銘傳大學 106 學年度上學期

106 年度教學卓越計畫子計畫一

【一般課程】課程重構計畫

結案報告

課程名稱：嵌入式系統

教師姓名：羅嘉寧

系所單位：電腦與通訊工程學系

撰寫日期：107 年 2 月 1 日

壹、計畫動機

於本系嵌入式系統課程中，重構原有課程，導入 Raspberry Pi 之平台，教

授物聯網核心技術課程中之 IoT 概念及 M2M 架構，佐以 Linux 系統架構，整

合感測器模組與 M2M 間通訊之程式設計，讓同學可以對 IoT 及 M2M 架構有

一個完整的認識。

貳、執行內容 （課程設計與執行概念、實施方式、實施進度等訊息）

一、若本課程非首次申請課程重構計畫，請說明與前不同之處

本系嵌入式系統課程，原先採用 Windows CE 平台教學。然而

Windows CE 平台近年來已逐漸被其他產品所淘汰，故本年度課程改

用 Raspberry Pi 平台教學。

此外，聘請業師教學，於上課期間安排兩次業師講授，每次時間 3 小

時。

二、教學目標 （教學理念、教學目標是什麼）

在本年度之嵌入式系統課程採用 RaspberryPi 3 之平台，搭配開

放式之 Linux 平台及聯網架構，可以發揮物聯網核心技術及應用專題

模組中。在課程中將介紹 RaspberryPi 3 的硬體架構及使用的 Linux

系統，於期中考後介紹物聯網 IoT 的基本概念及 M2M 架構，並開始

引導同學學習透過網際網路伺服器控制 M2M。開設課程對象為大學

部三年級的學生，共開設兩班。學生必須具備微處理機系統（課程採

用 Arduino 平台，於大學部二年級開課，必修）及作業系統實務(課

程為 Linux 之基礎架構與實作，於大學部二年級開課，選修)後，方

能學習嵌入式系統課程。

在本課程中，將介紹物聯網發展現況及前瞻、物聯網系統架構、物

聯網感測及區域網路技術、物聯網核心網路技術、物聯網服務標準平

台技術、物聯網系統 IP 化技術、物聯網系統安全技術及主要物聯網

應用領域。

三、教學內容 （主要的教學內容）

課程內容規劃:

課程綱要 配合實驗項目 上課時數

嵌入式系統簡介 Raspiberry Pi 系統安裝與測試 上課 2 小時

實驗 4 小時

Raspbian 桌面圖形作業系統 Linux 作業系統核心編譯，套件安裝 上課 2 小時

實驗 4 小時

Python 程式設計 使用 Python 擷取並分析網頁內容 上課 2 小時

實驗 4 小時

物聯網基礎架構 Raspberry Pi 聯網系統 上課 3 小時

實驗 6 小時

智慧型感應器 物聯網感測功能(1) 上課 2 小時

實驗 4 小時

物聯網遠端控制 物聯網感測功能(2) 上課 3 小時

實驗 6 小時

物聯網應用 連結感測功能至物聯網平台 上課 2 小時

實驗 4 小時

物聯網終端設備 終端設備 P2P 通訊 上課 2 小時

實驗 4 小時

四、教學活動設計 （如何達到教學目標的教學活動設計）

搭配實驗內容規劃：

實驗項目 內容說明

Raspiberry Pi 系統

安裝與測試

Raspiberry Pi 安裝與設定，基礎 Linux 指令與連線。本

系已購置 120 套 Raspberry Pi 系統，供修課之每位同學

使用。申請補助金額僅為實驗所需之耗材。

Linux 作業系統核

心編譯，套件安裝

學習編譯 Raspberry Pi 之核心程式及安裝套件，網頁伺

服器之安裝與架設

使用 Python 擷取

並分析網頁內容

介紹 Python 直譯式語言

Raspberry Pi 聯網

系統

學習如何使用遠端登入及控制 Raspberry Pi

物聯網感測功能(1) 使用 Python 語言透過 Raspberry Pi 之 GPIO 以讀取

感測器數值並將數值儲存於資料庫中

物聯網感測功能(2) 於 Raspberry Pi 架設 Web Server, 並可透過網頁平台

控制並擷取 Raspberry Pi 之感測器內容

連結感測功能至物

聯網平台

從感測平台輸送資料至網路服務平台之實作整合物聯網系

統，並以家庭環控為應用平台

終端設備 P2P 通訊 物聯網終端設備間 P2P 通訊

在傳統嵌入式系統課程中，大部分僅教授單晶片程式設計，並搭配感應器或

馬達相關電路供實作，並未考慮將單晶片程式連結網際網路。在本年度之嵌入式

系統課程，將傳統 8051 或 Arduino 之單晶片課程，進階為採用 RaspberryPi

3 之平台，搭配開放式之 Linux 平台及聯網架構，可以發揮物聯網核心技術及

應用專題模組中。

五、教學評量 （如何評量教學目標達到與否）

題目

非常同意

同意

無意見

不同意

非常不同意

1. 這門課讓我思考了以前我沒有想過的問題 47% 41% 12% 0% 0%

2. 我從這門課學到有價值的知識或技術 48% 41% 9% 2% 0%

3. 這門課讓我的視野更拓展，增加更多觀點 47% 38% 14% 1% 0%

4. 我認為課程的預定目標已經達成 43% 43% 12% 1% 1%

5. 課程的各種安排與設計幫助我學習與瞭解這門課 46% 41% 11% 1% 0%

6. 有適當合理的方式來評量學生的學習 43% 41% 11% 5% 0%

7. 給分打成績的方式有書面及適當說明 45% 37% 13% 5% 0%

8. 課程的難度是恰當的 38% 45% 13% 4% 0%

9. 預習方式有助於學習（無預習要求則不必作答） 37% 40% 19% 4% 0%

10. 運用 Moodle 分享教材與同學的作業有助學習 45% 42% 12% 1% 0%

11. 授課教師表現了對本課程的知識與瞭解 49% 36% 12% 3% 0%

12. 授課教師表現了對本課程的興趣與熱忱 45% 39% 15% 1% 0%

13. 授課教師的教導能啟發我進一步思考 43% 39% 17% 1% 0%

14. 授課教師鼓勵學生有自己的看法與獨特性 39% 39% 20% 1% 1%

15. 授課教師鼓勵學生問問題或參與學習 46% 33% 17% 3% 1%

16. 授課教師會回應學生的疑惑與問題 44% 39% 12% 4% 1%

17. 授課教師尊重學生 52% 31% 13% 4% 0%

18. 整體而言我認為授課教師是位好老師 47% 32% 20% 1% 0%

19. 我認真投入這門課的準備與學習 48% 32% 18% 1% 1%

20. 我上課很專注 44% 32% 20% 3% 1%

21. 我參與各式學習活動、例如會提問題、給回饋、

貢獻我的看法

42% 35% 17% 5% 1%

22. 我很滿意教學助理的表現（無 TA 則不必作答） 60% 29% 9% 2% 0%

參、計畫成果

一、摘述辦理情形

本課程開設於電腦與通訊工程學系，開設兩班，由羅嘉寧教師教授，

選課人數 54+ 57 = 111 人。每班課程並安排 2 次業師講授，每次參

與時間 3 小時，共計 12 小時。講授課程為聯發科技物聯網晶片 LinkIt

7688。

二、課程實驗成果

在本年度之嵌入式系統課程採用 RaspberryPi 2/3 之平台，搭配開放

式之 Linux 平台及聯網架構，可以發揮物聯網核心技術及應用專題模

組中。在課程中將介紹 RaspberryPi 的硬體架構及使用的 Linux 系

統，於期中考後介紹物聯網 IoT 的基本概念及 M2M 架構，並開始引

導同學學習透過網際網路伺服器控制 M2M。

在規劃嵌入式系統系列課程時，介紹 RaspberryPi 3 的硬體架構及使

用的 Linux 系統，於期中考後介紹物聯網 IoT 的基本概念及 M2M

架構，並開始引導同學學習透過網際網路伺服器控制 M2M。

實驗課程部分共規劃 11 次實驗，除採用教育部行動寬頻聯盟提供之

Node-Red 及 OM2M 平台之教材外，自編 Raspberry Pi 操作手冊

及實驗教材， LinkIt 7697/7688 單晶片平台操作手冊。

三、執行成效評估 （學生學習成效為何，請提出具體佐證）

從教學評量 (5) 結果可看出學生了課程比例為 87%, 課程難度洽當

為 83%，對教學 TA 滿意度亦有 89%

四、差異分析

（執行【課程重構計畫】前後的「教學內容」和「課程成果」

差異分析，以及效益提升說明）

本學年上課時因為市面上缺乏完善之物聯網課程教材，所有講義只能

自編。經導入教育部行段寬頻聯盟之教材後本課程上課之教材採用聯

盟提供之教材，加入物聯網核心技術及應用專題之子模組: 物聯網發

展現況及前瞻，物聯網系統架構，物聯網和新網路技術，物聯網服務

標準平台技術及主要物聯網應用領域等相關子模組。導入聯盟教材後

可完善介紹物聯網發展現況及前瞻、物聯網系統架構、物聯網感測及

區域網路技術、物聯網核心網路技術、物聯網服務標準平台技術、物

聯網系統 IP 化技術、物聯網系統安全技術及主要物聯網應用領域，

對上課效益頗大。

五、課程反思

（本課程實驗可以分享給全校其他教師的教學發現和重要經驗）

本次開課對象電腦與通訊工程學系為大學部三年級的學生，分別於

105 年度下學期及 106 年度上學期共開設四班。學生於修課前已經具

備微處理機系統（課程採用 Arduino 平台，於大學部二年級開課，必

修）及作業系統實務(課程為 Linux 之基礎架構與實作，於大學部二

年級開課，選修)後，方能學習嵌入式系統課程。

在本年度之課程採用 RaspberryPi 3 之平台，搭配開放式之 Linux

平台及聯網架構，可以發揮物聯網核心技術及應用專題模組中。在課

程中將介紹 RaspberryPi 3 的硬體架構及使用的 Linux 系統，於期中

考後介紹物聯網 IoT 的基本概念及 M2M 架構，並開始引導同學學習

透過網際網路伺服器控制 M2M。

學生於上課時，課程加入物聯網核心技術及應用專題之實作實驗開發

應用模組，將會搭配嵌入式系統之平台及感測器元件。 學生將可學習

基礎手機介面、學習多畫面 Tab View 之程式、學習如何使用讀取行

動裝置之觸控螢幕, GPS, 陀螺儀及電子羅盤之感應器數值、讀取感

應器數值並記錄於內建資料庫中、使用感測器設計小遊戲及整合物聯

網系統，以行動裝置控制家庭設備。

六、後續調整規劃

肆、建議與改進

本系規劃課程之授課對象為大學部三年級之學生，搭配採用之物聯網

實驗平台以 Raspberry Pi 為主。然而於兩學期聘請 CaveEDU 團隊

教授聯發科技之 LinkIt 7688/7697 平台及相關應用時，發現採用

Link 7688/7697 之成本更低，效能亦在可接受之範圍。雖然

Raspberry Pi 之功能相對 Link 7688/7697 更加強大，但考慮實際工

業界之物聯網設備大部分為採用低成本低功耗之平台，因此在後續開

課時，將嘗試導入 Link 7688/7697 等低成本平台當成感測器之前端

組件，將 Raspberry Pi 定位為家庭中之物聯網閘道器，再搭配雲端

服務平台以符合工業界現狀。

伍、補充說明

一、課程照片

二、其它相關資料

本次課程聘請 CaveEDU 教育團隊(網址: http://www.cavedu.com) 之袁佑緣教

師授課，講授聯發科技最新開發之 LinkIt 7688 物聯網用單晶片及 MCS Cloud /

ThinkSpeak 物聯網雲端服務及 LineBot 服務平台。袁老師其在 CaveEDU 之

主要工作為物聯網應用研發及課程研發與出版書籍，對於 Linux 單板電腦、IoT

物聯網應用、及樂高機器人等有三年以上的實務經驗。期最新著作 “決戰！拿鐵

熊貓 VS 物聯網超入門”已於 2018 年 1 月出版。

講師姓名 袁佑緣 服務單位 CaveEDU 教育團隊

授課日期 2017/12/11 及 12/18 授課時間 各 3 小時(兩班)

課程大綱

LinkIt 7688 硬體介紹

使用 Arduino IDE 開發 LinkIt 7688 程式

聯發科物聯網平台 MCS Cloud Sandbox 介紹

使用 LinkIt 7688 連結 MCS Cloud Sanbox

使用 LinkIt 7688 搭配攝影機實作影音串流及影像辨識

使用 LinkIt 7688 搭配 ThinkSpeak 雲端服務平台

使用 LinkIt 7688 搭配 Line Bot 程式開發設計

http://www.cavedu.com)/

課程照片