STEM教育 - 太陽能模型船

談到STEM教育,大家必然想起政府於2015年的施政報告首次提出推動STEM(科學、科技、工程和數學)教育。長久以來,香港教育體系是按科目領域分科施教的,然而「STEM」把四個不同的學習領域的科目緊扣在一起,頓時為教育界帶來截然不同的教學轉變。

在STEM掀起熱潮的兩三年間,坊間大大小小的機構推出各式各樣的STEM課程和活動,例如魚菜共生、3D打印、機械人、IoT(物聯網)和編寫手機應用程式等。筆者是一個任教科學和化學的教師,我應該安排甚麼學習內容給學生,才能達致推動STEM教育的真正意義呢?正當問題在腦海中徘旋之際,我收到了藝術與科技教育中心的太陽能船模型設計比賽的宣傳單張,中心既提供工作坊,更有比賽讓學生發揮設計成果,同時能配合中一級綜合科學科「能源」一課的題材,是在校內推動STEM活動的不二之選。

筆者把設計太陽能模型船設計簡單地分為三個階段。第一階段是搜查資料和強化認知。學生透過閱書、看報章和雜誌及上網搜查,逐漸掌握和篩選合適的資訊,從而認識太陽能是再生能源之一,發展太陽能是解決能源短缺的其中一個方法。同時,透過資料搜尋,學生明白船隻流線型設計和使用物料密度的重要性,從而強化他們對船隻設計的認知。

第二階段是親手設計。首先,學生需要運用反射對稱繪畫船身、量度船底形狀的角度及量度船漿入水的角度等數學技能進行設計。同時,學生需運用線剧、磨砂磚、熱熔槍等工具,甚至利用3D打印技術製造零件如防水馬達殼和扇葉。

第三階段是把模型船進行下水測試。首先,學生把船隻放在水面,若發現船隻不平衡,學生需考慮改動太陽能板、馬達和船漿的位置,以調節船隻的重力分佈。另外,學生需利用秒錶量度船度航行特定距離的時間和計算航行速率,從而比較改良前後的分別。這些都要求學生有一定的思考和運算能力。

STEM教育講求從實踐中學習,讓學生親身體驗藉此鞏固所學,發揮其創意潛能。從太陽能模型船設計到比賽的過程正好體現學生需要細心設計、小心量度和反覆測試和改良。本校運用政府發放的二十萬STEM教育津貼,為太陽能模型船項目購買了一個三米乘六米的水池和射燈,學生除了設計個人的模型船外,也能透過觀摩別人設計的模型船的優點作出改良,這正是體現STEM教育的精神。

 作者︰林伯強、陳顯亮 - 順德聯誼總會理科教師

   關於亞伯林 (林Sir)

   林伯強致力推動STEM教育,在多份報章撰寫科普文章,例《都巿日報》、

 《文匯報》和《大公報》等等,並首創「唱歌教科學」方法,以唱歌方式教授

  科學知識,代表作包括《激光中 物理篇》、《鋼之鍊金術師 化學篇》、《齊

  來煉金 化學篇》、《重力牽手 物理篇》《無重量 物理篇》等等,獲多個媒

  體報導和轉載。林氏以「亞伯林」網名在多個網上社交平台發表「科學教育

  歌」,獲得大量網民點讚並轉載,成為本地「唱歌教科學」的網絡紅人。