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    多角度思考 助新世代展現科研潛能

    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。

    近年出色的香港教育工作者,多次迎接全球急速多變的環境,例如新增 STEM 課程、正向教育等,進而培育新世代活用所學解決社會問題。今次接受訪問的迦密柏雨中學正是如此,該校教師運用專長的生物和化學知識,並善用比賽訂定每年主題及時間表的優點,培育出學生發明有環保元素的膠布及日用品。

    環保是全球持續關注的重要議題之一,只是環保教育內容於過往大多停留在分類回收的執行階段,未能進一步運用所知所學改變社會。迦密柏雨中學教師團隊就帶領學生,因應學生們自身對科學的興趣,運用所學以解決生活周遭問題。今年該校有兩組同學參加由香港青年協會、教育局和香港科學館攜手主辦的「香港學生科學比賽 2020 」( Hong Kong Student Science Project Competition 2020 ),分別以「生化蟹膠布」及「出皮走塑」兩個作品獲得高中組發明品的亞軍及季軍。

    (左)生化蟹膠布及(右)巿場上的全塑膠布,經實驗證實兩者效果相似,因安全考量雖未作出人體測試,但相信產品已達到一定效果。
    (左)生化蟹膠布及(右)巿場上的全塑膠布,經實驗證實兩者效果相似,因安全考量雖未作出人體測試,但相信產品已達到一定效果。
    利用果皮的提煉可製造出各類如飲管的環保用具。
    利用果皮的提煉可製造出各類如飲管的環保用具。

    生化合作無間

    生物科科主任王子揚博士及化學科科主任葉婉如老師表示,該校培育學生對科學的興趣方式於十多年前已展開,當初成立的目的是期望學生們能因應自身興趣,以階梯學習方式深化科學科的知識。因此,課後的科學活動是讓同學自由參與;由中二開始,起初志在加深同學的興趣及基本知識,每個星期以化學、生物及物理的課外內容提升吸引力;中三會協助同學開始自行設計小型計劃;中四是深化計劃內容;中五、中六就會以參與大型比賽為目標,從而設計較具體的計劃,甚至協助同學們前往外國參賽。王博士明確指出以比賽為目的是讓學生有更具體學習目的和時間表。

    迦密柏雨中學生物科科主任王子揚博士(左)及化學科科主任葉婉如(右)帶領科學 團隊參與比賽。
    迦密柏雨中學生物科科主任王子揚博士(左)及化學科科主任葉婉如(右)帶領科學團隊參與比賽。

    比賽助訂定方向及時間表

    葉老師補充計劃內容方向,當王博士加入學校前後,經由王博士的細菌專長學識,加上博士有較多實驗室的經驗及安全編排,令師生們更有信心展開深度計劃。亦因此兩人互補緊扣專長知識,從而讓學生能經由科學實驗理解科學。就以這次參賽的兩隊為例,生物科角度協助提取生物特性的物質,再運用化學的強酸及強鹼改變物質結構,如此重複實驗得出最佳實驗成果。

    葉老師表示學生設計題目很多元化,而該校讓學生參加的科學團隊早於2008年已經展開。
    葉老師表示學生設計題目很多元化,而該校讓學生參加的科學團隊早於2008年已經展開。

    學生善於尋找生活題目

    這類慣常的合作方式不只限於今次的成果,葉老師講解組合可以很多元化,該校就曾有植物驅鳥劑、煮食用油轉作生化柴油、種植方式海水化淡等計劃。王博士笑說,只要讓學生創作,經常有很多意想不到成果。他憶述有學生就曾提出期望運用植物氣味驅除蟑螂,他當時認為可行,但難點是需要收集蟑螂,該學生承諾並真的於測試期間每天能帶來一隻作實驗。當中不難理解,只要學生一旦培育出興趣,就會有熱誠和持續精神,而這點確實令他感動。他續說,學生確實善於提出與生活息息相關的研究題目,而教師最重要是協助其訂定時間表和計劃,這點在疫情期間更見重要。

    生物科科主任王子揚博士擅長實驗運作細節編排,今次運用FTIR儀器作實驗。他亦表示鼓勵學生參賽,有助他們確立計劃目標及時間表。
    生物科科主任王子揚博士擅長實驗運作細節編排,今次運用FTIR儀器作實驗。他亦表示鼓勵學生參賽,有助他們確立計劃目標及時間表。

    生化蟹膠布

    生化蟹膠布是李忠誠、李永康、梁浩然、梁智朗和黃彥琳五位同學所組成的隊伍研究出的成果。學生們表示,生化蟹膠布是運用「蟹殼」製成符合生物降解的膠布,原因是注意到甲殼類生物裡的甲殼素能有效止血,而當中蟹比蝦的甲殼素高。製作方式是用強鹼提取水凝膠,然後用醋增加黏性,就可變成內層膠布;而為了增加防水功能,將水凝膠烤焗加熱改變結構,最終確實能加強其防水性,他們運用此原則將膠布造成外層,如此就以兩層膠布造成上層防水、下層止血的膠布。

    整個實驗曾測試十款蟹殼,多次提取並放入「傅立葉轉換紅外光譜儀( Fourier-transform infrared spectrometer, FTIR )」找出最佳效果。此外,同學們表示也曾於實驗內加入銀納米顆粒,抗菌效果更佳,他們當中有三位主動表示活動比讀書更有趣味及吸引力。

    李忠誠、李永康、梁浩然、梁智朗和黃彥琳五位同學組隊製作無塑「蟹膠布」,同學 們認真講解當中所涉及的科學過程及原理。
    李忠誠、李永康、梁浩然、梁智朗和黃彥琳五位同學組隊製作無塑「蟹膠布」,同學們認真講解當中所涉及的科學過程及原理。
    整個實驗測試了十款蟹殼,從而找出最佳效果
    整個實驗測試了十款蟹殼,從而找出最佳效果

    出皮走塑

    另一組學生分別是林顥宇、盧景俊、馮穎芯、陳嘉欣和李穎欣,使用水果皮釀出的紅茶菌製成即棄餐具,取代塑膠製品。採訪當日看到同學們動手做,運用果皮加紅茶菌發酵就會有一層類似「皮」的物質浮於水面上,他們會去水留皮再曬至半乾,接著製作成所需形狀,如捲成飲管、摺成器皿、製成碟等,最後於焗爐烘乾完成品。他們指出,實驗期間同樣會運用FTIR,觀察水凝膠的光度和透光率,從而找出較佳的結構。

    同學們於採訪氣氛較熟絡後,爭相講解測試經過,他們表示師兄姐們從生活中的各樣食品,找出水果皮的單寧酸較高,他們因此找來十種水果,以及不同程度的烘乾產品之最佳狀況。他們笑說水果與蟹最大的分別是,水果要足夠的皮量才能提取,而儲檸檬會最困難,而菠蘿及蜜瓜皮也可提取。

    學生林顥宇、 盧景俊、馮穎芯、陳嘉欣和李穎 欣較活潑,他們會笑談實驗過程,當中收集水果皮有一定難度。
    學生林顥宇、 盧景俊、馮穎芯、陳嘉欣和李穎欣較活潑,他們會笑談實驗過程,當中收集水果皮有一定難度。
    實驗過程中需分析不同的果皮找出最合用的水果。
    實驗過程中需分析不同的果皮找出最合用的水果。

    用比賽培育未來科學家

    這次訪問與早前的飛行課外學習相似, 學生的主動性和學習氣氛強烈,而且兩組學生均非由學校完全主導,全是因應興趣而參與。而且學生們普遍表示所學知識有趣實用,正符合近期提及的連結主義,也可看到疫情下,無礙他們從學習所得來的知識。而坊間的比賽,確實有利學生建立目標和時間控制,這些都是課堂裡較少接觸的生活技能。

    雖然已完成比賽,但採訪當日兩位同學正撈「皮」準備繼續研究及進行實驗。
    雖然已完成比賽,但採訪當日兩位同學正撈「皮」準備繼續研究及進行實驗。

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