用 Arduino 设计 2050：未来导向的专题流程

做法是先让学生读人口与气候的推估数据，写一段「2050 年某人的一天」，再用 Arduino 做出「今天就能动的缩小版原型」，验证未来产品的核心传感与反应逻辑，最后反思可能的副作用。例如只用一颗人体传感器，就能验证「独居长者活动守护盒」的核心功能。

让学生替 2050 年做设计，其实是让他们替自己将来要住的世界做原型。这篇说明题目从哪里找、专题流程怎么改，以及可以做哪些作品。还没带过 Arduino 专题的老师，建议先读〈从问题出发：Arduino 专题课怎么设计〉。

2050 年台湾可能面临哪些问题？

未来题目最怕变成科幻小说，所以第一步是读真实的推估数据：

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趋势	数据线索	可以延伸的问题
超高龄社会	国发会推估，65 岁以上人口占比将由 2026 年的 20.9% 升到 2045 年的 37%、2055 年的 43.8%（今周刊整理）	长者独居、行动不便、忘记吃药，谁来照顾？
人口减少	总人口推估在 2049 年跌破 2,000 万人（旺得富整理）	照顾与劳动人力不足，哪些工作要交给机器？
高温更频繁	低海拔地区 36°C 以上高温日数持续增加；最严重情境下，到本世纪末平均多 73.6 天（TCCIP 事实摘要）	户外课、上学路上、顶楼教室怎么避免热伤害？
降雨更极端	推估呈现「干季越干、湿季越湿」，极端降雨变强变频繁（TCCIP 科学报告导读）	社区积水怎么提早知道？干季怎么省水？

提醒学生：推估是「可能发生的情境」，不是预言，专题要写清楚根据哪一份数据。

未来导向的专题和一般专题有什么不同？

2050 的问题无法到现场观察，所以流程多出「读趋势」「写情境」两步，最后再多一步「想副作用」。

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步骤	今天的专题	2050 的专题
1. 找问题	观察身边的困扰	读一份趋势数据，选一个趋势
2. 理解用户	访问身边真实的人	写一段「2050 年某人的一天」，主角可以是 70 岁的爸妈或 35 岁的自己；再访问今天已有类似处境的人
3. 定义问题	「我想让……变得更方便」	「在 2050 年，我们可以如何帮助（谁）在（情境）下（做到什么）？」
4. 做原型	直接做出作品	做「今天就能动的缩小版」，用 Arduino 验证内核功能
5. 测试	自己或同学试用	在教室模拟未来环境，例如用吹风机模拟热浪、用水盆模拟积水
6. 发表与反思	说明作品怎么用	多答三题：根据哪份数据？到处都装会怎样？谁可能被忽略或被侵犯隐私？

关键观念是「缩小版原型」：学生不用做出 2050 年的产品，只要用 Arduino 证明内核的传感与反应逻辑可行。未来的智能住宅很复杂，但「太久没侦测到活动就提醒」这个核心，一颗 PIR 传感器就能验证。

可以做哪些 2050 专题？

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未来问题	用户	Arduino 缩小版原型	内核零件	今天怎么测试
独居长者发生意外没人知道	独居的 75 岁长者	活动守护盒：一段时间没侦测到活动就亮灯响铃	PIR、蜂鸣器、LED	门槛缩短成 1 分钟，请同学离开房间测试
长者忘记吃药	照顾人力不足的家庭	定时药盒：时间到格子灯亮、伺服开盖，没打开就持续提醒	RTC 时钟模块、伺服马达、按钮	把时间设在下课钟
高温天热伤害	上学的学生、户外工作者	热伤害警示牌：依温湿度亮绿黄红灯	DHT11、三色 LED、液晶	用吹风机与热水杯模拟
社区积水	低洼地区居民	积水警报桩：水位达门槛就闪灯鸣叫	水位传感器、蜂鸣器	传感器放进水盆逐步加水
干季缺水	家庭与校园菜圃	省水滴灌：土壤真的干、而且没下雨才浇水	土壤湿度、雨滴传感、继电器、水泵	比较有无传感器一周的浇水次数
视力退化、行动不便	视力退化的长者	避障手杖：越靠近障碍物震动越强	HC-SR04、震动马达	蒙眼在安全场地走障碍路线

未来的 Arduino 会变成什么样子？

学生在 UNO 上学到的「传感 → 判断 → 动作」，正是未来 AI 设备的基本架构，差别只在「判断」由谁来做。Arduino 官方新推出的 VENTUNO Q，就把一颗负责 AI 运算的处理器和一颗负责实时控制的单片机放在同一块板子上，可脱机运行语言模型与图像辨识，并兼容 UNO 扩充板（Arduino 官方产品页）。这类板子属于大学与产业开发等级，国中小不需要采购。

对教学的意义是：学生今天写的规则，就是未来 AI 要学会的判断。「活动守护盒」今天用「超过 1 小时没侦测到人就提醒」；到了 2050，同样的设备可能改用图像辨识长者是否跌倒，而且图像不上传云端以保护隐私。AI 与 Arduino 怎么搭配，请见〈AI 时代，Arduino 还有什么用？〉。

老师可以怎么引导学生？

• 「2050 年你几岁？你的爸妈几岁？那一天他们可能遇到什么困难？」
• 「这个问题今天已经有人遇到了吗？我们可以去问谁？」
• 「如果把你的规则换成 AI 来判断，会更好还是更危险？哪些事该留给人决定？」

常见问题

国小学生能做未来导向的专题吗？

高年级可以。题目从家人出发（例如「2050 年爸妈几岁？」），数据由老师先整理成一页，学生专心做情境与原型。

推估数据会不会让学生感到焦虑？

可以先说明推估是「可能的情境」而不是预言，并把讨论焦点放在「我们今天能做什么」，让学生感受到自己有能力改变。

可以和哪些课程结合？

社会（人口结构）、自然（气候变迁）、科技（Arduino 实作）都能串起来，很适合跨领域与永续发展议题课程。

想带学生替未来做设计？

让学生读数据、判断 AI 该做什么、想清楚科技的副作用，正是 AAES **AI 识读引导师认证（Level 2）**的核心。报名前须先取得 STEM Educator（Level 1）认证，两阶认证皆与 STEM.org 国际证书绑定。

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