[Micro:bit] 蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）之創意發明王養成班教材──主題16：小彼特搖擺玩偶

蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）

之創意發明王養成班教材[1]

主題16：小彼特搖擺玩偶

Ted Lee的土饅頭（To Mentor）工坊

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Oct. 2, 2018

[2]

難易度

★★★☆☆

任務

左三圈、右三圈，脖子動動、屁屁扭扭。彼特小玩偶最愛擺pose！
（仿生機器人　使用紙板設計人型紙偶，以兩腳釘做活動関節，並將馬達裝在人偶中心處使得馬達轉動時帶動人偶而產生擺動的效果。）

材料

品名	數量	單位
Micro:bit主板	1	塊
USB傳輸線	1	條
KSB040鋰電也擴充板	1	塊
兩腳釘	14	顆
杜邦線（公母，20cm）	3	條
馬糞紙	1	張
PP板	1	塊
1.5V×3 4號電池盒（含開關、盒蓋）	1	個
KSB037馬達擴充板	1	塊
魔鬼氈（子、母）	2	段

• 共用工具組：剪刀、美工刀、油性筆、透明膠帶、雙面膠、膠水、白膠、鐵尺、切割墊…若干。

源思

木偶奇遇記描述著木偶皮諾丘（Pinocchio）的奇幻之旅。那紙偶（說明文件按我）也能來一場驚奇之旅嗎？ 

外觀設計

首先，觀看這段紙偶製作影片，在稿紙上畫出人形玩偶各部位，並剪下來
。再將剪下的肢体描到馬糞紙上。最後，從馬糞紙上剪出我們所要的人体造形。

註：為了誏玩偶虛累累（関節鬆馳），在固定兩腳釘前最好先開孔再安裝。打孔方式可以用電鑽或至五金行買适當口徑的手動鑽孔器（讀者可能會好奇，為啥我們會知道有這號死人骨頭机私的存在呢？答案是：俺小時候玩过，因為俺老爸的修車廠裡有。）

功能設計

按A鈕誏玩偶可以重複擺盪三次。。

功能解說

程式一開始時先誏接在小彼特P2腳上的FEETech伺服馬達（servo）FS90歸零。

用A按鈕來控制玩偶動作，使得馬達由0°、90°、180°、0°重複旋轉三次

。

完整程式碼可由此下載。

註：本單元採3V/ 5V的雙電源共地法。小彼特端：外接3V電源（例如：3V乾電池盒）；伺服馬達端：外接5V電源（例如：行動電源、5V-12V電池盒）。記得接地一地要拉在一起！
另外，使用這個方法是有風險的，因為一但伺服馬達異常卡住，會造成小彼特主板損伤。最好还是选用凱斯電子設計的KSB037或KSB038擴充板為佳。其中，KSB037的VIN和GND接5V-12V的外部電源，FS90的棕紅橘線接到KSB037上P2的黑紅黃排針。記得IO指撥開関P2需往下打到off的位置。

教學活動設計

1. 編舞　選一首合适的曲子，替小玩偶編一支舞吧！
2. 模式识別（pattern recognition）　試比較這隻程式中A按扭事件和B按鈕事件的異同之處。
3. 大家來找查　馬糞紙為什麼叫馬糞紙？是用馬糞做的嗎？會不會和我的便便一樣會噁臭呢？据說馬糞的功用很多喔～。

延伸學習

1. 改用FEETech的這顆360°伺服馬達FS90R，試試玩偶搖擺的舞姿是否优美呢？
2. 参考這隻彩色毛毛虫，換造型、改用吊绳再試試看。

積木指标

Basic、Input、Loops、Logic、Pins。

編程指标

循序結構（sequence structure）、重覆結構（repetition structure）、选擇結構（selection structure）、非同步事件處理（asynchronous event handling）。

硬体指标

按扭、伺服馬達、電池盒組。

STEAM指標

TEAM。

和108課綱的对照

• 科技領域核心素養：科-J-B2 理解資訊與科技的基本原理，具備科技、資訊、媒體的應用能力，並能分析人與科技、資訊、媒體的互動關係。
• 科技領域／資訊科技學習重點
• 學習表現：資c-IV-1 能熟悉資訊科技共創工具的使用方法。
• 學習內容：資S-IV-2 系統平台之組成架構與基本運作原理。

---

参考資料：

1. 本PBL教材皆採：任務、解說（含筆者多年教學經驗分享）、教學活動設計三大段的寫作架構撰文。
2. 六種授權條款。

[Micro:bit] 蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）之創意發明王養成班教材──主題18：小彼特搏神杯

蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）

之創意發明王養成班教材[1]

主題18：小彼特搏神杯

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Sep. 28, 2018

[2]

難易度

★★★☆☆

任務

神啊，請賜給我神秘的力量，來三杯神杯吧！

（做兩個彎彎的半月紅筊杯，允杯時會奏樂歡慶。）

材料

品名	數量	單位
Micro:bit主板	1	塊
USB傳輸線	1	條
KSB040鋰電也擴充板	1	塊
鱷魚夾（五色，五條）	1	包
CM-4 4號嬌點整理盒	1	個
不織布	1	塊
PP板	1	塊
廢紙	1	張
魔鬼氈（子、母）	2	段

• 共用工具組：剪刀、美工刀、油性筆、透明膠帶、雙面膠、膠水、白膠、鐵尺、切割墊…若干
  。

源思

我阿母每逢过年过節拜拜要收尾時都會請出來徵詢眾神明是否滿意今日備用的供品。另外，擲筊是中国人淵遠流長的民間習俗。它有三种呈現方式：笑杯、陰杯、神杯／聖杯（啥，沒玩过…Orz~，那趕緊惡補一下）。我們是否能使用小彼特來創作一对中西合璧、古今融合的小玩意兒呢？

外觀設計

首先，我們一起來看一下各种式樣的神杯。心中有個譜後，拿出稿紙畫出半月杯的設計稿。請留意中間要留出适当的空位給小彼特安家喔！

功能設計

我們誏兩神杯上的小彼特共用同一隻程式。操作步驟如下：

1. 左杯按A鈕展示滿月動畫；右杯按B鈕展示蝕月動畫。
2. 左右杯一起按A+B鈕（可改為shake）表示開始掷筊。
3. 一共要掷三次。若三次都是神杯則在兩只杯上的出現God，表示是允杯。
4. 否則表示老天另有安排，請另尋他法再來請示神明。

功能解說

參考ElecFreaks的猜拳遊戲程式架構：按A／B鈕表示选拳，按A+B鈕表示选好確認並發送廣播信號。最重要的是所有自動判斷輸贏的逻輯全寫在forever()裡。（註：因為JavaScript採多執行緒（multi-thread）的排程（scheduling）執行，造成要有特定的程式寫作方式，否則會出現很詭灵異的現象～。）
以下我們分別針对按鈕A、按鈕B、按鈕A+B、廣播事件處理、forever()五塊程式項目分述之：

• 按鈕A：，左杯掷筊前設定使用。先設定左杯的廣播群組（group）代碼（若超过兩組以上的掷筊情境，各組請錯開使用不同代碼以免產生訊號混淆。），然後呼叫副程式（subroutine）L_animation()來播放左杯動畫。這裡使用副程式來撰寫是為了誏程式邏輯簡單化考量。
• 按鈕B：，右杯掷筊前設定使用。先設定右杯的廣播群組（group）代碼，然後呼叫副程式（subroutine）R_animation()來播放右杯動畫。
• 按鈕A+B：。
• 廣播事件處理：收到廣播後，設定rx_flag並將接收資料變數receivedNumber之值（0：陰爻；1：陽爻）存入變數rx_data，以供隨後判斷掷杯結果（笑杯、哭杯、神杯）。
• forever()：。
  「我的擲筊是陽爻」的情況和擲筊是陰爻的情況是对稱的，請自行对照前述之逻輯即可理解。

完整程式碼可由此下載。

教學活動設計

1. 活動1：神杯大賽　以三分鐘為限，比比看誰先掷到神杯。
2. 活動2：補完計畫　將範例程式加入笑杯處理。
3. 活動3：月形動畫　参考這個月形攝影製作一動畫，也許從左杯跑到右杯完整呈現出月亮的陰晴园缺會是一個不錯的想法～。
4. 活動4：廟宇文化專題　繼本文被某大報報導後，X港YY宮也來訊要訂做小彼特求灵簽、奌光明灯…。身為麥客家族的一員，趕緊來幫忙家代工吧！
5. 活動5：啥，不能用丟的不过癮。啊不然改做溼八豆好了～。

延伸學習

1. 丟神杯　參考花灯的骨架做法，把小彼特藏進殼裡就可以直接用丟的來搏的了。或者用木頭塊鑿空藏進去也不錯！
2. 為什麼神杯要做成半月形的？為什麼它要設計成一面是平的，另一面是凸的呢？
3. 奌光明灯　使用小彼特來奌亮所有的光明灯吧！

積木指标

Basic、Input、Music、Radio、Logic、Variables、Math、Functions。

編程指标

循序結構（sequence structure）、选擇結構（selection structure）、非同步事件處理（asynchronous event handling）、多執行緒程式架構（multi-threading framework）。

硬体指标

按扭、重力加速度感測器。

STEAM指標

TEAM。

和108課綱的对照

• 科技領域核心素養：科-J-B2 理解資訊與科技的基本原理，具備科技、資訊、媒體的應用能力，並能分析人與科技、資訊、媒體的互動關係。
• 科技領域／資訊科技學習重點
• 學習表現：資a-IV-4 能具備探索資訊科技之興趣。
• 學習內容：資T-IV-2 資訊科技應用專題（程式設計應用專題）

---

参考資料：

1. 本PBL教材皆採：任務、解說（含筆者多年教學經驗分享）、教學活動設計三大段的寫作架構撰文。
2. 六種授權條款。

[Micro:bit] 蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）之創意發明王養成班教材──主題17：小彼特鋼琴王

蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）

之創意發明王養成班教材[1]

主題17：小彼特鋼琴王

Ted Lee的土饅頭（To Mentor）工坊

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Sep. 27, 2018

[2]

難度

★★★★☆

任務

小彼特來自喜好藝文的鋼琴世家，現在就誏它為大家彈秦一曲莫得耳送！

（在麵包板接上拉升電阻，並利用鋁箔紙導電的特性來設計一可彈奏的鋼琴鍵盤。）

材料

品名	數量	單位
Micro:bit主板	1	塊
USB傳輸線	1	條
KSB040鋰電也擴充板	1	塊
CM-4嬌點整理盒	1	個
KSB034 I/O擴充板	1	塊
400孔麵包板	1	塊
22MΩ電阻（1/4W）	6	個
鱷魚夾	10	條
鋁箔紙	1	大塊
PP板（50cm×30cm×0.3mm）	1	塊
杜邦線（公公，10cm）	10	條
魔鬼氈（子、母）	2	段

• 共用工具組：剪刀、美工刀、油性筆、透明膠帶、雙面膠、膠水、白膠、鐵尺、切割墊…若干。

源思

一起來欣賞來自北海小英雄故鄉的挪威的小朋友為我帶來的這套鋼琴
的DIY套歺。有沒有灵感也自己來動手做一台呢？

外觀設計

首先，我們先觀察一下各類鋼琴的外型。簡化起見，粗略的可以分為琴鍵與琴身。

1. 琴鍵：我們就先設計中音的Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si，到最後一個高音Do。小彼特能彈奏出單音的原理是和小彼特急急棒的導電原理是相同的：手指按下琴鍵時，會形成由小彼特輸出入接腳──琴鍵──手指、身体到另一手指──接地的一連串電流迴路（loop）而誏小彼特發出響声。
2. 琴身：為了結構穩固起見，我們只做設計出可以將琴鍵和其他接線藏起來的琴体
   。

學員作品集可參考這裡和這裡。也邀請各位看官一同來欣賞這台白鋼琴神作。

功能設計

根据官方提供如下的小彼特接腳图

，我們选用8隻接腳來連接琴鍵的彈奏控制：

• P1和P2：小彼特已設計為觸碰感測（touch sensing），所以不用接上拉電阻。
• P8和P12~P16：因為電路逻輯的準位関係，各需串接一22MΩ上拉電阻（pull-up resistor）。

图中藍線表示使用鱷魚夾接至鋁箔琴鍵，然後用手按压即可發出各別对應的單音。

功能解說

程式先針对需要接拉升電阻的6隻腳位進行初始化（initialize）。

在forever()中，我們使用巢狀if（nested if）來判斷哪一個琴鍵被按下了。針对已被按下的琴鍵則發出对應的音階並在小彼特板載的LED矩陣上顯示其音名

。

完整程式碼可由此下載。

教學活動設計

1. 活動1：笑幫杯鋼琴大賽　將學員分成若干組，各組推派一架鋼琴與兩名琴手，分別演奏一首指定曲與挑战曲。
2. 活動2：拉升不拉升有関係嗎？　不接22MΩ電阻，再更換其他阻值的電阻，觀察一下電路變化的情況，並且提出您对此類現象的解釋。
3. 活動3：紙綱琴　這位Tamás兄以四條鋁箔紙帶設計了這台hen省成本的鋼琴，詳細原理可參考陳清文老師解說版。
4. 活動4：山豬復刻版　下載一台3D模型做一台有A（rt）元素的彼特鋼琴會更讚
   。
5. 活動5：試比較您做的這台小彼特鋼琴和傳統鋼琴的差異處
   。
• 問題集：
1. 鋼琴的鋼在何處？
2. 電鋼琴為何要給電呢？
6. 活動6：鋼琴小故事賞析。
7. 活動7：挪威小朋友為何不多不少剛好做了八個琴鍵？
8. 活動8：鋼琴鍵盤上的Do是C、Re是D、Mi是E…。為何不是從A開始標記？

教學經驗分享

這裡有慘況特文供参。再特製了這份関於鋼琴的投影片補充教材，它还能帶領學員們去賞析世界三大名琴喔！
結果…結果…結果…（我…口…吃…了…）。

延伸學習

1. 挑战一下這個竹製打撃樂器。
2. 据說佛山無影腳之魔鋼大法第x代伝人已在民間世，我們特邀她來和各位讀者展示此一無上神功。大家看完後請立馬開始修習！
3. 來來來，一起來踩音樂健身啰！
4. 或者找朋友一塊兒來彈人体鋼琴，据說还能瘦身的神奇聊笑哩～。
5. 挑战一下這個四腳連踩。　

積木指标

Basic、Input、Logic、Music、Pins。

編程指标

选擇結構（selective structure）、非同步事件處理（asynchronous event handling）。

硬体指标

上拉電阻、規格書识讀。

STEAM指標

STEAM。

和108課綱的对照

• 科技領域核心素養：科-J-B2 理解資訊與科技的基本原理，具備科技、資訊、媒體的應用能力，並能分析人與科技、資訊、媒體的互動關係。
• 科技領域／資訊科技學習重點
• 學習表現：資a-IV-4 能具備探索資訊科技之興趣。
• 學習內容：資S-IV-2 系統平台之組成架構與基本運作原理。

---

参考資料：

1. 本PBL教材皆採：任務、解說（含筆者多年教學經驗分享）、教學活動設計三大段的寫作架構撰文。
2. 六種授權條款。

[Micro:bit] 蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）之創意發明王養成班教材──主題15：小彼特灯光音樂盒

蒸汽彼特（STEAM on Micro:bit）

之創意發明王養成班教材[1]

主題15：小彼特灯光音樂盒

Ted Lee的土饅頭（To Mentor）工坊

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Sep. 6, 2018

[2]

難度

★★☆☆☆

任務

叮叮噹，叮叮噹…。一開盒就會播放那首那年我們一起唱过的歌～。

（利用小彼特板載的光感測器（light sensor）來感測音樂盒是否打開，並演奏樂曲。）

材料

品名	數量	單位
Micro:bit主板	1	塊
USB傳輸線	1	條
KSB040鋰電也擴充板	1	塊
魔鬼氈（子、母）	1	段
PP板	1	塊
不織布	1	塊

• 共用工具組：剪刀、美工刀、油性筆、透明膠帶、雙面膠、膠水、白膠、鐵尺、切割墊…若干。

外觀設計

先來看一些灯光音樂盒的作品，再欣賞這些造形盒子，開始動手設計一下您心目中想像的外觀吧！
或者也可以参考這些學員作品的选粹：

1. 。
2. 。
3. 。
4. 。
5. 。
6. 。
7. 。
8. 。
9. 。
10. 。
11. 。

功能解說  

先奌我玩玩看！
再玩一下這個測光程式（抓取环境光的感測值，並在小彼特上顯示）。

有沒有發現环境灯光有變化時，小彼特的測值會如何呈現呢？

也就是說：用手遮住LED矩陣時，測值為　　　；不用手遮住LED矩陣時，測值為　　　。

1. 外觀設計：請參考Google Images的搜尋結果找灵感來設計您的音樂盒造型。
2. 功能設計：當收到您特製音樂盒的朋友拉繩打開盒子時小彼特上的光感應值會超过某個門檻值（threshold），此時播放迎賓動畫（您看的出是哪兩個字嗎？）並奏樂。自製的樂曲譜在playSong()這個副程式中。
   
   。

完整程式碼可由此下載。（註：小彼特板載光感測器的靈敏度是ooxx的，偉大的軟体工程師們，請發揮您的毅力與耐心，好好的給它調校調校吧！）

教學活動設計

1. 請學員參觀完一輪其他學員的作品，票选出前三名自己最喜愛的作品，並說明原因和理由。
2. 請準備自譜歌曲三首與自製動畫三部。打開盒蓋時可隨機挑选出一首歌曲，並搭配播放一段動畫。

延伸學習

1. 用小彼特來設計一個紙帶手搖款音樂盒會是怎樣一個感覺呢？
2. 用音樂盒開創一個事業？Sounds good!
3. 請看此視頻了解一下機械音樂盒發展史。

積木指标

Basic、Input、Logic、Music。

編程指标

选擇結構（selective structure）、非同步事件處理（asynchronous event handling）。

硬体指标

光感測器。

STEAM指標

STEAM。

和108課綱的对照

• 科技領域核心素養：科-J-B1 具備運用各種科技符號與運算思維表達與溝通的素養，並理解日常生活中科技與運算的基本概念，應用於日常生活。
• 科技領域／資訊科技學習重點
• 學習表現：資c-IV-1 能熟悉資訊科技共創工具的使用方法。
• 學習內容：資P-IV-2 結構化程式設計（循序與選擇結構）。

---

参考資料：

1. 本PBL教材皆採：任務、解說（含筆者多年教學經驗分享）、教學活動設計三大段的寫作架構撰文。
2. 六種授權條款。