銘傳大學 107學年度上學期

107年度高教深耕計畫

【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：108 年 1 月 25 日

壹、計畫動機

於本系嵌入式系統課程中，重構原有課程，除了導入 Raspberry Pi 之

平台，教授物聯網核心技術課程中 IoT 之物聯網基礎技術，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

感應器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 及聯發科之 MCS Cloud 雲端平台教學。

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

課程綱要 配合實驗項目 上課時數

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

實驗項目 內容說明

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）

以下為學生之教學問卷結果:

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%

以下則為期末時之學生反應問卷

題目

非常同意

同意

無意見

不同意

非常不同意

23. 這門課讓我思考了以前我沒有想過的問題 56% 36% 8% 0% 0%

24. 我從這門課學到有價值的知識或技術 59% 33% 8% 0% 0%

25. 這門課讓我的視野更拓展，增加更多觀點 55% 36% 9% 0% 0%

26. 我認為課程的預定目標已經達成 52% 32% 11% 5% 0%

27. 課程的各種安排與設計幫助我學習與瞭解這門課 58% 30% 10% 2% 0%

28. 有適當合理的方式來評量學生的學習 53% 30% 15% 2% 0%

29. 給分打成績的方式有書面及適當說明 55% 33% 11% 1% 0%

30. 課程的難度是恰當的 48% 34% 13% 5% 0%

31. 預習方式有助於學習（無預習要求則不必作答） 49% 29% 22% 0% 0%

32. 運用Moodle分享教材與同學的作業有助學習 62% 30% 7% 1% 0%

33. 授課教師表現了對本課程的知識與瞭解 62% 28% 9% 1% 0%

34. 授課教師表現了對本課程的興趣與熱忱 53% 37% 9% 1% 0%

35. 授課教師的教導能啟發我進一步思考 55% 30% 13% 2% 0%

36. 授課教師鼓勵學生有自己的看法與獨特性 54% 32% 12% 2% 0%

37. 授課教師鼓勵學生問問題或參與學習 55% 28% 16% 1% 0%

38. 授課教師會回應學生的疑惑與問題 53% 35% 10% 2% 0%

39. 授課教師尊重學生 59% 32% 8% 1% 0%

40. 整體而言我認為授課教師是位好老師 56% 36% 7% 1% 0%

41. 我認真投入這門課的準備與學習 53% 30% 15% 2% 0%

42. 我上課很專注 49% 32% 15% 4% 0%

43. 我參與各式學習活動、例如會提問題、給回饋、

貢獻我的看法 48% 29% 22% 1% 0%

44. 我很滿意教學助理的表現（無 TA則不必作答） 64% 29% 6% 1% 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 60+ 56 = 116 人。每次上課皆搭配實驗課程，每班

課程並安排 3 名助教輔助上課。

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）

由學生問卷中所得結果:

教師教學知能題目

回應 五點量尺

平均分數

非 常 良 好

良 好

無 意 見

可 改 進

尚 需 加 強

A1. 課程設計

☆ 老師能訂定具體可行之課程目標。 46% 44% 8% 0% 2% 4.3

☆ 老師能依照課程目標選擇適宜之教學內

容。

50% 38% 10% 0% 2% 4.3

教師教學知能題目

回應 五點量尺

平均分數

非 常 良 好

良 好

無 意 見

可 改 進

尚 需 加 強

☆ 老師能根據課程目標與學生學習特性組

織課程內容。

44% 44% 8% 0% 2% 4.3

☆ 老師能選擇符合學生程度之教材，必要時

自行研發創新教材。

46% 44% 8% 0% 2% 4.3

☆ 老師能依據課程性質與需要，選擇恰當的

教學方法，例如：講授法、合作學習法等

等。

40% 50% 8% 0% 2% 4.3

A2. 教學實踐

☆ 老師能搭配適合的圖儀設備、網路或教

具，以達到教學目標。

42% 46% 10% 0% 2% 4.3

☆ 老師能設計符合課程內容之教學活動，如

實作、分組討論、上台發表等等。

40% 46% 12% 0% 2% 4.2

☆ 老師能根據學生的程度，及時調整教學方

法因應之。

34% 52% 12% 0% 2% 4.2

☆ 老師能容許彈性變動教學進度與內容，以

配合學生學習狀況。

42% 48% 8% 0% 2% 4.3

☆ 老師能關注學生個別的學習困難。 38% 44% 12% 2% 4% 4.1

A3. 班級經營

☆ 老師能善用時事或舊經驗的連結等方式，

激勵學生的學習動機。

42% 38% 18% 0% 2% 4.2

☆ 老師能保持良好的師生互動，維持和諧熱

絡之上課氣氛。

40% 40% 18% 0% 2% 4.2

教師教學知能題目

回應 五點量尺

平均分數

非 常 良 好

良 好

無 意 見

可 改 進

尚 需 加 強

☆ 老師能善用提問的方式，刺激學生思考。 44% 38% 16% 0% 2% 4.2

☆ 老師能鼓勵學生發問，檢視學生學習狀

況。

40% 40% 18% 0% 2% 4.2

☆ 老師能營造不怕犯錯、勇於嘗試的學習殿

堂，讓學生快樂學習。

46% 36% 16% 0% 2% 4.2

A4. 教學評量

☆ 老師能明訂具體的考試和作業的評分標

準。

46% 42% 8% 2% 2% 4.3

☆ 老師能採取多元評量方式評比學生分數。 46% 40% 12% 0% 2% 4.3

☆ 老師能公平公正地予以評分。 48% 38% 12% 0% 2% 4.3

☆ 老師能從評量過程中瞭解學生學習狀況，

作為修正課程教學之參考。

42% 46% 10% 0% 2% 4.3

☆ 老師的考評方式可以測驗出我的學習成

果。

42% 44% 10% 0% 4% 4.2

A5. 教學輔導

☆ 老師能判斷學生學習困難的課程內容與

原因。

42% 44% 10% 2% 2% 4.2

☆ 老師能瞭解學生學習困難後，給予適當的

輔導轉介（例如教學助理或小老師）。

44% 40% 14% 0% 2% 4.2

☆ 老師能瞭解學生先備知識的不足處，進而

給予建議與輔導。

44% 40% 12% 0% 4% 4.2

教師教學知能題目

回應 五點量尺

平均分數

非 常 良 好

良 好

無 意 見

可 改 進

尚 需 加 強

☆ 老師能針對表現優異的學生，提供額外的

學習機會與資源。

42% 40% 16% 0% 2% 4.2

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，

於 107 年度上學期共開設二班。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 Raspberry Pi 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 Raspberry Pi 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。

以下為學生之教學建議:

（一） 您對老師授課教材的內容是否有任何建議？(例如：課本選擇或投影

片內容等。)

1. 樹莓派是都還很新，學校電腦雖然已經很不錯了，比一些教室還

好

2. 非常詳細

3. 非常好 (2人填答)

4. 需要即時更新教材

5. 投影片清楚

6. 投影片很棒，但小細節要多注意

7. 課程非常豐富受益匪淺

8. 希望能有步驟影片

（二） 您對老師授課方式是否有任何建議？(例如：使用投影片或寫白板或

是上課音量是否需要調整等等。)

1. 投影片教學也不錯，雖然學生可能不專心做自己的

2. 上課音量妥

3. 好 (2人填答)

4. 可以慢一點，多點時間給我們做 (2人填答)

（三） 你對老師上課之進度是否有任何建議？﹝例如：太快、太慢或是適

中。﹞

1. 適中 (11 人填答)

2. 可以再慢一點 (2人填答)

3. 很棒 (2人填答)

4. 太快 (5人填答)

5. 有時有點快，有時適中

（四） 您對老師之考試方式、作業份量、報告份量或內容是否有任何建議？

1. 還可以

2. 作業份量得宜(5人填答)

3. 有時太多(2人填答)

（五） 您在學習本課程時是否會遭遇困難？ 如果有，那是什麼？

1. 安裝過程錯誤的理解需要

2. VCN連進去要靠運氣

3. Putty非常不穩

4. 花時間

5. 做不出來，又找不到原因，助教也無法解決，有時成功，但下一次

登入卻不行

6. 偶爾，在設定時偶有差錯

7. 有，運氣問題 (3人填答)

8. 有，設備有時出差錯 (2人填答)

9. 自己電腦可以，用學校的不行

10. 基礎知識不足，個人實作太差，有時趕不上進度

11. 有，有時候會突然出問題

12. 有時安裝會失敗，但可以多嘗試解決

13. 有時候會跳錯誤

（六） 請描述您給予老師其他教學上的建議。

1. 繼續保持

2. 好 (2人填答)

3. 老師很棒

伍、補充說明

一、課程照片

二、其它相關資料