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    設計應用科技科 盡展創意

    kaWing
    kaWing
    從事科技教育報導逾十年,見證香港電子學習及STEM的興起和轉變,近期關注AI及特殊教育。

    科學角度討論 全人教育發展

    昨日香港懸掛八號風球,但隨疫情期間新常態形成,《 2020 全人發展論壇 ── 從情緒支援及教育科技講起 》如期改在網上舉行,當中數位參與研討者能真實講解香港教育所面對的複雜現況,雖然此論壇不是政策公告,但值得熱心理解教育的相關人士聆聽和參與,從而對未來有更整體和清晰的觀感。

    Facebook 明禁「勸阻接種疫苗廣告」

    觀感和取態是兩面刀,一直鮮有立場的 Facebook 早前公佈政策,明確訂定將禁止「勸阻接種疫苗廣告」。另一方面,所有接種廣告需獲得授權及提供付款人資料。此項活動將率先在美國執行,並預計會推廣至全球。

    實踐真抗疫教學模式 探究未來學習

    數碼原生代( Digital natives )獲得知識的渠道十分多,甚至可說是垂手可得,要吸引或找出動機學習就變得困難。猶幸在疫情期間,有教師反思教學及學習真諦,運用工具實踐能適用於結合傳統面授課及在疫情期間或會停課的真抗疫教學模式。

    位於大埔的靈糧堂劉梅軒中學在各層面皆推行STEM,設有跨科學習以專題形式作教學,並且於課後設有各類型的學會活動,以發展同學不同方向的興趣。特點是以設計與應用科技的觀點出發教授STEM,課程設計上十分全面。

    靈糧堂劉梅軒中學(簡稱LLCMHLSS)設計了跨科課堂,目標是能製作專題分享,並培育學生的綜合技能,以應付日新月異的科技為生活帶來的急速轉變。教師凌偉達(簡稱凌Sir)憶述此專題課堂的歷程,他指出為了打破流水作業的傳統教學模式,教師們要檢視各科的教程並將相關知識重整,務求靈活教授給學生,例如於中一級會將設計與科技、科學、電腦及通識,合共四科,進行了跨科「環保城市模型設計」的專題研習,當中涉及繪畫地圖、認識土地利用的種類、如何善用土地等各科的範疇。除了專題研習的正規課堂外,該校也有其他課後學會,針對科技教育來說,就有機械人隊及STEM學會。

    靈糧堂劉梅軒中學(右起)設計與應用科技科主任凌偉達、學生郭少聰、許樂欣及陳梓濠。
    靈糧堂劉梅軒中學(右起)設計與應用科技科主任凌偉達、學生郭少聰、許樂欣及陳梓濠。

    設計與科技室內設有各種幫助同學實踐設計的器材。
    設計與科技室內設有各種幫助同學實踐設計的器材。

    打破流水作業式教育

    凌Sir本身也是設計與應用科技科主任,他環視整個中學階段,希望學生能於期間學會運用各類工具,例如從螺絲批至激光切割機等均可自行操作,並能從中了解各種材料的特性,以切合設計所需的要求。他認為學生可從熟悉設計流程的過程中提升解難能力,更重要的是讓同學擁有將意念實踐的能力。

    全自動鋁罐回收機械

    實踐STEM的過程並不容易,往往費時費力,但若同學們有一顆「發燒」的心,即使失敗仍會再接再厲,在課餘時間仍會自學,例如機械人隊隊員郭少聰,在課餘時間,仍熱心在網上自學Respberry Pi、人工智能的深度學習等現時當紅的科技。

    接著他介紹了由他們製作的全自動「鋁罐回收機械人」。他表示當初隊員留意到同學在小息飲用汽水後,沒時間清洗鋁罐,因而將鋁罐直接丟入垃圾桶,減少了環保回收機會。因此他們有了「鋁罐回收機械人」的創作意念,由於學校的專用室十分方便同學們研發,十幾位機械人隊的隊員,遂開始每晚收拾「殘局」,在房內進行研發。他們於下課後,整整花了約一個月的時間來完成初版的鋁罐回收機械人。

    機械人隊製作的鋁罐回收機械人。
    機械人隊製作的鋁罐回收機械人。

    此機械人的設計並不簡單,能偵測到放置鋁罐的位置,接著機械臂會夾起鋁罐,把鋁罐搬到倒水的位置,將它旋轉來把剩餘的液體倒出後,啟動裝置向罐內噴水作簡單清洗,機械臂便會放到壓縮機內把其壓扁,靈活運用到的編程及工程原理。

    機械人設計要點

    主要組成機械人的是以支架作骨幹,感應器的部份就如五官,有偵測鋁罐位置的超聲波測距器、偵測機械臂旋轉角度的電位計、偵測鋁罐有否掉進壓縮槽的光感應器及限制壓縮機位置的極限開關等,都成為整個機械人運作不可或缺的重要組件。

    作品Found Fun Found是由 LLCMHLSS學生製作,結合手機軟件及編程。
    作品Found Fun Found是由 LLCMHLSS學生製作,結合手機軟件及編程。

    有了感應器和支架,接著就要設計如何運用伺服摩打作移動。從感應器接收到信息後,同學們需要逐一為整個機械人進行編程,以便設定機械臂於不同的動作時所需轉動的角度。

    對於現階段的機械人觀感,凌Sir與郭少聰表示機械人可實際操作及使用,但距離長期應用還有很遠的路途。主因是現時機械人所運用的組件並非專業所用,產品質素較低,因此長期使用上的損耗及誤差暫時無法估計,學校的資源也無法只投放到研發此機械人上。畢竟學校課程的理念是讓同學們能化解生活問題,並運用創意理念配合有限的資源進而實踐,能從中練習相關的能力就已足夠。

    鋁罐回收機械人的噴水部分。
    鋁罐回收機械人的噴水部分。

    壓縮槽設有光感應器及限制壓縮機位置的開關。
    壓縮槽設有光感應器及限制壓縮機位置的開關。

    自教育局大力推行STEM後,凌Sir對現時設計與應用科技科的校本評核要求有其觀點。隨著科技進步,以中學的專題研習而言,過往同學只需呈交電腦軟件所製作的成品立體圖就完成;自教改後,需要同學製作出實際能運作的真實成品。原意是期望讓同學們及早接觸如Audino的編程操作,對於靈活實踐他們的創作意念也有幫助,但另一方面增加了校本評核的難度。

    教育制度間的衝突

    凌Sir觀察到學生們從設計意念,到製作成品及撰寫專題報告,所付出的努力絕不比視覺藝術或其他科目的少,但此科是DSE眾多科目中,合格率偏低的科目之一,身處重視成績的現今社會之中,無論對同學或老師也深受挑戰。原因是水平參照模式的計算方法,令考生臨界分數平均於65%左右,才能達到第二級合格的成績,即使批改的分數超過80%,仍只得第四級的成績,即此科比一般科目的合格要求高。

    他指出教育局大動作推動STEM,然而考評局的制度,彷彿在扼殺與STEM有密切關係的設計與應用科技科。各中學及相關教師面對如此矛盾狀況,該如何鼓勵同學修讀此科?學校教師又該如何改善學與教的效能呢?除了課程改進外,看來還需制度的變革。

    設計與應用科技科學生設計及製作的自動動物餵飼器。
    設計與應用科技科學生設計及製作的自動動物餵飼器。

    學生運用Audino,管理及控制定時餵飼的部份。
    學生運用Audino,管理及控制定時餵飼的部份。

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