什麼是「生活科技」呢？「生活科技」其實就是一門結合「生活」與「科技」的課程。透過這門課，學生應該要能學習到身邊常見的材料特性、工具使用方式，以及事物是如何發明等等；並要能在課程中激發創意，使自己的想法得以化為現實。
 
　為了讓孩子認識這個世界，我們在課程中帶領他們使用質輕又方便切割的白木製作益智魯班鎖；透過讓學生製作自己的木製書架，認識紐松所具備的的溫潤質感，以及木作的溫暖之處；讓學生認識金屬角件、螺絲，感受堅硬冷冽的金屬材料是如何支撐世界；再更進一步，帶領學生進入如同魔術般的電子領域，透過每個觸碰、每個感測，讓枯燥的電路變成有趣的互動元件，並讓每位學生都能掌控操控元件的能力，搖身一變電子魔術師。
 
　為了將想法化為現實，機具的安全操作與認識也是生活科技課程中很重要的學習項目。孩子在七年級的課程中會學習到如何安全地使用美工刀、手線鋸等加工工具；在八年級則進階到電動工具如：線鋸機、電烙鐵等，並搭配夾具等輔助工具來完成自己設計且希望製作出的作品。
 
　透過循序漸近的課程規劃，學生能在九年級開始嘗試探索單元整合式實作，用以銜接高中課程中的機電整合與工程設計的專題實作。除了能更深入地進行作品設計與製作，也能挑戰各類型的機器人競賽或是發明、科展等多元的競賽成就，並藉此探索自己學習生涯中與大學工程領域相關的能力。
 
　在我於國高中的任教經驗中，學生若能在國中時正確地學習生活科技之相關知識技術，在高中生活科技中課程也會有更佳表現。有良好基礎能力與思考能力的學生，不但能立即掌握生活科技課程之教學目標，也能夠在自己的作品中呈現多樣化的創意與巧思。而這除了在學生的課業或學習成就上能提供更高的加分外，也能協助他們建立更優良的學習歷程檔案，為未來的大學推甄等升學管道中提早做好準備。但在大多數情況下，基於各種因素，有許多學生在國中三年中都無法接觸到正確的生活科技課程，或是課程安排本身無法引起學生共鳴，因此造成了他們在高中課程中學習狀況低落，甚或無法跟上進度的狀況。
 
　因此在本書中，我依照國中課程之學習脈絡設計不同的實作活動，提供一般學生、家長、教師或是自學學生進行參考。學生可以依照裡面的單元嘗試製作，並參考後面的小問題思考這樣的作品能做出什麼變化？家長也可以和孩子一同製作作品，透過實作了解孩子對活動的想法，拉近親子關係。
 
　以教學面來說，個人認為生活科技的實作課程並非只是單一作品的製作，應是能與生活各面向進行結合的一項實作活動，旨在透過活動中激發學生對生活創造的多方想像。因此在本書中，我也會依據自己的教學經驗，在每個章節中提出教學的情境引導設計方式，教師可以直接透過這些情境引導，將書內單元用於課程；並配合學生的興趣，提供學生更活潑、更貼近生活的生活科技課程。
 
　不管正在閱讀本書的您是學生、家長，或是教師，都希望本書能發揮作用，為您帶來科技領域的學習新契機。

前言
如何使用本書
 
PART 1　創意設計與製作
第1課：基礎手工具介紹與操作――實作1：益智魯班鎖
第2課：電動工具介紹與操作――實作2：療癒木書架
第3課：認識機構與結構――實作3：創意機構玩具
 
PART2　電子電路設計製作
第4課：認識基本迴路與焊接――實作4：小小手電筒
第5課：認識電路方向性與開關――實作5：LED 翻轉燈
第6課：各類電阻介紹與三用電表操作――實作6：DIY手機補光燈
第7課：認識電池、電容與馬達――實作7：震動小蟲機器人
專欄：電子工具與常見材料購買方式
 
PART3　單元整合式實作
第8課：電子迴路與機構設計整合――實作8：線控機器人
第9課：3D繪圖與3D列印――實作9：我的第一個3D物件
第10課：平面繪圖與雷射切割――實作10：雷射切割特色名牌
 
附錄：全臺創客空間介紹

第6課　認識各類電阻與三用電表操作
學習重點
1. 了解電路中電壓、電流與電阻扮演的角色。
2. 認識身邊常見的電阻。
3. 基本三用電表操作。
4. 創意思考與發想。
　前面我們學習了如何控制元件的開關，但如果要對我們的作品進行細微調整，要怎麼樣才做得到呢？接下來就要教大家認識及使用各種電阻，並學習如何操作三用電表來檢查電路，進一步掌握電子電路相關知識！
 
認識電壓、電阻與電流
　在電磁學中，「電阻」指的是一個物體阻礙電流通過的能力。日常生活中的物品都存在著電阻，只是大小各不相同。例如：用電線連接電池和燈泡時，燈泡會亮起；但如果用沾了食鹽水的手碰電池和燈泡，燈泡亮起時的光線就會變得比較暗；如果用乾的手指拿著電池和燈泡，燈泡就不會亮——這是因為身體表面、食鹽與電線上雖然都有電阻，但是乾的手指的電阻值比電線與沾濕的手來得高，而食鹽水的電阻值又比電池來得高，因此會造成燈泡亮起時的差異。其他如絕緣手套、塑膠、木頭等，都是電阻值比較高的材料。
　我們實作作品時所說的電阻（完整名稱為電阻器，日常生活中通稱電阻），則是一種具有特定電阻的電子元件，可以在電路中發揮產生阻力的作用。但是，一個好好的電路，為什麼需要加上阻力呢？這部分我們就要回顧一下基本電路了。前面的章節中介紹了電池與基本電路，電池可以提供電壓，接好的電路則會因為電池的電壓產生電流。我們可以將整個電路想像成水從瀑布上傾瀉而下，當瀑布愈高時，沖下的水流就愈急；反之，瀑布趨緩時，水流就愈慢。
　但在很多時候，強力的水流會對日常生活中的物件或是環境造成損害，例如颱風時的土石流，就會將建築物或是道路衝垮。在電器中也是一樣的狀況，當電流太大的時候，電器往往就會因為電流過大而燒壞，因此就會需要將電流降低來保護電子元件；這時用來協助我們降低電流的，就是電阻了。
　電阻（值）、電流與電壓之間存在一個簡單的數學關係，就是V=IR，即電壓等於電流和電阻相乘。所以我們也可以直接透過這個數學式來了解電流和電阻間的關係，它們就像是兩位玩蹺蹺板的同學，一位降到地上時，另一位就會升到空中。
 
認識常見的電阻
　我們在學校及日常生活中常見的電阻有下面幾種，分別是：精密電阻、可變電阻、光敏電阻、熱敏電阻以及水泥電阻。接著就來細看它們有哪些差別吧。
 
精密電阻
　精密電阻是我們在課程中最常使用的電阻，這類型的電阻上面會有一條條的顏色，這些顏色是精密電阻的色碼表，我們可以透過顏色的排列來判讀電阻數值，挑選所需的電阻來完成電路。
 
可變電阻
　可變電阻是一種可以依據需求調整電阻值的電阻，上面多半會有可旋轉的部件或是滑動的滑桿，可以透過移動這些組件改變電阻值。常見的地方如：可旋轉調整亮度的檯燈、調整音量大小的音響等。
 
光敏電阻
　光敏電阻會因為光線的明暗而使電阻值產生改變。你可以觀察看看家裡的小夜燈上面是否有一顆小小的感光處，嘗試用手把它遮起來之後，小夜燈就會發亮囉。
 
熱敏電阻
　熱敏電阻和光敏電阻一樣，會因為環境改變而使電壓產生變化；但熱敏電阻則是因為溫度而產生反應。我們身邊有顯示溫度功能的物件，多半都會有熱敏電阻在裡頭。
 
水泥電阻
　水泥電阻是我們身邊最奇特的電阻，這種電阻可以承受高溫或是有特殊腐蝕物質的環境。你可以看看車子或是一些產生高溫的燈具，在裡頭或許找得到這種元件唷。
 
認識與操作三用電表
　三用電表是一臺我們在做電子實驗時很常使用的「測量工具」，用來讓我們了解手中的電子元件與電路的狀態。你可以將其視為電子元件專用的Google 翻譯，我們可以透過它來了解電路所要表達的內容。 過去所使用的三用電表多屬指針類型，但現在我們所見到的三用電表已經多半是電子式的了。兩種電表都有各自的方便之處，大家可以選擇喜歡的來使用即可。在前面介紹了許多不同的電阻後，大家是否好奇：手上拿的電阻數值到底是多少呢？這時，只要使用三用電表就可以迅速地得出答案了，下面就一起來看看三用電表要怎麼使用吧。
 
確認電路是否導通
　三用電表上面有很多指示區域，以簡單的電路而言，最方便的功能就是可以用來測試電路是否有連接在一起，或是有沒有在使用時不小心斷掉了，並找出斷掉處。
　先拿出一顆開關，將三用電表的探針接上電表上的腳座，然後將轉盤轉到電路測試檔位。將兩支探針接到開關的腳上並按壓或撥動開關，會發現將開關撥到ON的時候，三用電表會發出聲音，這就是電路接通的意思了。
 
測試直流電壓
　將三用電表撥到直流電壓檔位，然後將探針接到要測量的物件上，在這邊我們先用電池做測試。首先將轉盤調到直流電壓檔的20V的地方，再將探針接到3號電池上，就可以讀出電壓是1.49V囉。
 
小提醒：測量電壓時，如果不知道測量物的實際電壓，應該先從高的電壓檔位開始測試，以免電表燒壞。 雖然3號電池包裝上標示的電壓是1.5V，但新電池的電壓範圍會是在1.45V～1.65V 之間，因此測出來的電壓不會是1.5V。你也可以試試看其他9號電池。

測試電流
　前面談到了電路裡面有電流，但電流不像電壓有電池、電阻有看得到的電阻（器），到底要如何知道它的大小呢？在測量電流時，我們就像是把手放進流動的水中，感受它的流動強度；因此測量電流首先的條件就是電路已經是導通的狀態，這樣才會有電流。操作時我們先將要測量處的電線分開，將三用電表轉到電流檔位，然後將探針接到我們剛剛分開的 電線區域，接上後就可以讀取到數值囉。
 
測試電阻
　最後終於來到了測試電阻的階段。測試電阻時要將三用電表調至電阻檔位進行測量。在這邊請注意：如果調的檔位太小，電阻值會直接顯示1；如果檔位太大，則會顯示0。我們在做電阻測試時，操作是由電阻值小的往大的檔位調整，這點和其他兩種數值的測試方式不同，操作時要特別注意。
 
小提醒：測量電流時，一樣從電流大的檔位來做測量，因此檔位順序為：200m>20m>2m
 
其他測試
　有的電表上面還會有二極體腳位測試、電晶體腳位測試、頻率測試等功能。因為每家廠商製造的三用電表都不一樣，因此在購買三用電表後可以仔細的閱讀裡面的使用說明書，好好了解手上的測試工具有哪些功能唷。