用心智圖拆問題,用 IPO 找規律計算機概論|運算思維與 AI 賦能單元|問題拆解與模式辨識
「學餐排隊太久」這種模糊的抱怨,30 分鐘內變成一張看得懂、做得動的解題藍圖:心智圖把問題拆成四個階段,IPO 模板描述每一階段,AI 只負責找遺漏——判斷永遠由你來做。這是之後每一個專題的骨架,先學會,專題就有起點。
🎬 120 秒教學影片課前預習・課堂 0–3 分播放
📼 YouTube 開不了?改播站內備援影片(1080p,含旁白與字幕)
| 時間 | 畫面 | 旁白重點 |
|---|---|---|
| 0:00–0:13 | 封面 | 兩分鐘學會用心智圖拆解、用 IPO 找規律 |
| 0:13–0:28 | 引起動機 | 尖峰排隊 18 分鐘,占午休三分之一以上 |
| 0:28–0:43 | CT 四要素 | 拆解、模式辨識、抽象化、演算法與工具對應 |
| 0:43–1:01 | 心智圖 | 第一步:中心寫題目、畫四支、接 IPO |
| 1:01–1:17 | IPO 串接 | 第二步:逐列填寫,O 即下一列的 I |
| 1:17–1:34 | 範例表 | 18 分鐘從問題定義一路傳到預期效益 |
| 1:34–1:48 | AI 檢核 | 第三步:先自己做,再請 AI 找遺漏,由你決定 |
| 1:48–2:00 | 課後作業 | 換題練習,先思考後驗證 |
🎯 三個學習目標
🧩 運算思維四要素 ↔ 本單元工具
拆解
心智圖把題目分成四個階段——大問題變成一口一口做得完的小事。
模式辨識
四個階段長得一樣:都能用 IPO 描述。這是本堂課的核心發現。
抽象化
IPO 是可重複使用的模板——換一題,同一套格子照樣能裝。
演算法
依序完成四個階段,就是一條誰照做都會得到結果的解題流程。
🔗 IPO 模板與串接規律黃色=交付物,往下一列傳遞
寫不出某一列的 Input,代表上一階段還沒做完——這就是你的自我檢查工具;預期效益的指標必須回扣問題定義的數字,形成閉環。
🍜 教師示範:學餐排隊範例
| 階段 | Input | Process | Output(黃底=傳給下一列) |
|---|---|---|---|
| 問題定義 | 同學抱怨、尖峰現場計時 | 5W1H+魚骨圖找根因 | 尖峰平均排隊 18 分鐘 |
| 需求分析 | 問題陳述、問卷、下課時間表 | 利害關係人分析、MoSCoW 排序 | 需求清單:預點、取餐時段、完成通知 |
| 系統設計 | 需求清單、預算、既有 LINE 帳號 | 流程圖、訂單資料表、介面草圖 | 架構圖與可試用原型 |
| 預期效益 | 原型+基準數據 18 分鐘 | 試辦兩週、前後對照 | 效益報告:排隊降至 6 分鐘 |
⏱ 30 分鐘課程流程學生實作占三分之一,是本堂課的核心
🛠 學生操作步驟 1–10
分工建議:一人畫圖、一人填表、一人計時、一人操作 AI。步驟 1–7 於 13–23 分完成,步驟 8–10 於 23–30 分完成。
拆解與填表(13–23 分)
- 在 A3 紙中心寫下題目:一句話描述現象,不寫解法,例如「學餐午餐排隊太久」。
- 畫出四個階段分支:依順時針畫問題定義、需求分析、系統設計、預期效益。
- 每個分支接上 I/P/O:每支三行,先留白。
- 先完成「問題定義」的 Output:必須含數字,例如「尖峰平均排隊 18 分鐘」;沒有數字就回去補觀察。
- 把 Output 抄到下一列 Input:這一步即在驗證串接規律。
串接與 AI 檢核(23–30 分)
- 依序填完其餘 Process 與 Output:需求分析 → 系統設計 → 預期效益。
- 用黃筆標出每列 Output,畫箭頭連到下一列 Input:箭頭斷掉處就是缺口,小組討論補齊。
- 把表格拍照或打字貼給 AI:使用下方提示詞範本,只請 AI 找遺漏,不要求重寫。
- 逐條判斷 AI 建議:在決策欄寫「採納/不採納+理由」。
- 上傳成果並準備 1 分鐘發表:說明一處因檢核而修改的地方。
🤖 AI 協作檢核:先思考,後驗證HITL:人負責決策,AI 負責找遺漏
以下是我們小組對「____」的 IPO 架構表。請不要改寫表格,只列出: (1) 遺漏的利害關係人; (2) 沒有數字、無法量測的 Output; (3) 上一列 O 沒有出現在下一列 I 的地方。 每點最多 3 條,並說明原因。
一定要先自己做完再問 AI。AI 的建議不是答案——每一條都要寫「採納/不採納+理由」,這是評量項目之一。
📏 評量規準發表時由他組依此互評,每項 1–3 分
| 評量項目 | 3 分 | 2 分 | 1 分 |
|---|---|---|---|
| 心智圖拆解 | 四階段完整且各有 IPO | 四階段完整,IPO 缺一 | 階段不完整 |
| Output 可量測 | 四個 O 都含數字或具體物 | 二至三個 O 可量測 | 僅一個或皆不可量測 |
| O→I 串接 | 三個箭頭全部接得上 | 斷一處 | 斷兩處以上 |
| AI 決策紀錄 | 每條建議都有判斷與理由 | 部分有理由 | 僅照抄 AI 建議 |
🏠 課後作業與延伸
任選一題,完成心智圖、IPO 表與 AI 決策紀錄,下週上傳。同一套方法,換題一樣適用——先思考,後驗證。
✏️ 練習單與教材下載
🟢 線上互動練習單・主要自動檢查串接
直接在網頁上填 IPO 架構表:自動檢查「O 是否含數字」與「O→I 是否接上」、內建 AI 提示詞產生器與決策紀錄表,完成後一鍵送出練習紀錄(不計分),也能直接列印或存 PDF。
送出的內容只用於課堂教學診斷,不列入學期成績。
🟡 教材下載・備援教案/簡報/影片
網路不穩、要離線備課或現場發紙本時使用,內容與本頁一致。
🌐 平台入口(兩站內容一致)
🎨 學會了?把同一套方法帶進你的專題
智慧專題創作平台的步驟 ①②,就是你剛剛在紙上做過的事:🪄 一鍵生成心智圖、✨ IPO 自動補充說明——AI 幫你起草,但每一格都由你檢查、你決定。接著往 Python、簡報、影音一路做完,一個專題就成形了。
教師端:練習紀錄以 kind=ipopractice 進入評量資料庫,可於 教師工作台 查閱;本單元教材原始檔見上方下載區。