用 AI 打造 3D 智慧喝水管家:12小時自主學習微課程實作

專為零程式基礎高中生設計的黃金 12 小時跨域科技營!本課程跳過枯燥的語法死記,採用前沿的 AI 協作開發 (Vibe Coding) 與趣味的**「重力感應平衡小遊戲」**,引導學生親手改造舊水壺、撰寫「防手震物理濾鏡」,並落實晶片低功耗的綠色計算(Green Coding)減碳成效量化。手把手輔導學生將實作成果提煉為對接 SDGs 的高品質簡報,產出讓大學教授眼前一亮的「108 課綱自主學習歷程檔案」!

高中的彈性學習時間,學生如何親手做出讓人驚豔的跨領域自主學習成果?

如果只是組裝市售公版的小車,或是簡單的 Blink 程式碼,已經很難在高手雲集的學習歷程檔案中脫穎而出。

本課程專為高中職「自主學習、彈性學習微課程、或雙日科技寒暑期營隊」設計。在 12 小時的完整實作中,我們不需要學生死記枯燥的程式語法,而是採用最新的 AI 協作開發(Vibe Coding / Vibe Coding)

我們將帶領學生像真正的穿戴裝置工程師一樣,親手將一個普通的水壺進行大改造,升級為懂你動作、會自動計算口渴度的智慧喝水穿戴裝置,並手把手輔導學生寫出完美的學習歷程成果報告!

DrinkWater device

🎯 一、 為什麼推薦 12 小時雙日營?

根據我們豐富的創客教學現場經驗,普通的 6 小時體驗課對初學者來說往往剛學會接線就結束了,沒有足夠時間親自調校與發揮創意。

⚡  課程設計的三大優勢:

  1. 零基礎超友善,實作時間最充裕:學生有飽滿的時間動手玩、動手試,充分理解 3D 重力感測器的動作原理,不再只是看熱鬧,而是真正學會硬體除錯。
  2. 跟 AI 當盟友,親手實作「重力讀心術」:學生將在 AI 助手的引導下,親手寫出能過濾「手震與走路干擾」的智慧演算法,讓水杯像有讀心術一樣,只有在真的喝水時才會記錄,這是能寫入學習歷程檔案的「硬核技術實力」。
  3. 體驗最前沿的「綠色節能科技」:教學生如何深入晶片底層,實作超省電的「輕度睡眠模式」,平時晶片自動打瞌睡,只有拿起杯子時才會被喚醒,把續航力壓榨到極致,體驗真正的環保綠色程式設計!

🌍 二、 對接 SDGs & ESG 永續核心指標

本課程完美對齊以下指標,是學校教務處與生科/資訊學科主任編列「優質化計畫」或「高教深耕」專款預算時,最省心、最亮眼的綠色永續素材:

  • SDG 3 良好健康與福祉:結合智慧科技,協助學生在日常生活中養成良好補水與專注習慣,促進健康生活。
  • SDG 4 優質教育:透過 AI 協作開發,培養學生專案管理與問題解決能力,提升數位素養。
  • SDG 12 責任消費及生產:以 3D 列印技術打造一個感測裝置外掛到舊水壺,落實資源再利用,推動循環經濟。
  • ESG 綠色計算:在創客專案中導入低功耗設計,並量化能耗降低幅度,展現節能減碳成效。

🚜三、課程地圖(雙日實作)

本計畫保留飽滿的實作探索與除錯緩衝,確保學員皆能自由測試與發揮創意,實踐「一個都不落下」的理念。

🧱 Day 1:硬體構築、畫素視覺與 AI 互動遊戲設計

  • 目標:完成硬體電路建置,並用 AI 協作寫出第一個「重力感應畫素遊戲」。
時間/週次課程單元研習與教案重點
09:00 – 10:30 (1.5H)單元一:健康照護趨勢與啟動 AI 程式助手1. 探討補水生理學與預防醫學數據。
2. 認識創客文化與低代碼開發趨勢。
3. 安裝設定工具,AI 協作寫出 LED Blink(呼吸燈)。
10:30 – 12:00 (1.5H)單元二:硬體電路構築與 OLED 畫素視覺設計1. 學習 I2C 總線並聯觀念與硬體接線。
2. 串接 SSD1306 OLED 顯示螢幕。
3. 引導 AI 進行 U8g2 畫素排版,繪製中文與圖像。
12:00 – 13:00中午休息午餐與創客交流時光
13:00 – 14:30 (1.5H)單元三:3D 空間感測與 AI 重力小遊戲實作1. 認識 MPU-6050 感測器運作原理。
2. 讀取並觀察 3D 空間重力數據。
3. 練習 Prompt 技巧,引導 AI 寫出「平衡球」互動小遊戲。
14:30 – 16:00 (1.5H)單元四:創意探索延伸與 Day 1 實作大除錯1. 學員自主微調小遊戲、更換像素造型或 LED 提示。
2. 全班逐一除錯,確保 12 位學員 100% 成功通關。

🧱 Day 2:生物演算法、記憶按鍵、ESG節能組裝與成果收網

  • 目標:解鎖喝水判定演算法,大改造水杯,產出學習歷程檔案。
時間/週次課程單元研習與教案重點
09:00 – 10:30 (1.5H)單元五:教手壺讀心術── 喝水判定演算法1. 分析人類吞嚥行為的時間與物理特徵。
2. 導入直觀的「EMA 抖動濾鏡」,過濾手震雜訊。
3. 撰寫 3D 向量判定,精準識別真的喝水。
10:30 – 12:00 (1.5H)單元六:快攻配網同步與記憶體按鍵切換1. 取得 NTP 網路時間,即時顯示目前時間與電量。
2. 實作 NVS(非易失性存儲),補水進度斷電不丟失。
3. 實作按鍵在時間模式與補水儀表板間流暢切換。
12:00 – 13:00中午休息午餐與創客交流時光
13:00 – 14:30 (1.5H)單元七:3D 外殼裝配與 ESG 綠色計算實踐1. 結合 3D 外殼與綁帶,改造水壺。
2. 導入 ESP32-C3 Light Sleep 與 MPU-6050 中斷喚醒。
3. 量化能耗降低幅度,感受程式級節能。
14:30 – 16:00 (1.5H)單元八:創意實測驗證、成果發表與歷程撰寫1. 杯套裝配實測,利用 AI 微調個人化演算法參數。
2. 引導學生使用專屬模板,產出自主學習歷程報告。3. 成果發表與心得分享。

🛠️ 四、Stonez56 創客工坊專屬優化硬體

我們深知教學現場的痛點,這款主機板是由講師親自經歷數次迭代優化的作品:

  • 超微型雙層板:妥善解決了 ESP32-C3 陶瓷天線淨空、3.3V 電源地平面開槽等高頻雜訊干擾,訊號強健。
  • 工業級電源管理:內建 TP4056 鋰電池充電保護,防反接、防倒灌,可直接透過 Type-C 安全充電。具備 ADC 分壓金屬膜電阻,於 OLED 螢幕上即時顯示電量 。
  • 教具與簡報全套打包:研習結束後,每位老師不僅能帶走一套完整的智慧水杯模組,還能直接獲得開源程式碼,回校立刻能開課!

👨‍🏫 專業講師介紹

陳恩霖 (Kevin Chen)

  • AI 專業背景:經濟部認證AI 應用規劃師專業證書
  • 教學經驗: 曾至多所大學/高中教授 AI 在生活及工作應用
  • 教育背景:美國 Auburn University 資訊管理碩士
  • 創客教學實績:YouTube 51+ 支 Arduino 教學、170+ 支 Maker 影片
  • 社群影響力:Stonez56 部落格累計 97 萬+ 瀏覽人次
  • 業界實務經歷:曾任 HTC、Holux、Microtek 跨國企業技術/產品資深經理與 PM

📩 學校/機構包班與合作諮詢

備有完整的微課程計畫書草案、學習歷程檔案(PDF/Word)寫作模板、以及 SDGs 教學評量指標表。可開立正式統一發票供校方核銷。我們誠摯歡迎全台高中生科中心、資訊學科中心、自主學習社團、大專院校與科技營隊接洽包班與材料採購合作:

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