清華大學跨領域科學教育中心團隊與臺中市天主教私立衛道高級中學於暑假期間精心安排設計為期兩日(8月22~23日)的數位科技實驗探究營，課程包含機電整合、邏輯訓練、程式編程、高中物理實驗等多元學習的內容，更讓同學透過電路探究物理，兩天的課程讓同學直呼有趣好玩，課程的最後更有同學表示「以前上課很討厭電路學和程式設計，現在因為清大的課程讓我變得很喜歡這些東西。」

圖一、此次營隊活動海報

首日課程的內容為基本功的扎實訓練，先讓同學們了解微控制器的基本原理、硬體限制、操作方法之後，再透過簡單的電子元件與微控制器相互結合；因此，一開始先以程式控制LED的亮暗，讓學生們思考如何做出平交道的閃爍燈號以及像是紅綠燈號誌般可輪流變換燈號的程式，下一步開始介紹蜂鳴器內部構造與其工作原理，學生了解音頻的知識後，緊接著將音調的語法介紹給大家認識，進而讓同學們能寫出一首自己喜歡的曲子並撥放出來。時間接近中午，同學們從一開始的LED燈控制到蜂鳴器演奏歌曲，一步一步的、循序漸進的進入自動控制的世界。

圖二、課程開始介紹Arduino

接著下午課程進入較深層的部分，介紹各式按鈕開關的差異性與認識麵包板與如何透過色碼表判讀電阻的阻值，並利用免焊電路板來串接不同的電子元件及透過序列埠視窗觀察按鍵模組與開關的數位訊號變化，讓同學們體悟到相同的元件會因為電路設計的不同而產生不一樣的結果，讓每位學員都驚呼不已。

圖三、學員正在第一次接觸程式語言並學習控制LED蜂鳴器

當學員們逐漸認識各種基本元件後，為了能夠融會貫通今天所學的課程內容，我們進入了需要運用到大量元件組合而成的按鍵鋼琴的終極挑戰，一開始同學們看到一堆按鍵與大量的跳線時眉頭都皺了起來，似乎沒有什麼信心可以自己製作出一台按鍵鋼琴，但在講師及助教的引導下，同學們陸續完成發出Do、Re、Mi三個音階，而後速度快的同學也在今日結束前完成自己的按鍵鋼琴，並以兩手聯彈的方式演奏歌曲給老師與助教欣賞。

藉由大量的按鍵開關電路組裝及不同程式的整合，讓同學們初步認識了機電整合的概念，看似很艱澀的名詞，實際一步一步操作起來並不難!相信今天參與的每位學員都收獲滿滿；另外，參加課程的學員裡有10位女學生，她們一開始想像的程式語言與機電整合領域是艱澀且毫無樂趣的，但是在經歷今天的課程之後，對於自己能打造出一台按鍵鋼琴感到非常不可思議，原來程式語言的學習不分男女老幼，只要有興趣，誰都可以是創客大師。

圖四、學員製作成品「按鍵鋼琴」

第二天一開始講師先帶領同學們複習昨日的「按鍵鋼琴」作品，確保每位學員都有跟上上課進度後，開始進入重磅課程，首先介紹檢流計、指針式三用電表使用方式，進而介紹數位式三用電表的功能及注意事項，並請同學以Arduino UNO板提供5V電壓作為電源，實際測量串並聯電路的電壓、電流與電阻值，同時也請同學驗證歐姆定律。當同學們好不容易完成電學的測量後，講師緊鑼密鼓的引導同學進入運動學課程，開始學習有關運動學的基本知識，像是如何測得物體的運動，讓學生們使用「對射式紅外線感測器」以及「反射式紅外線感測器」搭配滑輪器材來認識運動軌跡量測的設備原理與設計方法，並透過公式得到加速度，藉此驗證著名的「牛頓第二運動定律」。雖然這部分課程對大部分同學來說稍微難懂且硬了點，但是當進入到滑輪操作實驗時，同學們的臉上又出現好奇又驚喜的表情，因此、打鐵要趁熱~~，講師提出問題要讓同學們思考如何透過這兩種紅外線感測器製作人流管制系統，講師刻意提出了許多不同的狀況題讓同學思考該如何用程式邏輯去解決，同學間透過互相討論激發創意想出各式各樣的解決方法，一時間教室裡充滿了同學互相討論以及想出好方法的驚嘆聲。

圖五、學員進行運動學實驗

再來下午就是兩天課程的重頭戲，超音波測距儀的製作，先讓同學自我嘗試如何將距離顯示於螢幕上，再結合按鍵模組控制超音波在什麼情況之下發出訊號，並透過物理公式計算聲音速度以及溫度對聲音速度的影響改善超音波感測器的誤差值，緊接著就是進入敲敲打打的時間，請各位同學們將超音波模組、LCD與按鍵模組封裝進小盒子內，過程中也有許多同學紛紛將自己的想法加入程式內，做出一台與眾不同的複合式測距儀。

圖六、同學們嘗試自行添加功能於自己的測距儀當中

課程的最後由衛道高中主任頒發課程證書並進行大合照，為為期兩天的活動畫下完美的句點。課程結束後仍有許多學生不斷得跟老師們討論自己的想法與實踐的方式，從他們的言語跟眼神中透露出雀躍跟自信。另外也有同學跟老們與助教們特別致謝，因為這兩天的課程，讓他從排斥機電整合，不知不覺中已經變成喜歡到不行。短短兩天16小時的課程能帶給大家的內容雖然十分有限，但如果能因此幫同學們打開新的一扇窗，找到一條新的道路，那這堂課帶給學生們的收穫就是無價的。

圖七、活動圓滿成功，雙方師生留影紀念

課程心得	課程相簿