趨勢巨流河 2019/12/22

【教學實踐與研究專題】 電機系楊淳良 導入Google AIY讓課程更實用

計畫動機

工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)電子與系統研究組研究經理葉恆芬指出,「2017年消費性電子的競爭重點在於人工智慧(Artificial Intelligence,AI)」。全球AI市場規模近6年的年成長率為23.1%,以財務金融、健康照護、零售、製造為主力應用,尤其日本投入機器人研發經費規模持續增加,中國也以政策支持互聯網AI應用,亞洲因而成為全世界AI市場成長力道最為強勁之區域。楊淳良表示:「2017年為AI元年,進入感知運算導向,未來每顆感測器都會具備跟AI機器學習的功能」。

教學現場

他於101學年度第2學期起,擔任校內推動「確保學生學習成效」之測試種子教師,在日間部、進學班大四下學期頂石課程「光纖傳輸實務」,加入小專題實作。目的在於讓學生能夠統整、運用所學,在畢業前透過一連串探索、提問、資料搜尋、動手實作,呈現實質成品及報告,作為學習績效總體檢,供學生工程師解決現實工程項目之機會。

計畫主題

在教學設計上,楊淳良推廣「物聯網」(Internet of Things,IoT)應用,並導入Google AIY(Artificial Intelligence Yourself)套件:以「遠端在場感測技術」,使用Blynk APP遠端啟動HM-10藍牙模組、監測PIR(被動式紅外感測器)偵測數據,透過Locate APP測出手機與藍牙模組距離。此外,藉著駕駛休旅車、由三峽開至學校實驗,利用自製WiFi空氣品質監測模組、Blynk APP測量溫度、濕度、細懸浮微粒(PM2.5)、GPS定位經緯度、海拔高度,監測出車內空氣品質。

在進度管理方面,楊淳良也發現,即便有「甘特圖」輔助,學生仍無法趕上進度,造成失敗率遠大於成功率。他因而運用「SCRUM」專案管理工作法,由產品負責人、開發團隊、隊長組成,具有跨職能性質,能夠以較短時間完成專題。此方法被Apple、Google、Tesla、美國移民局、聯邦調查局所採用,在軟體、產品開發、製造業、服務業、金融業等領域也被廣泛應用。

研究目的

在專題實驗課程中導入Google AIY套件是必要的,讓學生在資訊化、國際化及未來化教育特色中與國際接軌,期望激發出學生創新想法、自主學習能力、基礎能力、跨領域能力、就業能力與創業能力等目標。此外,為了讓學生更有能力去因應現今快速變遷的資通訊產業,在課程中導入敏捷SCRUM專案管理工作法,確保每位學生高度參與專題實驗課程,期望能藉此提升學生執行效率和畢業後職場競爭力。

研究方法

以「專題導向學習(project-based learning)」提升課程的教學品質和深化學生學習成效。計有七位學生參與本計畫,分成兩組,第一組四位學生,第二組三位學生。由楊淳良擔任Scrum產品負責人,開發團隊每組配一位行政助理員(研究生)擔任Scrum隊長,執行Scrum架構圖及運作流程。產品負責人訂定產品的規格,分組學生依照敏捷Scrum架構及運作流程,努力完成產品。

最後,採用行動研究效度檢核方法,透過分析者(研究者)驗證、方法檢證(問卷、觀察、訪談、省思)、資料檢證(訪談記錄、教學回饋問卷、專題成果展示)檢視成效。

教學成果

在大三下學期時,課程設計為:產品的開發與設計以基於Arduino 軟件IDE ESP8266 NodeMCU開發板或WeMOS D1 R2開發板的超音波測距儀結合LCD面板顯示距離,並以Blynk App開發與設計顯示距離介面。主要的目標是先讓分組學生熟悉Scrum運作流程,並強化自主學習、創新思考等能力,以及團隊合作的精神。在此學期的期末,兩組均如期完成教師所訂定規格的產品。第一組採用ESP8266 NodeMCU開發板,第二組採用ESP8266 WeMOS D1 R2開發板。

在大四上學期時,課程進階為:運用Google AIY語音套件,讓分組學生開始學習Python程式語言和樹莓派開發板,教師訂定產品的規格,兩組學生達成:

1.開發與設計以基於Google AIY語音套件的語音控制LED燈光開、關、閃爍等運作。

2.1整合Google AIY語音套件與Line Notify之緊急按鈕暨語音轉文本傳訊系統。

2.2整合Google AIY語音套件與Line Notify之智慧家庭語音助理暨語音轉文本傳訊系統。

在大四下學期時,導入Google AIY視覺套件,七位學生持續參與本計畫,教師訂定產品的規格,兩組學生均達成開發與設計基於Google AIY視覺套件辨識人員在場時控制LED燈開啟的功能。

持續精進

楊淳良進一步結合學校iClass學習平台,進行訊息即時公告、課程大綱公布、電子檔教材、輔助資料網頁連結、線上測驗區、討論區、互動區、分組學習,提升教學品質,並紀錄完整活動過程,隨時檢視專題執行問題,適時調整解決方案。期許在既有頂石工程課程基礎上持續改進,與學校高教深耕計畫「落實教學創新」中「專題導向學習」一致,提升學生自主學習動機,落實「問題導向學習」,實踐學校「資訊化、國際化、未來化」特色,引導學生因應未來社會與產業快速變革。

學生分享

就評論項目而言,楊淳良藉期中考、期末考、期末專題實驗報告、核心能力—操作型定義考核學生學習成效;在學生回饋上,101至105學年期末教學評量,每學年每班平均分數均高於系、院、校平均值,儘管學習過程有限,多數學生對於設立小專題實驗課程仍感到非常滿意。學生江明翰表示,參與此次教學研究計畫課程與大學所學到的東西不同,加上Google AIY也是近年才推出的技術,因而覺得非常新奇。在工作坊中,透過LINE與Google AIY Voice Kit語音辨識結合,利用Google AIY Vision Kit影像辨識,當人走進黑暗空間時,能夠偵測人體,進而打開燈光,生活中實用的創造讓課程變得更加有趣!

profiles

工學院電機工程學系

楊淳良副教授

臺灣科技大學電子工程博士

107學年通過教育部教學實踐研究計畫名稱:基於谷歌AIY套件的頂石工程課程設計與教學實踐

經歷:

參與教育部顧問室「通訊科技人才培育先導型計畫」,擔任「光纖通信網路」一書主編,該書已由五南圖書出版公司出版。

參與教育部顧問室「資通訊科技人才培育先導型計畫」和「網路通訊人才培育先導型計畫」,從事教材編撰及試教,近期參與「教育部行動寬頻課程推廣計畫」。

參與「多通道中長距離400Gbps傳輸模組與關鍵技術研究」科技部研究計畫,擔任共同主持人。

獲本校107年度第一期教學實務研究計畫案和教育部107、108年大專校院教學實踐研究計畫案。

NO.1099 A | 更新時間: 2019/12/22 | 點閱: 829 | 下載:

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