STEAM教學經驗分享 輕鬆靠面子借用體育用具
陳玉蘭 老師
六家國小的大遊樂區一直是孩子們下課後的歡樂天地，但兩年前因安全考量整建，雖然提高了遊具的安全係數，卻也減少了許多刺激好玩的設施。高年級學生於是轉而選擇更具挑戰性的體育活動，如籃球、躲避球或飛盤，然而，這些活動卻常因器材借用流程繁瑣或學生未攜帶器材而受限，導致學生無法運動。為了改善這種尷尬情況，學生的需求激發了老師的靈感，於是萌生打造「運動器材借用箱」的想法。
- 發現（Discover）
教師先帶領學生回顧上學期末戶外同樂會的經驗，讓孩子們使用便利貼寫下自己遇過的問題與感受，最終歸納出「如何解決下課運動器材不足及借用困境」。學生們意識到許多不便往往與存放位置、數量配給或借用流程等相關，於是大膽想像若能開發一個具 AI 人臉辨識功能的箱子，學生只要掃臉就能自動開箱並完成借用登記，下課生活將大大改觀。
- 定義（Define）
進入「定義」階段，學生先了解學校體育組的器材庫存及借用管理規範，也回顧國語文課撰寫「器材借用說明書」的經驗，並運用數學領域所學測量球類尺寸、計算容積、長寬高比例，同時參考自然課對馬達與槓桿機構施力原理的知識，藝術能力較強的同學發揮創意，思考外觀設計與美感標示，讓成品既好用又吸睛。
為了讓想法更具體，師生共同利用「事情發生前、中、後」概念思考問題，從事前在校園哪個位置設置借用箱較適合?各組討論借用箱的辨識系統方式如輸入學號、掃條碼方式或人臉辨系統等多元構想，器材歸還流程該如何設計?大家都有自己的想法與堅持，討論過程你來我往相當熱烈，最後經過投票，決定在下課常經過的樓梯轉角處設置「借用箱」，並採用「AI人臉辨識系統」開啟箱門與借用登記，讓使用更方便地歸還球具。
- 模型與建模（Model）
在「模型與建模」階段，各組先繪製借用箱草圖，預先思考外觀、門把位置、辨識系統（HuskyLens感應器）的安裝處與可容納球具空間，考量箱子尺寸、馬達扭力、門把重量，還要確保程式能正確判定使用者身分並啟動開箱。這同時需要整合科學（角度感測、槓桿長度）、數學（縮圖與容積運算）、科技（micro:bit 與 HuskyLens AI 設定）、工程（杜邦線接線、伺服馬達安裝）及藝術（彩繪與標籤）等多元領域的知識。
經過互評與討論後，各組開始動手製作，包含:
- 建立人臉資料庫
- 撰寫控制馬達角度與速度的程式
- 解決卡頓或材質不足等挑戰
其中，建立人臉資料庫是一大工程。起初，大家用 HuskyLens 感應器進行基本設定，但機台十分容易失焦，需要不斷試驗、微調，拍攝人臉時，更得叮囑同學別亂動頭，並對準臉部、注意解析度，最後小心翼翼地按下確認拍攝。機台儲存資料後，再與micro: bit主機組裝，終於做出能「偵測人臉並自動開啟」的運動器材借用箱雛型，同學覺得成果不僅又炫又酷，也讓器材借用流程更加便利。
4. 遷移（Transfer）
「遷移」階段伴隨期末發表會展開，學生展示成果並邀請同學試用。透過操作體驗，同學提出增添提示音、裝設緩衝材質或新增紀錄器等優化建議，讓借用流程更加完善。學生也進一步思考，若將此技術運用在圖書館自助借書、便利商店寄物櫃、餐廳取餐櫃，甚至校園團購與行動書車等場域，是否能大幅提升效率與便利性?這些可能性再次激發學生對AI和程式設計的高度興趣，並深刻體會跨領域學習與合作的力量，有趣的課程帶給學生更棒的學習體驗。
回顧整個DDMT課程，學生從真實的校園情境出發，歷經「發現問題 → 提出解方 → 驗證需求」的循環。透過發散與收斂的思考方式，他們學會整理想法，找出最可行的目標，各組動手裁切紙板、撰寫程式、組裝零件，並不斷測試與修正，終於完成整合 AI、人臉辨識及馬達聯動的「運動器材借用箱」。
學生能自信地分享研發過程，也能與同儕互動激盪出更多創新的點子。老師更能以同理心陪伴，引導孩子們從「抱怨問題」轉向「思考改善」，讓他們不只學到跨領域知識，更培養出獨立思考與解決問題的能力。DDMT教學模式讓師生在教與學的過程中彼此成長，共同見證了跨領域教學的魅力與價值。