歡迎來到設計與科技（Design and Technology）核心課程！
你好！這份指南旨在協助你掌握 Pearson Edexcel GCSE (9-1) 設計與科技考試的核心內容（Core Content）。這部分非常重要，因為它涵蓋了所有設計師必須具備的「核心概念」，無論你之後選擇專攻哪種材料，這些原則都適用。
如果有些主題起初看起來比較深奧，別擔心！我們會將它們拆解成易於消化的小單元，並配合大量生活實例。讓我們開始吧！
1.1 新興科技的影響
科技發展一日千里！這一節探討新發明如何改變我們的工作、商業模式以及地球。
工業與就業
新機器處理事務的速度遠超人類。這在某些傳統職位上導致了失業（unemployment），但也催生了對新型勞動力技能組合（workforce skill set）的需求——例如能夠編程和維修機械人的人才！科學園（Science and technology parks）通常會設在大學附近，以促進專家合作開發新點子。
企業（創業之道）
以前創業通常需要巨額銀行貸款。現在，我們有眾籌（crowd funding）（網上大量人士每人捐出一小筆資金）和政府資助（government funding）來協助初創企業起步。
可持續性與環境
每次製造產品時，我們都必須考慮運輸成本（transportation costs）（運輸距離有多遠？）和污染（pollution）。 類比：想像一下購買本地種植的蘋果，與從世界另一端空運過來的蘋果。本地蘋果的「碳足跡（carbon footprint）」要小得多。
生產技術
公司會根據需求數量選擇不同的生產方式：
- 單件生產（One-off）： 製造一件獨一無二的產品（例如結婚蛋糕）。
- 批量生產（Batch）： 製造特定數量的產品（例如 50 個麵包）。
- 大量生產（Mass）： 製造數以千計相同的產品（例如膠樽）。
- 及時生產（Just-in-Time, JIT）： 只在真正需要時才訂購材料，以節省空間和資金。
快速回顧： 新科技製造了「技能缺口」。我們對體力勞動者的需求減少，但對理解電腦與自動化的「高技術」人才需求卻增加了。
1.2 評估與道德
設計師在製作產品前，必須反思：「我們應該製造這個嗎？」以及「當它損壞時會怎樣？」
1.2.4 生命周期評估（Life Cycle Analysis, LCA）
LCA 從四個階段檢視產品的一生：
1. 原材料提取。
2. 製造與運輸。
3. 產品使用。
4. 棄置（回收或堆填區）。
道德觀點
我們必須考慮公平貿易（Fair Trade）。這確保發展中國家的工人能獲得合理薪金並在安全環境下工作。請時刻反思：「是誰製造了這個？他們受到公平對待嗎？」
關鍵點： 設計師不僅考慮利潤，還要考慮環境（全球暖化）與人類（道德）。
1.3 能源產生與儲存
萬物皆需動力！你需要了解不同能源的差異。
不可再生能源（化石燃料）
煤炭、天然氣和石油。 它們雖可靠，但會產生大量污染，且最終會耗盡。
可再生能源
- 太陽能： 利用太陽能電池（solar cells）從太陽獲取能量。
- 風能： 利用渦輪機捕捉風力。
- 水力發電： 利用流動的水（水壩）。
- 生物燃料： 利用植物或動物廢料。
儲存能源
我們使用電池（batteries）儲存電力，以便在陽光不足或無風時使用。
快速回顧： 選擇能源時，要考慮便攜性（portability）（我可以攜帶嗎？）、成本和環境影響。
1.4 現代材料與智能材料
這些材料擁有「超能力」或為特定功能而設計。
智能材料
智能材料會隨環境變化（如熱力或光線）而改變其特性。
- 形狀記憶合金（SMA）： 這種金屬可被彎曲，但受熱時會「記得」並恢復成原始形狀。
- 壓電材料（Piezoelectric Materials）： 當你擠壓或拉伸它們時，它們會產生電力。
複合材料（Composites）
複合材料由兩種或以上材料結合而成，以創造出性能更優越的材料。
例子：混凝土非常堅固。膠合板（Plywood）由層層木板膠合而成，強度更高且更穩定。
你知道嗎？ 納米材料（Nanomaterials）小到以原子計量！它們能讓衣物防污，或讓網球拍變得極輕。
1.5 機械裝置
機械裝置能將一種運動轉化為另一種運動。
運動類型
- 線性運動（Linear）： 直線移動。
- 旋轉運動（Rotary）： 圓形移動（如車輪）。
- 往復運動（Reciprocating）： 直線上前後移動（如鋸子）。
- 擺動（Oscillating）： 曲線前後移動（如鞦韆）。
槓桿（Levers）
槓桿幫助我們用較小的力舉起重物。利用記憶法 FLE 123 來記住中間是什麼：
- 第 1 類槓桿： Fulcrum（支點）在中間（如蹺蹺板）。
- 第 2 類槓桿： Load（負載）在中間（如獨輪手推車）。
- 第 3 類槓桿： Effort（施力）在中間（如鑷子）。
計算
你可能需要計算機械效益（Mechanical Advantage, MA）：
\( MA = \frac{Load}{Effort} \)
關鍵點： 機械裝置讓我們能改變力的大小（magnitude）和方向（direction）。
1.6 & 1.7 電子系統與編程
電子系統遵循簡單模式：輸入（Input）→ 處理（Process）→ 輸出（Output）。
部件
- 傳感器（輸入）： LDR（光敏電阻，感知光線）和 熱敏電阻（Thermistors）（感知熱力）。
- 控制（處理）： 系統的「大腦」，如微控制器（microcontroller）或晶體管（transistor）。
- 輸出： 蜂鳴器（Buzzers）（聲音）和 LED（燈光）。
流程圖編程
我們使用流程圖來規劃系統運作。
- 橢圓形： 開始/結束。
- 長方形： 處理（執行動作）。
- 菱形： 決策（光線暗嗎？是/否）。
常見錯誤： 別忘了決策（Decision）菱形必須有兩條箭頭分支出來（是與否）！
1.8 - 1.12 材料分類
身為設計師，你需要知道哪種材料適合該工作。
金屬
- 黑色金屬（Ferrous）： 含鐵，通常會生鏽（低碳鋼、鑄鐵）。
- 有色金屬（Non-Ferrous）： 不含鐵，不生鏽（鋁、銅）。
- 合金（Alloys）： 金屬混合物（黃銅）。
聚合物（塑膠）
- 熱塑性塑料（Thermoforming）： 可反覆加熱及重塑（亞加力、HIPS）。想像朱古力——融化、塑形、冷卻、重複！
- 熱固性塑料（Thermosetting）： 一旦定型就無法重新融化（脲醛）。想像雞蛋——煎熟後就不能變回液體！
木材
- 硬木（Hardwoods）： 通常來自落葉樹（橡木、櫸木）。生長緩慢，通常較貴。
- 軟木（Softwoods）： 通常來自針葉樹（松木、雪松）。生長快，較便宜。
記憶小貼士： 延展性（Ductility）指材料可被拉成細長的金屬線。展性（Malleability）指材料可被錘擊成平坦的薄片。
1.13 - 1.17 設計實務與溝通
這部分關於專業設計師的工作方式。
設計策略
- 協作（Collaboration）： 團隊合作。
- 以用戶為中心的設計（User-Centred Design）： 全心關注產品使用者。
- 系統思維（Systems Thinking）： 從宏觀角度審視事物之間的聯繫。
溝通創意
設計師使用不同繪圖方式展示創意：
- 註釋草圖（Annotated Sketches）： 帶有解釋特徵說明的圖畫。
- 爆炸圖（Exploded Views）： 顯示各零件如何組裝。
- CAD（電腦輔助設計）： 使用如 2D Design 或 SolidWorks 等軟件建立完美的數字模型。
最終關鍵點： 永遠要為你的選擇提出理據！如果你選用了橡木，請解釋原因（例如：「它耐用且木紋美觀」）。
做得好！你已經讀完所有核心內容筆記了。保持複習這些關鍵詞，你將為 Component 1 做好充分準備！