單元活動發展

本研究比較國中生活科技與高中生活科技、高職機件原理與樂高動 力機械教科書的內容，整理出模組教具發展所依據的單元，包括基礎組 裝、傳動機構、連桿機構、凸輪機構、間歇機構、棘輪機構。

本研究應用模組教具為每個主題發展單元活動，根據課程設計的教 材架構，每單元共分為經驗連結、機構仿作、設計改良三個部分。在經 驗連結為介紹跟機構有關的生活故事；在機構仿作時安排一個實作活動，

讓學生在仿作機構的過程中探究機構的原理；在設計改良時則延伸課程 的內容，讓學生利用機構仿作的概念完成課本指定的作品。

一、基礎組裝

在主題基礎組裝中，本研究舉橋樑為例引導學生從日常生活中的橋 樑結構開始思考結構學的概念。本研究設計三個機構仿作讓學生認識桁 架結構，分別為基礎三角結構、X 型結構、錐形結構，如下圖所示。

圖 4-1 基礎三角結構教具

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圖 4-2 X 型結構教具

圖 4-3 錐狀結構教具

在設計改良中，本研究設計一桁架橋教具。讓學生利用桁架結構加 強樑式橋的結構，藉以實際應用在機構仿作中所學習的知識概念，如下 圖所示。

圖 4-4 桁架橋教具

53 二、傳動機構

在主題傳動機構中，本研究舉摩托車、洗衣機、果汁機等日常生活 中常見的機械為例，讓學生思考傳動機構在機械中的意義。本研究在機 構仿作中設計皮帶輪、齒輪、雙層齒輪等教具，讓學生認識傳動機構的 原理及特性。

透過皮帶輪的仿製，讓學生認識皮帶輪的結構、運作方式及特性。

圖 4-5 皮帶輪教具

在機構仿作一，利用模組教具可自由組裝、更換的特性，設計齒輪 比教具，讓學生可以藉由親自動手操作學習齒輪比的概念。

圖 4-6 齒輪比教具

在機構仿作二，本研究設計雙層齒輪機構教具，讓學生探究齒輪串 接的原理。

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圖 4-7 雙層齒輪機構教具

在設計改良中，本研究設計一簡易型陀螺發射器教具，讓學生利用 雙層齒輪機構加快陀螺的轉動速動，藉以實際應用在機構仿作中所學習 的知識概念，如下圖所示。

圖 4-8 簡易型陀螺發射器教具 三、連桿機構

在單元連桿機構中，本研究舉蒸汽火車為例，讓學生連結火車動力 傳遞與連桿機構的概念。本研究在機構仿作中設計四連桿、手搖軌道車 等教具，讓學生認識四連桿機構的運作原理及其特性。

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圖 4-9 四連桿教具

圖 4-10 手搖軌道車

在設計改良中，本研究設計一大象玩偶，讓學生利用連桿機構中的 曲柄-搖桿機構傳動馬達的動力到機械獸的足部，藉以實際應用在機構仿 作中所學習的知識概念，如下圖所示。

圖 4-11 大象玩偶

56 四、凸輪機構

在主題凸輪機構中，本研究舉花燈人偶為例，讓學生思考凸輪如何 影響人偶動作的軌跡。本研究在機構仿作中設計凸輪模型、凸輪鞦韆等 教具，讓學生認識凸輪機構的運作方式及其原理。

圖 4-12 凸輪模型

圖 4-13 凸輪鞦韆

在設計改良中，本研究設計一鱷魚玩偶，讓學生利用凸輪機構製造 出鱷魚嘴巴開合和尾巴搖擺的效果，藉以實際應用在機構仿作中所學習 的知識概念，如下圖所示。

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圖 4-14 鱷魚玩偶 五、間歇機構

在主題間歇機構中，本研究舉音樂盒為例，讓學生思考間歇機構的 原理如何被應用在音樂盒機樞，使得機構週期性的作動。在機構仿作中，

本研究在機構仿作中設計間歇機構模型、簡易型乒乓球發射器等教具，

讓學生認間歇機構的運作原理及其特性。

圖 4-15 間歇機構模型

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圖 4-16 簡易型乒乓球發射器

在設計改良中，本研究設計一乒乓球發球機，讓學生利用間歇機構 製造出一部能在自動且連續發射乒乓球的發球機，藉以實際應用在機構 仿作中所學習的知識概念，如下圖所示。

圖 4-17 乒乓球發球機 六、棘輪機構

在主題棘輪機構中，本研究舉自行車為例，讓學生思考棘輪機構如 何限制動力的傳遞形式。使自行車在順著踩踏板時能前進，逆著踩踏板 時卻能滑行。本研究在機構仿作中設計棘輪機構模型、自行車腳踏板等 教具，讓學生認識棘輪機構的運作原理及其特性。

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圖 4-18 棘輪機構模型

圖 4-19 自行車踏板

在設計改良中，本研究設計一陀螺發射機，讓學生利用棘輪機構製 造出一部能夠不受施力方向影響持續加速的陀螺發射器，藉以實際應用 在機構仿作中所學習的知識概念，如下圖所示。

圖 4-20 陀螺發射器

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