🎓 新生必學 · 運算思維基礎能力

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。

⏱ 30 分鐘課堂單元 👥 每組 3–4 人 ★ 練習不計評分 🎨 專題創作先修 🤖 AI 素養：先思考，後驗證

🎬 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

1拆解能用心智圖把校園問題拆成「問題定義、需求分析、系統設計、預期效益」四個階段。

2模式辨識能用 IPO 模板描述每一階段，並找出「上一階段 Output＝下一階段 Input」的規律。

3AI 協作能運用 AI 檢核遺漏，並對每條建議寫下採納與否的理由——AI 是檢查員，不是代筆者。

🧩 運算思維四要素 ↔ 本單元工具

CT 01

拆解

DECOMPOSITION

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。

CT 02

模式辨識

PATTERN RECOGNITION

四個階段長得一樣：都能用 IPO 描述。這是本堂課的核心發現。

CT 03

抽象化

ABSTRACTION

IPO 是可重複使用的模板——換一題，同一套格子照樣能裝。

CT 04

演算法

ALGORITHM

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

問題定義

INPUT抱怨、現場觀察

PROCESS5W1H、找根因

OUTPUT可量測的問題陳述

Output 傳遞為下一階段的 Input ⤵

需求分析

INPUT問題陳述

PROCESS利害關係人、排序

OUTPUT需求清單

Output 傳遞為下一階段的 Input ⤵

系統設計

INPUT需求清單

PROCESS流程圖、介面草圖

OUTPUT可試用原型

Output 傳遞為下一階段的 Input ⤵

預期效益

INPUT原型＋基準數據

PROCESS試辦、前後對照

OUTPUT效益報告（回扣原始數字）

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

18 → 6　問題定義的 18 分鐘，在最後一階段被回頭驗證——沒有回扣原始數字，就無法證明問題真的被解決。（示範數據，實作請換成你們自己觀察到的數字）

⏱ 30 分鐘課程流程學生實作占三分之一，是本堂課的核心

引起動機0–3 分120 秒影片＋排隊情境

概念講解3–8 分CT 四要素與 IPO 規律

教師示範8–13 分完整示範「問題定義」一列

學生實作13–23 分心智圖＋IPO 表（步驟 1–7）

AI 檢核23–27 分先思考後驗證（步驟 8–9）

發表總結27–30 分1 分鐘發表＋互評＋作業

🛠 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

① 學生先完成自己的 IPO 表

② AI 找遺漏只指出、不重寫

③ 學生判斷採納或不採納

④ 寫下理由形成決策紀錄

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。

✏️ 到練習單填 AI 決策紀錄

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