輕課程 創客木工聲光互動彈珠颱：使用Scratch 2.0程式設計 - 最新版(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖宏德(硬漢爸)

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創意無限，動手實踐：青少年創客編程與實物製作入門 本書聚焦於激發青少年對科技、設計與動手實踐的熱情，通過一係列有趣且富有挑戰性的項目，引導讀者掌握現代創客（Maker）所需的跨學科技能。它不是關於特定的木工項目或彈珠颱的設計，而是深入探索創客精神的核心——從概念到原型、從軟件到硬件的完整轉化過程。 --- 第一部分：創客思維與項目規劃（Foundations of Making） 本部分為讀者打下堅實的創客基礎，強調係統性的思考方式和高效的項目管理能力，是所有創意實現的藍圖。 1. 什麼是現代創客？超越傳統手工藝的邊界 創客精神的內涵： 探討“自己動手做”（DIY）與“自己創造”（DIT/DIF）的哲學差異。講解創客文化如何融閤瞭工程學、藝術設計和編程思維。 跨學科融閤的力量： 分析在信息技術（IT）日益滲透的今天，電子、機械和軟件如何協同工作，創造齣具有“智能”和“互動性”的産品。 案例分析： 簡要介紹全球知名的創客空間（如TechShop、Hackerspaces）的運作模式和成功案例，啓發讀者思考如何構建自己的迷你工作室。 2. 項目的誕生：從靈感到規格定義 需求捕獲與用戶體驗（UX）基礎： 學習如何識彆一個“痛點”或“樂趣點”，並將其轉化為可實現的項目目標。 功能與非功能性需求界定： 區分項目的核心功能（必須實現什麼）與性能指標（運行速度、耐用性、美觀度等）。 原型設計與快速迭代（Rapid Prototyping）： 介紹低保真原型（如草圖、紙闆模型）的重要性，以及如何利用快速反饋來修正設計方嚮，避免在錯誤的方嚮上投入過多資源。 時間與資源管理： 學習使用甘特圖或看闆（Kanban）等簡單工具，對項目進行階段性拆解，確保按時完成關鍵裏程碑。 --- 第二部分：數字構建與虛擬建模（Digital Design & Simulation） 在進行任何物理製作之前，強大的數字建模能力是必不可少的。本部分將重點介紹如何使用主流的2D/3D軟件進行精確設計，並進行虛擬測試。 3. 基礎幾何與2D工程圖繪製 矢量繪圖基礎： 介紹使用基礎的矢量圖形軟件（如Inkscape或特定CAD軟件的草圖模塊）進行精確尺寸標注和部件布局。 工程製圖規範入門： 學習標準的視圖投影（主視圖、俯視圖、側視圖）和尺寸標注方法，確保製作齣的部件可以被精確加工。 4. 三維建模的核心技巧（Focus on Parametric Modeling） 參數化設計哲學： 深入講解參數化建模（如使用FreeCAD或Fusion 360的基礎模塊）的優勢——修改一個參數即可自動更新整個模型，極大提高設計靈活性。 實體操作與布爾運算： 掌握如何通過拉伸、鏇轉、掃掠等基本操作構建復雜形態，以及如何使用“閤並”、“相減”等布爾運算來切割或組閤零件。 裝配體概念： 學習如何將獨立的零件模型組閤成一個完整的裝配體，並進行初步的運動學檢查（例如，檢查齒輪嚙閤是否順暢，或機構運動範圍是否受限）。 5. 虛擬測試與應力預估（Basic Simulation） 有限元分析（FEA）簡介： 不涉及復雜的數學推導，而是理解FEA的基本原理——如何通過劃分網格來預測結構在受力或熱負荷下的錶現。 優化結構設計： 根據模擬結果，學習如何增加支撐、移除多餘材料或改變材料選擇，以在滿足功能要求的前提下實現輕量化和強度提升。 --- 第三部分：材料科學與現代製造技術（Materials and Fabrication） 本部分將指導讀者瞭解不同材料的特性及其在創客項目中的適用性，並介紹如何利用現代工具將數字模型轉化為物理實體。 6. 認識你的材料庫 結構材料對比： 詳細對比木材（不同密度和紋理）、塑料（如PLA, ABS, PETG的特性和使用場景）、金屬（鋁閤金的加工特性）的優缺點。 粘接與固定技術： 深入探討機械連接（螺釘、鉚釘、卡扣）與化學連接（不同膠水、焊接）的選擇標準，確保連接的持久性和可靠性。 7. 傳統加工工藝的精度提升 手工具的精確使用： 重新審視鋸、刨、鑽等傳統工具，重點講解如何配閤夾具和量具（如遊標卡尺、角度尺）實現工業級的精度控製。 鑽孔與攻絲： 學習如何計算和執行精確的鑽孔深度、孔徑，以及為螺紋連接進行攻絲操作。 8. 增材製造（3D打印）的優化策略 切片軟件設置精講： 詳細解讀層高、填充密度、打印速度、支撐結構等關鍵參數對最終部件性能的影響。 打印後處理技術： 介紹打磨、拋光、溶劑平滑（針對ABS）等技術，如何使3D打印部件具備媲美注塑件的錶麵光潔度和機械強度。 9. 減材製造：CNC與激光切割原理 激光切割的工作原理與安全： 講解激光切割和雕刻如何快速、精確地加工薄闆材料（如亞剋力、薄木闆），並強調操作安全規範。 CNC銑削基礎概念： 介紹三軸CNC機床的工作流程，理解刀具路徑生成的基本邏輯，以及如何為更堅固的結構件做準備。 --- 第四部分：係統集成與自動化初步（Integration and Interactivity） 本部分是實現“互動性”的關鍵，它將數字設計與物理結構結閤起來，探討如何通過基礎的電子和控製係統賦予作品生命。 10. 電子元件的選型與連接規範 基礎電路理論迴顧： 簡要復習電壓、電流、電阻（歐姆定律）在實際項目中的應用，確保安全用電。 傳感器與執行器概覽： 介紹項目中常用的輸入設備（如按鈕、光敏電阻、超聲波測距儀）和輸齣設備（如LED、小型直流電機、伺服電機）的選型標準和接口要求。 11. 邁嚮自動化控製的邏輯構建 流程圖設計： 學習使用流程圖來清晰地規劃係統的“決策樹”——如果A發生，係統應該執行B；如果C未發生，則等待D。 狀態機基礎概念： 介紹如何將復雜係統分解為不同的穩定狀態（如“待機”、“運行中”、“故障”），使控製邏輯更加健壯和易於調試。 接口與信號傳輸： 講解如何選擇閤適的連接器（如杜邦綫、JST接口）確保電子元件間信號傳輸的穩定性和可插拔性。 12. 調試與故障排除（Troubleshooting Mastery） 係統性排查流程： 建立一套標準化的故障排除流程（從電源檢查到信號驗證），避免盲目試錯。 隔離測試法： 如何將復雜的係統分解為獨立的子係統（如先測試輸入模塊，再測試輸齣模塊），快速定位問題的根源。 文檔記錄的價值： 強調為設計、代碼和接綫圖做詳細記錄的重要性，以便未來的維護和升級。 --- 總結： 本書旨在培養讀者成為一個能夠獨立構思、設計、製造和編程的“全棧創客”。它提供的工具和方法論是普適的，能夠應用於任何涉及設計、製造和電子控製的創意項目中，幫助讀者將腦海中的奇思妙想，高效、精確地轉化為可觸摸、可互動的現實作品。