用 Arduino 設計 2050：未來導向的專題流程

做法是先讓學生讀人口與氣候的推估數據，寫一段「2050 年某人的一天」，再用 Arduino 做出「今天就能動的縮小版原型」，驗證未來產品的核心感測與反應邏輯，最後反思可能的副作用。例如只用一顆人體感測器，就能驗證「獨居長者活動守護盒」的核心功能。

讓學生替 2050 年做設計，其實是讓他們替自己將來要住的世界做原型。這篇說明題目從哪裡找、專題流程怎麼改，以及可以做哪些作品。還沒帶過 Arduino 專題的老師，建議先讀〈從問題出發：Arduino 專題課怎麼設計〉。

2050 年台灣可能面臨哪些問題？

未來題目最怕變成科幻小說，所以第一步是讀真實的推估數據：

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趨勢	數據線索	可以延伸的問題
超高齡社會	國發會推估，65 歲以上人口占比將由 2026 年的 20.9% 升到 2045 年的 37%、2055 年的 43.8%（今周刊整理）	長者獨居、行動不便、忘記吃藥，誰來照顧？
人口減少	總人口推估在 2049 年跌破 2,000 萬人（旺得富整理）	照顧與勞動人力不足，哪些工作要交給機器？
高溫更頻繁	低海拔地區 36°C 以上高溫日數持續增加；最嚴重情境下，到本世紀末平均多 73.6 天（TCCIP 事實摘要）	戶外課、上學路上、頂樓教室怎麼避免熱傷害？
降雨更極端	推估呈現「乾季越乾、溼季越溼」，極端降雨變強變頻繁（TCCIP 科學報告導讀）	社區積水怎麼提早知道？乾季怎麼省水？

提醒學生：推估是「可能發生的情境」，不是預言，專題要寫清楚根據哪一份數據。

未來導向的專題和一般專題有什麼不同？

2050 的問題無法到現場觀察，所以流程多出「讀趨勢」「寫情境」兩步，最後再多一步「想副作用」。

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步驟	今天的專題	2050 的專題
1. 找問題	觀察身邊的困擾	讀一份趨勢數據，選一個趨勢
2. 理解使用者	訪問身邊真實的人	寫一段「2050 年某人的一天」，主角可以是 70 歲的爸媽或 35 歲的自己；再訪問今天已有類似處境的人
3. 定義問題	「我想讓……變得更方便」	「在 2050 年，我們可以如何幫助（誰）在（情境）下（做到什麼）？」
4. 做原型	直接做出作品	做「今天就能動的縮小版」，用 Arduino 驗證核心功能
5. 測試	自己或同學試用	在教室模擬未來環境，例如用吹風機模擬熱浪、用水盆模擬積水
6. 發表與反思	說明作品怎麼用	多答三題：根據哪份數據？到處都裝會怎樣？誰可能被忽略或被侵犯隱私？

關鍵觀念是「縮小版原型」：學生不用做出 2050 年的產品，只要用 Arduino 證明核心的感測與反應邏輯可行。未來的智慧住宅很複雜，但「太久沒偵測到活動就提醒」這個核心，一顆 PIR 感測器就能驗證。

可以做哪些 2050 專題？

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未來問題	使用者	Arduino 縮小版原型	核心零件	今天怎麼測試
獨居長者發生意外沒人知道	獨居的 75 歲長者	活動守護盒：一段時間沒偵測到活動就亮燈響鈴	PIR、蜂鳴器、LED	門檻縮短成 1 分鐘，請同學離開房間測試
長者忘記吃藥	照顧人力不足的家庭	定時藥盒：時間到格子燈亮、伺服開蓋，沒打開就持續提醒	RTC 時鐘模組、伺服馬達、按鈕	把時間設在下課鐘
高溫天熱傷害	上學的學生、戶外工作者	熱傷害警示牌：依溫溼度亮綠黃紅燈	DHT11、三色 LED、液晶	用吹風機與熱水杯模擬
社區積水	低窪地區居民	積水警報樁：水位達門檻就閃燈鳴叫	水位感測器、蜂鳴器	感測器放進水盆逐步加水
乾季缺水	家庭與校園菜圃	省水滴灌：土壤真的乾、而且沒下雨才澆水	土壤濕度、雨滴感測、繼電器、水泵	比較有無感測器一週的澆水次數
視力退化、行動不便	視力退化的長者	避障手杖：越靠近障礙物震動越強	HC-SR04、震動馬達	矇眼在安全場地走障礙路線

未來的 Arduino 會變成什麼樣子？

學生在 UNO 上學到的「感測 → 判斷 → 動作」，正是未來 AI 裝置的基本架構，差別只在「判斷」由誰來做。Arduino 官方新推出的 VENTUNO Q，就把一顆負責 AI 運算的處理器和一顆負責即時控制的微控制器放在同一塊板子上，可離線執行語言模型與影像辨識，並相容 UNO 擴充板（Arduino 官方產品頁）。這類板子屬於大學與產業開發等級，國中小不需要採購。

對教學的意義是：學生今天寫的規則，就是未來 AI 要學會的判斷。「活動守護盒」今天用「超過 1 小時沒偵測到人就提醒」；到了 2050，同樣的裝置可能改用影像辨識長者是否跌倒，而且影像不上傳雲端以保護隱私。AI 與 Arduino 怎麼搭配，請見〈AI 時代，Arduino 還有什麼用？〉。

老師可以怎麼引導學生？

• 「2050 年你幾歲？你的爸媽幾歲？那一天他們可能遇到什麼困難？」
• 「這個問題今天已經有人遇到了嗎？我們可以去問誰？」
• 「如果把你的規則換成 AI 來判斷，會更好還是更危險？哪些事該留給人決定？」

常見問題

國小學生能做未來導向的專題嗎？

高年級可以。題目從家人出發（例如「2050 年爸媽幾歲？」），數據由老師先整理成一頁，學生專心做情境與原型。

推估數據會不會讓學生感到焦慮？

可以先說明推估是「可能的情境」而不是預言，並把討論焦點放在「我們今天能做什麼」，讓學生感受到自己有能力改變。

可以和哪些課程結合？

社會（人口結構）、自然（氣候變遷）、科技（Arduino 實作）都能串起來，很適合跨領域與永續發展議題課程。

想帶學生替未來做設計？

讓學生讀數據、判斷 AI 該做什麼、想清楚科技的副作用，正是 AAES **AI 識讀引導師認證（Level 2）**的核心。報名前須先取得 STEM Educator（Level 1）認證，兩階認證皆與 STEM.org 國際證書綁定。

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