115/08/17【利用ChatGPT輔助Arduino程式設計:智慧WiFi時鐘藍牙音箱DAY1】
115年8月17日於苗栗縣頭份市頭份國民小學五育樓2樓電腦教室舉辦《利用ChatGPT輔助Arduino程式設計:智慧WiFi時鐘藍牙音箱》課程,由本校師培中心黃琇珍教授主講。
本次課程以智慧科技與程式設計為主題,結合人工智慧輔助、Arduino 程式設計、電子電路、光學概念、聲音原理與實作體驗,帶領學生完成「智慧 WiFi 時鐘藍牙音箱」作品。課程從生活中常見的時間顯示、彩色燈光、手機藍牙與音樂播放等功能出發,引導學生思考科技產品背後的運作方式,再透過 ESP32 NodeMCU、WS2812 LED、MAX98357 I2S 音訊放大模組及喇叭等元件進行實際操作。ESP32 本身整合 WiFi 與藍牙功能,因此可同時作為網路時鐘與藍牙音箱的核心控制元件。學生除了學習基本程式設計,也需理解不同硬體之間的連接與功能關係,並在實作過程中培養自主學習、問題解決、跨領域整合與創造力。
課程初期先從 Arduino IDE 開發環境及硬體元件認識開始,學生學習軟體安裝、ESP32 環境設定、基本程式上傳與硬體接線方式,再進一步認識 WS2812 LED 的運作原理。WS2812 可透過紅、綠、藍三種 LED 組合產生多樣色彩,因此課程也帶入 RGB 光的三原色概念,讓學生從實際控制 LED 顏色與亮度的過程中,理解程式設定與燈光變化之間的關係。之後再透過程式讓 ESP32 連接 WiFi 進行時間同步,搭配 WS2812 LED 完成智慧網路時鐘的基本功能。
在程式設計過程中,課程也加入 ChatGPT 等 AI 工具作為程式撰寫與創意發想的輔助。學生可將硬體名稱、腳位、LED 數量及希望呈現的效果轉化為提示內容,請 AI 協助產生或修改程式,再透過實際上傳與測試觀察結果。完成基本控制後,進一步嘗試呼吸燈、彩虹燈、流星燈等不同燈光效果,並透過不斷修改、測試與除錯,理解程式邏輯與實際輸出之間的關係。
在藍牙音箱實作部分,課程從「如何讓手機中的音樂透過喇叭播放」切入,帶領學生認識 ESP32 藍牙功能、MAX98357 I2S 音訊放大模組與 2 吋喇叭,並介紹音調、響度與音質等基本聲音概念。學生透過程式與硬體接線完成藍牙音樂播放功能,同時了解音訊資料需要經過解碼與放大後才能由喇叭輸出。最後再將 WiFi 時鐘、藍牙播放與呼吸燈三項功能進行整合,使裝置能依藍牙連線狀態自動切換模式:未連接藍牙時維持 WiFi 時鐘功能,連接藍牙後則切換為音樂播放並呈現燈光效果,斷線後再恢復時鐘模式。完成程式整合後,學生進一步組裝外殼與硬體模組,進行完整功能測試與成果展示,實際體驗從程式設計、電子電路、AI 輔助到實體作品完成的跨領域學習歷程。
本次課程以智慧科技與程式設計為主題,結合人工智慧輔助、Arduino 程式設計、電子電路、光學概念、聲音原理與實作體驗,帶領學生完成「智慧 WiFi 時鐘藍牙音箱」作品。課程從生活中常見的時間顯示、彩色燈光、手機藍牙與音樂播放等功能出發,引導學生思考科技產品背後的運作方式,再透過 ESP32 NodeMCU、WS2812 LED、MAX98357 I2S 音訊放大模組及喇叭等元件進行實際操作。ESP32 本身整合 WiFi 與藍牙功能,因此可同時作為網路時鐘與藍牙音箱的核心控制元件。學生除了學習基本程式設計,也需理解不同硬體之間的連接與功能關係,並在實作過程中培養自主學習、問題解決、跨領域整合與創造力。
課程初期先從 Arduino IDE 開發環境及硬體元件認識開始,學生學習軟體安裝、ESP32 環境設定、基本程式上傳與硬體接線方式,再進一步認識 WS2812 LED 的運作原理。WS2812 可透過紅、綠、藍三種 LED 組合產生多樣色彩,因此課程也帶入 RGB 光的三原色概念,讓學生從實際控制 LED 顏色與亮度的過程中,理解程式設定與燈光變化之間的關係。之後再透過程式讓 ESP32 連接 WiFi 進行時間同步,搭配 WS2812 LED 完成智慧網路時鐘的基本功能。
在程式設計過程中,課程也加入 ChatGPT 等 AI 工具作為程式撰寫與創意發想的輔助。學生可將硬體名稱、腳位、LED 數量及希望呈現的效果轉化為提示內容,請 AI 協助產生或修改程式,再透過實際上傳與測試觀察結果。完成基本控制後,進一步嘗試呼吸燈、彩虹燈、流星燈等不同燈光效果,並透過不斷修改、測試與除錯,理解程式邏輯與實際輸出之間的關係。
在藍牙音箱實作部分,課程從「如何讓手機中的音樂透過喇叭播放」切入,帶領學生認識 ESP32 藍牙功能、MAX98357 I2S 音訊放大模組與 2 吋喇叭,並介紹音調、響度與音質等基本聲音概念。學生透過程式與硬體接線完成藍牙音樂播放功能,同時了解音訊資料需要經過解碼與放大後才能由喇叭輸出。最後再將 WiFi 時鐘、藍牙播放與呼吸燈三項功能進行整合,使裝置能依藍牙連線狀態自動切換模式:未連接藍牙時維持 WiFi 時鐘功能,連接藍牙後則切換為音樂播放並呈現燈光效果,斷線後再恢復時鐘模式。完成程式整合後,學生進一步組裝外殼與硬體模組,進行完整功能測試與成果展示,實際體驗從程式設計、電子電路、AI 輔助到實體作品完成的跨領域學習歷程。