國中小學生外部感應器初體驗：Arduino軟硬體選擇建議
宜蘭縣竹林國小 陳金助老師
程式寫作如果結合外部感應器，可以達成簡單的自動控制功能，進一步讓學生創作一些作品改善生活或是增加樂趣，只要幾百元就可以開始體驗電腦程式控制外部感應器了。
Arduino 進入門檻低，即便你沒有電子電機相關科系的背景，也可以很容易學會使用 Arduino，因此只要具備基本電腦操作能力就可以學習。Arduino 是一張微控制器板子 (microcontroller board)，約一個手掌大：使用者可以在 Arduino 板子上接上各種電子裝置，例如 LED 燈、喇叭、馬達、開關、溫濕度感測器、紅外線發射與接收器、LCD 顯示裝置，以及 Ethernet, WiFi, XBee, Bluetooth, RFID, GPS 等各種通訊模組。若再配合撰寫一些自動控制的程式，就能利用 Arduino 做出各式各樣的自動控制應用，例如利用溫度感測器控制風扇的運轉、使用可變電阻控制燈光的明暗、控制馬達的轉速、利用紅外線遙控家電／ 利用伺服機 (Servo) 控制機械手臂或機器人，以及製作自走車、飛行器等等。(資料來源：Cooper Maa 教學網 )(註1)
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A.程式選擇：
搭配Arduino控制板的[程式]有很多，對於國中小學生(初學者)來說常見的大概就是圖形介面的[S4A]、[mBlock]和[Webduino Blockly]
初級班建議選擇mBlock，chromebook要選Webduino Blockly
S4A：
Scratch For Arduino(將sratch改寫來控制arduino)
寫作介面類似Scaratch1.4
優點：發展很久、程式穩定，有一些搭配特定功能的開發板。
缺點：安裝程式對初學者有些困難，限定了一些Arduino連接埠的功能，無法將程式上傳到Arduino板，因此必須連接USB線使用(可以用藍芽、wifi設定有些複雜)。
mBlock：
大陸深圳市創客工場科技有限公司基於開源Scaratch2.0研發出來的免費程式，除了搭配該公司的零件，也可以選擇一般市售的Arduino控制板使用。
寫作介面類似Scaratch2.0
優點：安裝簡單，一鍵完成，程式寫完之後，還可以轉換成Arduino程式語言直接上傳到Arduino控制板，離線執行程式。
缺點：程式不夠穩定。
Webduino Blockly：
台灣慶奇科技公司寫的使用瀏覽器就能控制Arduino的程式，只要在Arduino板上加一片[Webduino Fly (雲端擴充板 )]，就可以雲端無線控制了。
寫作介面為網頁Blockly式
優點：支援電腦、平板、手機各式平台，不受作業系統限制(唯一支援chromebook)，不須特別安裝程式(韌體除外)，可以USB連線和wifi無線使用。機動方便，線上寫程式，不受機器限制，只要有網路連線就可以寫程式。可以遠端控制arduino板。可以同時控制多片Arduino板子。
缺點：需要連接公司伺服器，無線連接時需要wifi環境(USB連線只要能上網即可)
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B.外部感應器選擇：
國中小學生初級班只做簡單的練習，建議選擇Arduino Uno(註2)。
市面上相容性板子很多，網路購物就可以買到，原廠較貴大約1000元，仿製的大約200~300元，大陸改良板大約110~180元左右。
主要差別在：大陸改良板用的USB連接晶片不同，使用時要另外安裝CH340系列的驅動程式(上網搜尋[CH341SER.EXE]安裝)。
1.標準(仿製)板：S4A、mBlock、Webduino Blockly完全支援
2.大陸改良板：S4A須加裝USB驅動程式，mBlock已經內含USB驅動程式，Webduino Blockly無線環境不需要裝驅動程式(USB連線不支援)
如果怕麻煩選擇標準(仿製)的Arduino Uno控制板，如果想省錢可以考慮大陸改良板
標準(仿製)的Arduino Uno控制板
大陸改良板
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C.初級班基本課程搭配零件
USB連接線(TYPE A to B)一條
，一邊扁頭，一邊方頭。線稍微長一點，方便學生操作。
麵包板一片
(選這種有整排的接地和正極比較方便)
LED(發光二極體)紅、黃、綠各4顆
RGB三色LED一顆
電阻：220歐姆5顆
、1K歐姆2顆、10K歐姆2顆 
10K歐姆可變電阻一顆
，這裡選用 B 型。
(線性尺度式：電阻值的變化與旋轉角度或移動距離呈線性關係，此種電位器稱為 B 型電位器)
按鍵開關一個
，小學生建議用2腳的
，比較不會接錯方向。
蜂鳴器一個
光敏電阻一顆
公對公杜邦線10條
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Arduino初級班課程目錄
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/93477/605771
為什麼要推Arduino初級班課程為正式課程？
A：
1.程式寫作如果結合外部感應器，可以達成簡單的自動控制功能，進一步讓學生創作一些作品改善生活或是增加樂趣。課程內容適合小孩或初學者，完成初級班課程後，發揮創意再加上市面上的各種感應器，就可以創造各種有用、有趣的作品，讓資訊課不再只是[電腦課]。
2.教育機會均等：適合國小六年級以上學生，全年級都上一個學期課的型態，讓全校學生都能接受基礎的Maker資訊課，讓家裡沒有電腦、沒錢上社團、科學班的學生享有平等的受教權。
3.本系列課程使用Arduino Uno控制板搭配mBlock程式來教學，材料便宜(初級班基本材料費每校只要幾千元)，程式安裝簡便，學生學習容易(簡單的電子零件，搭配積木式拖拉來完成程式寫作)，有完整的教材教案提供老師教學(老師只要依照課程示範，學生創意無限)。
PS：mBlock程式有些bug，比較適合初級班，進階課程建議改用其他程式。
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註1：
Arduino UNO控制板是架構在一塊單晶片上，並不像電腦有大型的記憶體可供使用，Atmega328的記憶體並不大只有2kbyte的SRAM，所以太複雜的系統其實並不適合使用。
國中小學生學習使用圖形介面程式練習設計控制感測器，只是希望讓學生學習邏輯思考及基本的電路、電子學概念，引起學生對maker的興趣，因此不需要太高級的硬體需求。
註2：
購買Arduino或Raspberry Pi？
摘自：http://www.makezine.com.tw/make2599131456/arduinoraspberry-pi
兩者之間的區別是什麼？
Arduino是微控制板。微控制板是一種簡單的電腦，一次只能重複執行一個程式。使用方法非常簡單。
Raspberry Pi是萬用電腦。通常採用Linux作業系統，能夠同時執行好幾個程式。這可以執行比Arduino還複雜的工作。
該用哪個才好？
Arduino適合做簡單重複的工作。像是開關車庫門、測量外界氣溫再用推特報告，或是驅動構造簡單的機器人。
Raspberry Pi適合在需要功能完善的電腦時使用。包括操控構造複雜的機器人、同時進行多項工作，以及進行複雜的運算。
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相關連結：
USB連線使用Webduino Blockly
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/93477/625816
Arduino初級班課程目錄(使用mblock程式)
http://blog.ilc.edu.tw/blog/blog/868/post/93477/605771
文章來源：國中小學生外部感應器初體驗：Arduino軟硬體選擇建議 由 roc 發表。