🎯 學習目標
- 學員能分辨「數位開關（動/不動＝1/0）」與「類比角度（傾了幾度）」的差別，並各舉一個本堂感測器當例子（震動 KY-002 vs MPU6050）
- 學員能在助教引導下，把 MPU6050 與 OLED 兩個 I2C 裝置同接 A4/A5 共用一條 I2C，並說出『它們位址不同所以不會打架』（OLED 0x3C、MPU6050 0x68）
- 學員能用白話對 AI 助手描述腳位與想做的事，生成可上傳成功的程式，做出至少一件組合作品（電子骰子／體感水平儀／敲擊密碼鎖三選一）
- 學員能說明為什麼震動／傾斜／敲擊開關要加 INPUT_PULLUP（不加會『沒碰也亂叫』），並在亂觸發時自行喊出這個排查方向
- 學員能操作 WebSerial＋p5.js，用身體左右傾斜讓螢幕企鵝保持平衡，撐過 5 秒不掉落
- 學員能向家長用一句話解釋自己的作品原理（例：『板子歪了陀螺儀就知道往哪邊偏幾度』）
🧰 材料清單
每席
- Arduino Uno 板 ×1（已測好、選對 COM port）
- USB-B 傳輸線 ×1
- 麵包板（半尺寸 830 孔）×1
- 震動感測器 KY-002 ×1
- 滾珠傾斜開關 KY-020 ×1（取代含水銀的 KY-017，本堂傾斜教學一律用這顆）
- 敲擊感測器 KY-031 ×1
- MPU6050 六軸陀螺儀模組 ×1（紅色帶穩壓板版本、排針已焊好，避免接觸不良）
- I2C OLED 0.96吋 ×1（VCC/GND/SDA/SCL 四線）
- 有源蜂鳴器 KY-012 ×1（電子骰子／鎖的『嗶』）
- 紅 LED 模組 ×1 + 綠 LED 模組 ×1（密碼鎖對錯燈、水平儀警告燈）
- 杜邦線 公對母／公對公 各約 15 條
- 本堂接線小卡 ×1（圖示哪腳接哪腳）
- 闖關護照（第 5 關頁面）+ 個人鉛筆
共用 / 講師示範
- 講師示範桌：水銀件 KY-017 水銀開關 + KY-027 魔術光杯各 1（僅講師示範『早期用水銀的傾斜開關長怎樣』，全程不離桌、不發學員，課後清點入盒）
- 每席『電源軌紅=5V／黑=GND』兩條母線（課前拉好貼標籤）
- 講師示範用大 MPU6050 + 投影即時角度畫面
- p5.js 投影模板『體感企鵝走鋼索』（Chrome/Edge 開好，WebSerial 已測通）
- 投影機／大螢幕、講師電腦
- 本機離線 .ino 範例碼包（震動骰子／MPU6050水平儀／敲擊鎖，AI 失效時 fallback）
- AI 程式助手站內副本（額度足）+ 本機 Ollama 備援
- 已焊好排針的備用 MPU6050 ×2、備用 OLED ×2（接觸不良時直接換）
- 乾淨抹布、收納分隔盒（感測器分類）
🧑🔧 課前準備（開課前 30 分）
- 把每席『紅=5V／黑=GND』電源軌母線拉好並貼標籤
- 每席 OLED 4 線先接好通電驗證會亮（VCC→5V、GND→GND、SDA→A4、SCL→A5，位址 0x3C）；不亮的先換掉
- 逐台 MPU6050 通電掃 I2C 確認回 0x68，挑出排針沒焊牢、忽有忽無的，換成備用已焊版（這是本堂最大接觸不良坑）
- 確認每台筆電板型選 Arduino Uno、COM port 對得上、IDE 已裝 MPU6050（如 Adafruit MPU6050 + Adafruit Unified Sensor）與 U8g2／Adafruit_SSD1306 函式庫
- 開好『體感企鵝走鋼索』p5.js 投影模板，用一塊板子實測 WebSerial 連得上、左右傾角會動
- 清點水銀件 KY-017/KY-027 放講師桌示範盒，確認桌面不會發給學員；震動/傾斜/敲擊/MPU6050/OLED 各席數量點齊
- 把本堂『安全可用腳位』與『INPUT_PULLUP』口訣寫上白板；發本堂接線小卡
- 本機 .ino 範例碼包就位（斷網 fallback）、確認 AI 助手與 Ollama 備援都開得起來
⏰ 全天流程 09:00–17:00
09:00–09:20
報到＋哭比熊開場＋護照領章
👩🏫 講師：哭比熊登場：『今天我們要教 Arduino 一個超能力——它會「感覺」到你怎麼動它！搖一搖、敲一敲、轉一轉，它都知道。』發第 5 關護照頁，預告三個關卡（會嗶的骰子／敲節奏解鎖／身體平衡控企鵝）。
🧒 學員：就座、貼名牌、翻開護照看今天要集的『體感達人』章；摸一摸桌上五個感測器猜用途。
💻 AI／螢幕：投影『體感企鵝走鋼索』待機畫面當鉤子（企鵝在鋼索上晃）
✅ 評量／巡檢：助教確認每席 Uno+USB 連上、COM port 對；點名到齊 8 人
09:20–09:40
熱身：哪個用搖的？哪個怕翻過來？
👩🏫 講師：把五個感測器一字排開：『不准接電，先用手玩、用猜的——哪個是搖的？哪個是敲的？哪個怕翻過來？』揭曉：震動=搖、滾珠=傾斜、敲擊=敲、MPU6050=會說傾幾度。順手拿講師桌水銀件示範：『以前的傾斜開關裡面是水銀，會流動但有毒，所以我們改用裡面滾一顆小鋼珠的 KY-020。』
🧒 學員：分組傳著看、搖搖看哪個會發出聲音；舉手猜分類；觀察滾珠開關裡的小鋼珠滾動。
✅ 評量／巡檢：助教確認水銀件全程在講師桌、學員手上只有滾珠 KY-020
09:40–10:30
今日感測器單站體驗（三個數位開關）
👩🏫 講師：帶三站，每站 ≤15 分鐘。逐一示範並講關鍵：①震動 KY-002→D2，加 INPUT_PULLUP，搖晃 LED 亮一下＝『動=1』；②換滾珠 KY-020（同 D2），慢慢立起，看 LED 在某角度『啪』切換＝『過了角度才翻』；③敲擊 KY-031→D2，輕敲麵包板，一下嗶一聲＝『偵測瞬間那一下』。一直強調：沒加 PULLUP 就會沒碰也亂叫。
🧒 學員：依序把三顆接到 D2，每接好一顆先看序列埠數字（0/1）會動再上傳；親手搖/傾/敲，觀察 LED 與序列埠反應。
💻 AI／螢幕：序列埠監看視窗看『動=1、不動=0』
✅ 評量／巡檢：助教巡：S 是否接 D2、有沒有加 INPUT_PULLUP、共地有沒有回同一條 GND 軌；每人三顆都看到數字會動
10:30–10:45
休息
👩🏫 講師：請學員喝水、上廁所；助教趁空檔逐台把 MPU6050+OLED 的 I2C 先接到 A4/A5 並掃位址，挑掉接觸不良的換備機。
🧒 學員：休息、動一動身體（等下要用身體控企鵝）。
✅ 評量／巡檢：助教完成各席 MPU6050 I2C 預接與掃址（0x68 有回應）
10:45–11:10
升級：讓板子會說『傾了幾度』（MPU6050 上線）
👩🏫 講師：接力前面：『開關只會說有沒有傾，這顆陀螺儀會說傾了幾度！』強調鐵則：MPU6050 與 OLED 共用 I2C，都接 SDA→A4、SCL→A5，位址不同不打架，千萬別接到 D2。示範 OLED 即時顯示 X/Y 傾斜角度。
🧒 學員：把 MPU6050 接上 A4/A5（與 OLED 共線），上傳助教範例，左右前後傾板子看 OLED 角度跳動。
💻 AI／螢幕：AI 助手 prompt：『我接了 MPU6050 和 OLED，把板子往左右前後傾斜，OLED 顯示往哪邊歪、歪了幾度。』
✅ 評量／巡檢：助教巡：MPU6050 是否誤接 D2、A4/A5 有沒有對調、紅板接 5V／裸板接 3.3V 標記對不對；OLED 角度有跳
11:10–12:00
組合作品 1：體感水平儀＋傾斜警報
👩🏫 講師：帶第一件組合作：MPU6050 把角度畫成 OLED 氣泡／箭頭，水平就顯示笑臉 OK；傾斜超過安全角，用滾珠 KY-020 觸發紅燈警告——『精準角度 vs 過頭就亮，同台比一比』。鼓勵用 AI 改門檻角度。
🧒 學員：用 AI 生碼或改範例，組出『歪了出箭頭叫你喬、喬正顯示笑臉、過頭紅燈亮』；自己調安全角度試臨界點。
💻 AI／螢幕：AI 生碼：加滾珠開關 D2 當『過頭警報』；OLED 畫箭頭/笑臉
✅ 評量／巡檢：助教巡席：水平儀會出箭頭並在喬正時顯示 OK＝達標；確認滾珠與 MPU6050 沒搶 D2
12:00–13:00
午餐＋自由探索
👩🏫 講師：陪餐、收沾手的麵包屑遠離麵包板；用餐尾聲預告下午『搖骰子、敲密碼、用身體玩企鵝』。
🧒 學員：用餐；吃完可回座把水平儀再玩一玩或幫鄰座看接線。
✅ 評量／巡檢：助教確認桌面無食物殘渣碰到電路；MPU6050 接線維持不被扯動
13:00–13:30
家中科學遊戲導入＋電子骰子（組合作品 2）
👩🏫 講師：先講回家遊戲種子：『震動會透過桌子地板傳——這就是地震儀！』再帶電子骰子：搖→數字亂跳像在轉→停 0.5 秒鎖定 1~6 並嗶一聲，把『隨機』變成玩得到的桌遊。
🧒 學員：用 AI 生碼（低年級版 prompt）做電子骰子；互相搖比手氣、用骰子玩個小桌遊。
💻 AI／螢幕：AI 低年級 prompt：『我搖震動開關，OLED 數字快快跳，手一停就停在 1 到 6，幫我寫成電子骰子。』
✅ 評量／巡檢：助教巡：搖會跳、停會鎖、會嗶＝骰子達標（護照關卡①）
13:30–14:30
p5.js 螢幕互動：體感企鵝走鋼索
👩🏫 講師：接 WebSerial：『把你的板子變成搖桿，用身體救企鵝！』示範 MPU6050 左右傾角（roll）傳到電腦，板子往左歪企鵝往左倒，要靠端平板子保持平衡；撐越久分越高。投影做全班排行榜，喊『3-2-1 開始』。
🧒 學員：接上電腦跑 p5.js，拿麵包板靠身體左右搖擺平衡企鵝；挑戰撐過 5 秒，上排行榜。
💻 AI／螢幕：p5.js『體感企鵝走鋼索』（MPU6050 roll→企鵝平衡，撐久得分）
✅ 評量／巡檢：助教記錄每人是否撐過 5 秒（護照關卡③）；WebSerial 連不上的先重插 USB／換 COM
14:30–14:45
休息
👩🏫 講師：請學員動一動、喝水；助教把要挑戰敲擊密碼鎖的席位先確認 KY-031＋紅綠 LED 接好。
🧒 學員：休息。
✅ 評量／巡檢：助教完成敲擊鎖席位預接檢查
14:45–15:30
挑戰組合作品 3：敲擊密碼鎖
👩🏫 講師：帶第三件（挑戰）：敲對節奏（叩─叩叩）OLED 顯示『解鎖成功』綠燈；敲錯紅燈+短嗶。上鎖時若被翻動/搖晃（滾珠傾斜）立刻嗶嗶警報。點題：『順序就是一種密碼。』
🧒 學員：用 AI 生碼做敲擊鎖，自訂自己的節奏密碼，請同學猜／挑戰解鎖；加滾珠防翻警報。
💻 AI／螢幕：AI 生碼：敲擊 KY-031（D2）判節奏、綠/紅 LED、滾珠防翻
✅ 評量／巡檢：助教巡：能用敲擊節奏成功解鎖一次＝達標（護照關卡②）
15:30–16:15
自由創作＋裝飾＋排練
👩🏫 講師：『選你最得意的一件，加裝飾、取名字、練怎麼介紹給爸媽。』巡迴給每人想一句原理金句（例：『陀螺儀知道我傾幾度』『鋼珠滾過去開關才通』）。協助低年級先求骰子穩定，高年級加進階（水平儀+企鵝雙作品）。
🧒 學員：美化作品、在 OLED 打上名字、選一件當主秀；對著鄰座練 30 秒介紹詞。
💻 AI／螢幕：可用 AI 微調顯示文字／加音效
✅ 評量／巡檢：助教確認每人至少一件作品穩定可重現、會講一句原理
16:15–16:45
mini Demo＋護照蓋章＋拍成果影片
👩🏫 講師：逐位上台 30 秒 Demo，重點拍『體感企鵝走鋼索』孩子扭動的動感畫面，次選『搖一搖電子骰子』人人 3 秒拍完。三關通過就蓋『體感達人』章。
🧒 學員：上台展示主秀作品、講原理金句；完成護照三關蓋章；配合拍個人化短影片。
💻 AI／螢幕：投影 p5.js 企鵝排行榜當背景
✅ 評量／巡檢：逐位核對護照三關（骰子會嗶／敲擊解鎖／企鵝撐5秒）齊了才蓋章
16:45–17:00
收拾＋預告下週＋家長接送 mini 展示
👩🏫 講師：預告第 6 堂『家裡的科學偵測站』（溫度、火苗、淹水、植物喝水）。提醒回家科學遊戲（地震偵測器／翻不得寶藏盒）。家長接送時做 30 秒 mini 企鵝展示。
🧒 學員：拔線先拔 USB、把感測器照分類放回盒；帶走護照與作品；對來接的家長秀一下企鵝。
💻 AI／螢幕：投影循環播放當日企鵝精華片段
✅ 評量／巡檢：助教清點：所有感測器（尤其水銀件 KY-017/KY-027）入盒、MPU6050/OLED 數量齊、桌面復原
🤖 AI 生碼示範 prompt
電子骰子（低年級版）我在麵包板上有一個震動開關，訊號腳接在 D2，還有一個 I2C 的 OLED（接 A4、A5），和一個會嗶的有源蜂鳴器接在 D8。請幫我寫 Arduino 程式：當我搖晃震動開關時，OLED 上的數字就快快地在 1 到 6 之間亂跳像在轉，手一停就停在其中一個數字並嗶一聲，做成電子骰子。震動開關請用 INPUT_PULLUP。每一行都加上中文說明。
體感水平儀＋傾斜警報我接了一個 MPU6050 陀螺儀和一個 OLED，兩個都用 I2C 接在 A4、A5（OLED 位址 0x3C、MPU6050 位址 0x68）。請幫我寫程式：把板子往左右前後傾斜，OLED 顯示往哪邊歪、歪了幾度，喬到水平就顯示笑臉。另外我有一個滾珠傾斜開關接在 D2（用 INPUT_PULLUP），當板子被傾斜過頭觸發它時，就讓接在 D9 的紅色 LED 亮起來警告。每行加中文註解。
敲擊密碼鎖我有一個敲擊感測器接在 D2（請用 INPUT_PULLUP），一個 OLED 接在 A4、A5，綠色 LED 接 D10、紅色 LED 接 D9，蜂鳴器接 D8。請幫我寫一個敲擊密碼鎖：我要的密碼是「叩，停一下，叩叩」這個節奏。敲對了 OLED 顯示『解鎖成功』、綠燈亮；敲錯了紅燈亮並短嗶一聲。請用中文註解，並告訴我怎麼改密碼節奏。
🔌 接線重點與安全
- ★水銀紅線：KY-017 水銀開關與 KY-027 魔術光杯含水銀玻璃管，全程只在講師桌示範、不發學員、課後清點入盒；任何傾斜教學一律用滾珠 KY-020 取代
- ★MPU6050 與 OLED 共用同一條 I2C：都接 SDA→A4、SCL→A5，靠位址不同（OLED 0x3C、MPU6050 0x68）共存——絕對不要把 MPU6050 接到 D2
- MPU6050 電壓看版型：紅色帶穩壓板版可接 5V，裸板版要接 3.3V；課前統一標記，接錯電壓會燒或讀不到
- MPU6050 八根排針若沒焊牢會接觸不良（OLED/角度忽有忽無）——課前換成已焊好的，現場症狀＝畫面閃爍時先懷疑排針
- 震動 KY-002／滾珠 KY-020／敲擊 KY-031 都吃 INPUT_PULLUP，不加會『沒碰也亂觸發』；三顆預設都接 D2，同一時間只接一顆到 D2
- 電源軌先穩插一條 5V、一條 GND 再分接，別每個模組各拉一條回 UNO；所有 GND（含 OLED、MPU6050）共地，漏接最容易『數值亂跳』
- 改線一律先拔 USB 斷電再動；通電前助教 4 連檢：板型 Uno、COM 對、S 接對腳、5V 沒短到 GND
👧 分齡差異化
3–4 年級3–4 年級：聚焦四個數位開關＋電子骰子＋敲擊鎖（都接 D2、好上手）。助教把 OLED 與 MPU6050 的 I2C 課前先接好，孩子只負責換 D2 上的那顆開關。骰子求『搖會跳、停會嗶』就達標；MPU6050 角度只看不深究，企鵝遊戲玩得開心、能撐 5 秒即可。AI prompt 用『低年級版』短句，助教陪打字。
5–6 年級5–6 年級：挑戰 MPU6050 體感水平儀（讀 X/Y 角度＋畫箭頭/笑臉）與『體感控螢幕』雙作品；敲擊密碼鎖加滾珠防翻警報、自訂多段節奏密碼；企鵝遊戲進階加 pitch（前後傾）前進＋敲擊當『跳一下』。鼓勵自己對 AI 描述腳位、讀懂生成碼裡 INPUT_PULLUP 與 map() 在做什麼，並能說出『數位開關 vs 類比角度』的差別。
📸 家長展示（拍片重點）
當堂最佳拍片橋段＝『體感企鵝走鋼索』：畫面上方是 p5.js 企鵝在鋼索搖晃、畫面下方是孩子認真扭動身體端平麵包板救企鵝，上下同框動感十足。拍法：用三腳架或助教手機橫拍，先帶一個『3-2-1 開始』的全景，再特寫孩子專注扭動的表情，最後拍企鵝穩住、螢幕跳出『撐過 5 秒！』的瞬間，全長 10–15 秒。次選人人 3 秒可拍完的『搖一搖電子骰子』特寫——搖、停、數字鎖定＋『嗶』，每人各拍一支當個人作品紀錄發家長群組。
🏠 回家科學遊戲
- 迷你地震偵測器：用震動 KY-002＋OLED＋蜂鳴器當地震儀，比誰跺腳/捶桌能震到報警，記下今天最大震動次數，可放洗衣機旁觀察。〔科學概念：震動會透過桌子、地板傳遞，真正的地震儀也是靠偵測地面震動〕
- 翻不得！寶藏盒防盜：用滾珠傾斜 KY-020＋蜂鳴器做一個『一翻就叫』的盒子藏寶物，挑戰在不讓盒子傾斜超過某角度的情況下把寶物拿出來。〔科學概念：重力與傾斜，滾珠因地心引力往低處滾，過了角度才接通＝開關翻轉〕
- 走路節拍器／看誰走最穩：把 MPU6050 綁手上或放口袋，OLED 顯示晃動量，全家比『端著一杯假裝的水走過去誰最穩』。〔科學概念：加速度與慣性，計步器、平衡車、無人機都用同一顆感測器來感知姿態〕
🎫 闖關護照通過標準
第 5 關『體感達人』需三關全過才蓋章：①搖出一顆會嗶的電子骰子（搖會在1~6亂跳、手停會鎖定數字並嗶一聲）；②用敲擊節奏成功解鎖一次（敲對節奏→綠燈+『解鎖成功』）；③用身體左右平衡讓 p5.js 螢幕企鵝撐過 5 秒不掉落。三關集滿，蓋上『體感達人』徽章。
🆘 常見卡關 → 排解
震動/傾斜/敲擊開關『沒碰它也一直亮/一直嗶』 → 幾乎都是沒加 INPUT_PULLUP（腳位浮動）。請學員/AI 在程式 pinMode 改成 INPUT_PULLUP；若 AI 生的碼漏了，直接提醒它『這顆數位開關要用 INPUT_PULLUP』重生一次。
OLED 全黑或角度數字忽有忽無、畫面閃爍 → 先查 MPU6050 八根排針是否沒焊牢／接觸不良——這是本堂頭號坑，直接換課前焊好的備用 MPU6050；其次查 A4/A5 有沒有對調、共地有沒有回同一條 GND 軌。
接了 MPU6050 後整個程式讀不到/掃不到（卡住） → 多半是 MPU6050 被誤接到 D2（被當成數位開關）或電壓接錯（裸板接了 5V）。改回 SDA→A4、SCL→A5，紅板接 5V、裸板接 3.3V；用 I2C 掃描確認回 0x68。
想接第二顆 D2 開關時前一顆失效／互相打架 → 震動/滾珠/敲擊預設都用 D2，同一時間只能接一顆到 D2。做組合作品要同時用多顆時，幫學員把其中一顆改到別的空閒數位腳（如 D3/D4），並同步改程式裡的腳位。
p5.js 企鵝不動／WebSerial 連不上 → 先確認用 Chrome/Edge（Firefox 不支援 WebSerial）、序列埠監看視窗已關閉（一個 COM 不能兩處同時開）；再重插 USB、重選 COM port；MPU6050 角度在 OLED 上要先會動，企鵝才會動。
夏令營 STEAM 體驗課