逾千植物雲端資料庫 孕育 STEM 科學發展

逾千植物雲端資料庫 孕育 STEM 科學發展

柑皮是常見的廚餘,而蔗渣是製作酒精所產生的工業廢料,有中學生善用兩者製作出除鉛濾水器。不要以為如此設計是偶發性的科學設計。其實是學校經由有系統的設計,以務實而有深度的課程,培養出貼地的 STEM 科研人才。

記得曾與一位老師討論教育的方法,當時老師用了一句簡單說話解釋,老師的工作是設計出特定情景,讓學生從而達成學習目的。舉例而言,一般數學課會由老師講解理論,然後進行練習,以上是最簡單常見的事實。然而,此類簡單直接的教學設計,特點是效率高和明確,但當有變化時,學習者或會不懂處理變化,及較難解萬物關聯,當然難於處理特殊狀況和解難。

可持續性生態學習

有見及此富有經驗的教育工作者,設計出有橫向和縱向連結,甚至擁有未來發展的課程。其中一所實現的學校,是位於小西灣的中華基金中學,早於 2008 年學校就關注到學生的綜合能力,加上當時倡議可持續發展,為了讓學生能從多角度學習,學校設計出可持續發展的雲端資料庫作工具,並以逾千種植物為媒介,讓學生以專題形式的製作資料庫,從中集齊以上技能,並自然孕育出具有科研才能的學生。

學校課堂設計,講求與時並進,每年 均會更新,目前中一學習App Inventor基 本設計,中二會運用通訊方式傳統資料。

學校課堂設計,講求與時並進,每年均會更新,目前中一學習 App Inventor 基本設計,中二會運用通訊方式傳統資料。

學校注重教授科技如何在生活上應 用,圖中是運用科技監測植物與環境 的變化關係。

學校注重教授科技如何在生活上應用,圖中是運用科技監測植物與環境的變化關係。

獨創 STREAM 理念

適時更新,持續學習及不斷改變是該校實現落地教學模式的方法。另一方面,多種看似簡單的教學設計,當全部實現後,確實觸發了學生奇妙的變化。科學科科主任陳碧瑩博士就目睹多位學生的改變。她指出學生通過上述的系統式學習後,確實培養出不只是運用個別科目知識的能力,他們能在真實環境學會理解萬物關連,例如科學科裡要觀察不同植物花期的改變原因,學生們能歸納出是全球氣候變化,或生長地方差異的結果等。學生們通過真正接觸和觀察後,能真正掌握融會貫通的能力。

他以科學堂為例,有同學能指出薄荷既含有抗氧性,然後他們會自行嘗試混入不同植物,測試抗氧效果變化。另一例子是有學生早前學習了植物與抗菌的關係,當學生理解橙皮能抗菌後,就想用石榴皮進行測試。他們既要學習提煉精油,也要學習種菌,最後再將兩者結果就可觀看結果。陳博士表示,雲端資料庫的學習模式,確實令學生不知不覺從生活中找出問題,並自行尋找結果的能力。她相信未來的社會環境,專長已不足夠,培育建構真正知識更有助生活所需。

老師們描述了系統的運作及實用性,但最令人鼓舞是學生的能力。陳博士表示以上的例子外,有三位學生製作了除鉛濾水器,而更令她欣賞的是學生自行提出設計 App,方便使用者操作,她個人十分欣賞三位學生的創造力和行動力。

學校的植物附有QR Code, 中一學生可從真實接觸認識萬 物變化。

學校的植物附有 QR Code,中一學生可從真實接觸認識萬物變化。

中三學生負責建構及更新植物資料庫,從 中培養製作資料和網站的能力。

中三學生負責建構及更新植物資料庫,從中培養製作資料和網站的能力。

除鉛濾水器設計

除鉛濾水器和 App 是由中華基金中學三位中三同學設計,分別是趙康銚、張綽穎和鄧秉林。他們表示有感於鉛水事件牽連很多家庭的生活,而從過往所學習知識,理解到植物的結構和纖維能吸收附重金屬。因此有了製作濾水器的觀念。濾水器的設計正運用工程和科學的知識,而他們完成實驗後,為了能更準確和方便使用,自行設計換算使用的出 App,當中就涉及科技和數學範疇。

Step 1:把甘皮和蔗楂洗乾淨,並把蔗楂中的糖分消除,並進焗爐焗乾。然後用攪拌機磨成粉狀,並進行篩粉, 為粉末大小分類。

Step 1:把甘皮和蔗楂洗乾淨,並把蔗楂中的糖分消除,並進焗爐焗乾。然後用攪拌機磨成粉狀,並進行篩粉, 為粉末大小分類。

Step 2:倒入不同濃度,包括 10、100 和 1,000ppm 的鉛水至學生所設計的除鉛濾水裝置。

Step 2:倒入不同濃度,包括
10、100 和 1,000ppm
的鉛水至學生所設計的除鉛濾水裝置。

Step 3:用 ISE(離子選擇性電極)來量度濾液的含鉛量。

Step 3:用 ISE(離子選擇性電極)來量度濾液的含鉛量。

同學們自發設計的 App,方便計算除鉛濾水的物料使用量。

同學們自發設計的 App,方便計算除鉛濾水的物料使用量。

鄧秉林是主要負責程式設計的同學,他表示 App 使用 3 晚時間設計。App 有四個參數,只要輸入 App 當中 3 個數值(不包括含鉛量)就會有餘下中數值。例如想將之過濾器可使用的時間,輸入水的含鉛量、柑皮和蔗渣的使用量,就可得出可使用時間。不過,他表示 App 裡面最難是設計當中看不到的參數,例如實驗期間留意到柑皮使用一個月後有發霉的可能性,也代表了濾水器的使用壽命較短,如使用者所需使用時間多於一個月,App 會彈出提示,建議使用蔗渣,而程式會同時允許重新輸入數值,以便使用者計算。

標籤 STEM, Stream, 植物, 過濾
分類 親子科技