《異星工廠Factorio》教學課程設計 - Steam

圖文版本部落格：
https://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=4748672

最近要申請學校的科技自造課程專案，選了《異星工廠Factorio》作為主題。

雖然不知道會不會過關，但先PO文做個紀念。

雖然玩了250個小時，仍然有許多概念不清楚，或許內容有不少錯誤。
還請各位前輩能分享心得，修正闕漏錯誤之處，感謝！

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教案主題：從《Factorio》認識工業發展

發想起源：運算思維課程於近幾年成為教育顯學，許多廠商、教育單位皆推出各種教材與
教具。其中，微軟旗下的《Minecraft（我的世界）》以高自由度的沙盒模擬遊戲風靡世
界。玩家在遊戲裡可以跟世界進行各種互動，從挖礦、生存到建築，創造出屬於自己獨一
無二的世界。而微軟本社也於2016年6月推出教育版本的《Minecraft》，讓老師可以在世
界中加入課程設計的素材，學生可以記錄學習過程的物品，還能透過伺服器進行課堂上的
協同合作，希望可以用數位互動世界來強化學生的知識、社交、觀察力與創造力。

相較於重點在建築的《Minecraft》，同樣屬於沙盒建設遊戲的《Factorio》則是將中心
放在自動化與工業生產方面。透過遊戲中的任務引導，讓孩子能了解金屬冶煉、自動化生
產線、能源運用等概念。並透過安排產線，規劃基地建設發展，一步步擴張領土，完成任
務目標。並在過程中讓孩子思考學習、相互討論，學習解決問題的能力。


學習目標
1.透過遊戲軟體《Factorio》，了解工業革命後的近現代工業發展史。
2.學習原料如何製造成各階段的加工品，並嘗試規劃自動生產線。
3.能規劃並解決難題，並完成遊戲中所提出的各項任務。
4.能在多人沙盒建造模式中，合作並建設自己的世界。


第1課 初入異星

任務目標：
了解遊戲畫面各項資訊
學習遊戲的基本操作。角色移動、
學習如何收集地圖上的各種資源，煤、鐵、銅、石頭、木材......
使用『手工』製作各項工具，如鐵鍬、石爐......


學習概念：
【引起動機】
教師提問：如果你孤身一人流浪到無人島，該如何活下去？
播放《浩劫重生Cast Away》、《絕地救援The Martian》的預告片，主角為了生活在孤島
/異星，如何取得食物，製作工具，面對各種天災的威脅。
孩子可能的回答：要先收集工具和資源；要學會怎樣生火；蓋居住用的避難所。

【發展活動】
教師引導：這次的社團活動，我們要玩一個特別的遊戲。在這個遊戲中，我們是一個掉到
外星球的工程師，要想辦法活下來。
引導孩子開啟程式並進入教學關卡。
要怎樣才能讓人物移動呢？使用『W』、『S』、『A』、『D』四個按鍵，操作主角在畫面
上移動。
散落的太空船殘骸中，有一些資源可以利用。教導孩子使用滑鼠左鍵開啟建築物，並取得
其中的物品。
我們需要收集一些地上的資源，才能製造工具。教導孩子讓主角移動到石礦區，並按住滑
鼠右鍵採集礦物。
現在，讓我們製造一些工具，開始異星生活吧。教導孩子按下『E』鍵，開啟生產面板，
並移到『石爐』上，確認所需資源是否足夠，並生產一個『石爐』。


背景知識：
《Factorio》是一款沙盒類型的創作遊戲，主題是工業生產與自動化。在遊戲中，我們扮
演一名因太空船失事，獨自一人掉落在孤獨異星的人員。主角必須透過收集星球上的資源
，建造出各種工具，最終目標則是製造火箭太空船，逃離這顆星球。

從《魯賓遜漂流記Robinson Crusoe》、《浩劫重生Cast Away》、《絕地救援The
Martian》等作品可知，漂流遇難類型的作品一直是人們的創作元素之一。而孤身一人的
荒野求生之旅，則是作品的主軸。在作品中，隨著時代的不同，主角運用各種知識、科技
、工具，展開一場野外求生歷程，正是自造教育中『困境』→『嘗試』→『解決』的體現
。同樣的，在《Factorio》這個作品中，我們也將成為宇宙魯賓遜，從基本的資源採集、
金屬冶煉，中期的能源發展、運輸系統建設，到最後的無人機智慧網路，一步步的解決各
項問題，達成遊戲的最終目標：製造火箭。



第2課 金屬冶煉

任務目標：
資源採集：在地圖上的資源點，手工採集『鐵礦』和『煤礦』。
『金屬加工』：使用『石爐』，加入鐵礦和煤礦(木材)後，冶煉成『鐵板』。
工具製作：學習使用鐵板做原料，製造『熱能採礦機』，再用採礦機取代人力採集資源。
自動化：製造『輸送帶』、『熱能機械臂』，學習如何規劃自動金屬生產線。
舉一反三：銅礦和石礦能否冶煉？會出現何種產品呢？

學習概念：
【引起動機】
教師提問：在我們的周遭，大多數的物品是用什麼材質製造的？
孩子可能的回答：木材、塑膠、金屬
教師引導答題：那麼，你知道這些材質是如何生產出來的嗎？
木材→砍樹；塑膠→石油提煉；鐵→金屬冶煉。

【發展活動】
教師引導：請打開遊戲的生產面板，許多工具都需要使用「鐵板」這個材料才能生產，可
是地圖上沒有鐵板可以挖，要怎樣才能取得「鐵板」呢？

請孩子在地圖上放置生產完成的『石爐』，並打開『石爐』的加工面版。
「原料」這一格，要放什麼東西呢？請孩子觀察關卡地圖，找出鐵礦區的位置，並採集一
些鐵礦石。
「燃料」這一格，要放什麼東西呢？請孩子觀察關卡地圖，找出哪些東西可以燒，並收集
煤碳與木材資源。
放入「鐵礦石」和「煤碳/木材」後，『石爐』開始生產「鐵板」。

教師提問：現在我們可以開始生產「鐵板」，製造各種東西了。可是要一直挖礦很累，有
沒有比較輕鬆的方法呢？
在日常生活中，這種單調且重複的動作，通常利用機器代為作業。教師也可以補充蒸汽機
的發展給予孩子作為知識。

請孩子打開遊戲的生產面板，生產『熱能採礦機』，放置在鐵礦區和煤碳區收集資源。
放上去的『熱能採礦機』不會動，而且出現一個「加油」的符號？教師回答孩子蒸汽機必
須使用煤炭作為燃料，並指引孩子將煤碳放入『熱能採礦機』的燃料格，讓採礦機開始運
作。

教師提問：現在，我們讓機器代替我們採集物資了，可是還要一直拿資源，再放到『石爐
』裡加工，還要把生產完成的「鐵板」取出。有沒有更方便的方法呢？
請孩子生產『輸送帶』和『熱能機械臂』兩項工具，並學習這兩項工具如何搬運物品。
請孩子分組進行討論，如何組織採礦機、輸送帶、機械手臂、石爐、木箱，打造自動金屬
加工生產線。

教師提問：把「鐵礦石」和「煤碳」放進『石爐』，會生產「鐵板」。那「銅礦石」和「
石礦」呢？

【綜合活動】
完成以上目標後，嘗試擴大規模，大量生產原料與成品。

教師引導思考：一開始的時候，我們必須手動採集各種資源，移動和生產、回收成品，要
做的事情非常多。但是完成自動產線後，就可以輕鬆的達成以上的工作，機器會幫我們自
動做這些事情。在現代化的日常生活中，有哪些機器輔助人類，讓我們的生活更方便呢？


背景知識：
1.煉鐵的歷史
人類文明依據使用工具區分，從最遠古的石器、青銅、進展至鐵器文明。根據考證，大約
於西元前14世紀，西臺王國便已經開始製造鐵製器具。直到現今，鋼鐵仍然是各種工具的
主要材料，人類的文明史可說是隨著鐵的冶煉技術共同發展。
煉鐵的原則，在於設法除去鐵礦石(氧化鐵)中的氧原子，使氧化鐵還原為純鐵。反應化學
式為：『2C+O2→2CO』、『Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2』。透過煉鐵爐(高爐)，依照一定比例
加入焦炭與鐵礦石，讓鐵礦石在爐中與碳進行氧化還原反應，融化的鐵水冷卻凝固後，就
可以得到『生鐵』，或再進一步加工為『鑄鐵』。
在煉鐵過程中，需要使用大量且便宜的『碳』作為還原劑。最初人們透過砍樹開發森林得
到的木材進行燃燒。但隨著森林大量減少，開採技術的成熟，火力更強的石炭成為新的燃
料，煉鐵效率也大幅提升。

2.工業革命與蒸汽機：
18世紀晚期，透過瓦特改良蒸汽機這個事件作為關鍵點，引發名為『工業革命』歷史轉變
。在此之前，整個生產所需動力依靠人力、畜力、水力和風力。伴隨蒸汽機的發明和改進
，人類生產與製造方式逐漸轉為機械化，很多以前依賴人力與手工完成的工作，自蒸汽機
發明後被機械化生產取代，大規模的工廠生產取代手工生產。
在遊戲中，最初玩家必須手工慢慢採集各種資源。但『熱能採礦機』研發後，只需固定加
入燃料，機器就會自動進行開採工作。讓玩家能從採集作業中解放，進而發展其他活動。
而『輸送帶』、『熱能機械臂』等工具，則更進一步讓採集、冶煉作業自動化，體現工業
發展『效率至上』、『科技發展』的概念。



第3課 工廠產線

任務目標：
認識組裝機
畫出目標的生產規劃圖
依據規劃圖完成「電子電路板(俗稱綠晶片)」的自動化生產

【引起動機】
教師引導孩子回想，在木工課程時，要製作一把小椅子，需要花費多少節課。依照基本時
薪計算，這個作品大約要賣多少錢才符合價值？
在百元商店或大賣場，這樣的木椅子售價是多少，做工品質與手工比較誰比較好？
為何商店的物品可以又便宜、品質又好，它們是怎樣製造出來的？
教師播放自動化無人生產線的影片，介紹現代的工廠如何運作。

【發展活動】
請孩子打開生產面板，觀察工具的資料。除了生產所需原料外，還有一個資料是「生產時
間」。
請孩子一次生產100個輸送帶，計算花費多少時間。在這段時間中，可否生產其他的物品
？
教師回答：我們一次只能做一件事，所以數量多了，就要花費很多時間。但是機械可以設
置很多組，分擔人類的工作，讓人可以做其他的事情。

教師布題：要怎樣才能用機械生產「綠晶片」呢？
請先觀察「綠晶片」的原料，它需要那些材料→「鐵板」和「銅線」。
「銅線」的原料是什麼→「銅板」。
在上一節課，我們已經學會如何用『石爐』生產「鐵板」和「銅板」了。請孩子分組討論
，如何用「鐵板」和「銅板」變成「綠晶片」，並畫出生產設計圖。

請孩子生產一個『組裝機』，並教導如何設置配方，並放入「銅板」當作原料，取出「銅
線」作為成品。

教師引導孩子，根據先前討論的生產設計圖，讓孩子嘗試排列『組裝機』、『輸送帶』和
『機械臂』，完成自動生產線。
「鐵板」從哪裡生產，要怎樣用『輸送帶』運到工廠？
「銅板」從哪裡生產，中途必須先經過加工變成「銅線」。
如何匯集「鐵板」「銅線」兩項產品到組裝機，加工成「綠晶片」？


【綜合活動】
教師引導思考：我們已經學會如何設計簡單的生產流程圖，並組裝生產線了。那有沒有辦
法可以擴大生產線，進行大量生產呢？
使用10台『組裝機』同時生產，和手工相比誰比較快？

挑戰其他物品(例如紅瓶)的設計與生產。

背景知識：
1.從『手工製作』到『工廠生產』：
工業革命解放生產力後，源源不斷的產品從工廠中生產而出。人類歷史上第一次從『生產
不足』轉變成為『生產過剩』。告別過去陳舊、低效的原始生活，工業代表了人們通過自
食其力來戰勝自然，把日子越過越好的希望。
20世紀初，亨利‧福特首先採用流水線生廠方法，組合設備、工人與傳輸裝置，實現高效
率、低成本、標準化的生產流程，產出統一規格且廉價的產品，並讓大多數普通人能購買
這些產品。
在遊戲中仔細地重現了這一過程，初期階段所需要資源花費數十個，尚可用手工方式慢慢
製作。但中後期階段則是動輒成千上百個資源花費，若不依靠自動化流水線生產，將會拖
累科技開發與物資生產。


第4課 火力發電

任務目標：
建構蒸氣發電系統，並改良成自動供應燃料系統。
將熱能系統轉換成電力系統。
規劃並建構『科技包(紅瓶)』的自動生產線。
學習使用『科技研究』系統，解鎖新配方。

【引起動機】
教師提問：雖然我們已經使用『熱能採礦機』、『輸送帶』、『熱能機械臂』，完成了生
產線自動化。但這些熱力機具需要消耗燃料，所以必須定期補充煤礦。不然就會停止工作
，讓整個生產線停擺。
隨著科技進步，我們也要進入下一個時代：電力。

【發展活動】
教師可先補充孩子火力發電的知識，學習水如何變成蒸氣，推動發電機產生電力。「礦物
能源」如何轉變成「熱能」，再轉變成「動能」和「電能」的能源轉換概念。
請孩子打開生產面板，製作『抽水幫浦』、『鍋爐』、『蒸氣發電機』、『水管』、『電
線桿』等物品。
教師引導孩子移動到地圖中有水的區域，在岸邊放置『抽水幫浦』抽取水資源。
用『水管』連接『抽水幫浦』與『鍋爐』，對『鍋爐』提供燃料加熱水，產生高溫蒸汽。
用『水管』連接『鍋爐』與『蒸氣發電機』，推動發電機產生電力。
為何『發電機』轉動一下就卡住了呢？生產出的電力必須消耗，才會繼續運作，設置『電
線桿』連結『發電機』與其他電力設施。


教師引導：進入電力時代後，工具機械也要升級成電能驅動版。讓孩子學習如何使用『科
技研究』功能，解鎖『電能採礦機』、『機械臂』、『實驗室』等項目。並重新架構新基
地，建立銅鐵各項資源生產線，取代熱能工具機。

教師引導提問：使用『科技研究』功能，必須要在『實驗室』中一直消耗「科技包(紅瓶)
」。運用上一節課建立自動生產線的觀念，如何架構「科技包(紅瓶)」的自動生產線，請
孩子分組討論並畫出設計圖，並依據設計圖在遊戲中打造生產線。

教師引導思考：想一想，有哪些工具是經常需要使用的(如機械臂、輸送帶……)，是否需
要打造這些常用物資的生產線？
這些物資都需要使用「鐵板」和「銅板」，請觀察地圖上的資源配置，思考基地的布局要
如何規劃，才能配置這些生產線呢？

【綜合活動】
教師引導思考：『科技研究』頁面有許多項目，每一個項目可以解鎖那些新工具，要如何
規劃『科技研究』的發展順序，才能讓基地運作比較順暢？

打開「P鍵」的生產統計面版，了解目前各種資源的生產消費量。請各組進行挑戰，1分鐘
內誰能生產較多「綠晶片」。


銅鐵需求資源比例是多少，要設置多少數量的採礦機和石爐冶煉？
如何改良生產線，擴大生產規模呢？


背景知識：
1.電力與科技發展：
十九世紀末，由於電機工程學的進步，電的研究開始進入了工業和家庭裡。從那時開始，
日新月異、突飛猛進的快速發展帶給了工業和社會巨大的改變。班傑明‧富蘭克林的風箏
實驗、伏特的電池發明、漢斯‧奧斯特、安培、歐姆的電磁現象與理論。湯瑪斯‧愛迪生
的燈泡與直流電系統、尼古拉‧特斯拉的交流電系統建立。在眾多科學家與發明家的貢獻
下，電磁學與電機工程學如火如荼的發展，各種理論與實物發明一一問世。電力成為現代
生活的必需工具，更是第二次工業革命的主要動力。
作為能源的一種供給方式，電有許多優點，這意味著電的用途幾乎是無可限量。交通、取
暖、照明、電訊、計算等等，都必須以電為主要能源。進入二十一世紀，現代工業社會的
骨幹仍是電能。

2.火力發電原理：
火力發電是利用燃料燃燒時產生的熱能，通過發電動力裝置轉換成電能的一種發電方式。
一般利用煤炭、石油、天然氣等燃料，在燃燒時所產生的熱能來加熱水，使水變成高溫、
高壓水蒸氣，然後再由水蒸氣推動發電機來發電。通常電廠為了提高綜合經濟效益，火力
發電廠應盡量靠近燃料基地進行。
火力發電系統主要由燃燒系統、汽水系統、電氣系統、控制系統等組成，前2種系統會產
生高溫高壓蒸氣，電氣系統則是實現由熱能、機械能到電能的轉變，控制系統則是監控各
系統的安全、合理、經濟運行。
火力發電的優點是投資相對較少，燒煤炭會比較便宜。缺點方面則是會造成環境污染(煙
氣污染、粉塵污染)及資源消耗。


第5課 軍事防衛

任務目標：
武裝自我：如何自動生產製造『彈匣』。
自動防衛系統：『機槍砲塔』；被動防禦與保護：『牆』。
架構自動化補給防衛系統。

【引起動機】
教師引導：在前面的課程中，我們都只關心如何建造基地。但是，這顆星球上的蟲蟲好像
不太喜歡我們，想要破壞我們辛苦建設的基地。該如何防衛基地，保護我們的生命安全呢
？

【發展活動】
教師引導：在蟲子攻擊主角時，可以使用身上的『手槍』和「彈匣」還擊。槍枝雖然只需
生產1次，彈藥卻是屬於消耗品。請孩子使用生產面板，手工生產並補充「彈匣」。

教師提問：要一直手動補充彈藥太麻煩了，可不可以自動化生產呢？請孩子觀察「彈匣」
的生產原料是什麼，如何運用現有的資源，使用組裝機製造『彈匣』，自動完成彈藥的生
產作業。

教師引導：但是，我們的基地太大了，蟲子會從地圖左右方一直進入基地騷擾。且花費時
間巡邏基地，也沒辦法繼續進行開發建設工作，要怎樣才能自動防衛基地呢？
教導孩子進入『科技研究』頁面，開發『砲塔』，生產『機槍砲塔』設置在基地周遭，並
放入「彈匣」後，就會自動射擊進入火力範圍內的蟲子。

隨著基地發展擴大，蟲子數量增加後，『機槍砲塔』會無法及時殲滅，造成設施的損毀。
讓孩子進行『石牆』的開發，並生產『石牆』保護基地。

請孩子觀察基地附近的地圖，那些地形通道比較狹窄，方便建置防衛線。架設『機槍砲塔
』和『石牆』進行封鎖。抵禦蟲子軍團的攻擊。

教師提問：『機槍砲塔』雖然可以自動攻擊，但是要手動補給「彈匣」也很花費心力。如
何架設自動化的彈藥補給系統？
讓孩子思考：組裝廠生產的「彈匣」如何透過輸送帶運到前線，並自動補充至砲塔內？


【綜合活動】
教師引導思考：初期「彈匣」生產組裝只需1~2具，隨著遊戲進程，蟲子數量和強度也隨
之上升。評估彈藥的消耗量，是否需增加生產線數量。

如何運用地形與圍牆，限制蟲子的進軍路線。並配置砲塔有效率的殲滅敵人。
開發「綠瓶」後，遊戲系統會大量生成蟲子攻擊基地。各組挑戰如何成功防衛基地，不讓
蟲子入侵與破壞。


背景知識：
在遙遠的異星上，幸運的是：您不是這顆星球唯一的生命體；不幸的是，這群原住民正打
算將您生吞活吃，拆掉您所建設的一切。在遊戲系統中，隨著基地的開發、汙染逐步擴大
，外星蟲族開始頻繁的襲擊基地，破壞設施並試圖殺害玩家。為了對抗這無盡蔓延的天災
，玩家必須學習如何武裝並防衛基地，才能繼續維持基地的發展。

要塞與防衛線：
打從石器時代起，聚落社會開始發展後，為了抵抗野獸的侵襲，人們便開始在在村子的四
周設置樹枝、荊棘製成的圍籬。隨著時代發展，從對抗野獸演變成人與人、國與國之間的
戰爭，防禦設施也隨著科技進步。從臨時搭建的鹿砦，磚石所打造的圍牆，到應付戰爭所
需的城牆與要塞，越來越堅固與高聳的防衛建築物因此誕生。
相對地，攻擊方則是隨之開發出各種工程武器。雲梯、衝車、投石器、火炮……相繼問世
，目的在突破城牆的防衛；為了對應攻擊方的發展，防衛方也無法僅依賴城牆，必須開發
其他器具與戰術。護城河、星形稜堡、交叉火線射擊、壕溝坑道、火砲碉堡……，法國的
馬其諾防線和德國的齊格菲防線則是二戰時代的典型範例。21世紀的現代則是彈道飛彈密
集打擊與防空系統整合對抗。隨著科技與時代發展，矛與盾也隨之永無止盡對抗。


官方網站：
https://factorio.com/
demo版0.17.74，EA版0.18(2020-4月)

Cast Away (2000) Official Trailer
https://www.youtube.com/watch?v=kE6OlKeooc8

【絕地救援】中文預告片
https://www.youtube.com/watch?v=u6JApaI3ICQ

感謝您的閱讀，還請您不吝分享心得，謝謝！

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感謝各位的回應！
補充資料：教學課程使用官方DEM00.17.74的教學戰役，
所以最終科技只到這邊就沒有了。

推 loyou: 感謝您的建議，個人會再檢視內容，看哪些部份需要額外截圖說明。

推 dces6107:感謝！但教學戰役沒有開放到這一進度。物流概念僅能用輸送帶引導。

推 oa820226:目前教學對象是國小高年級學生，使用暑期課輔的創課社團課。
但實際運行後，其實有些概念還是要國高中才會學到，國小先補充概念。

部分孩子有玩過《麥塊Minecraft》較能理解沙盒創作遊戲的概念，
理解基本操作後馬上能進行自由創作。
但對於平時沒有接觸電玩的孩子來說，
這類無過關目標的高自由度遊戲，開始會不知道該做什麼事，
所以老師要先設定一些任務與目標，讓孩子有個思考方向。

而想推這個案子的目的，也在於是著透過玩遊戲，
讓孩子學習運算思維和數位邏輯的概念。

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