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    STEM學院助學生 從失敗堆砌成功

    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。

    Facebook 對用戶轉發舊聞發出提醒

    在資訊爆發的年代,隨著人們面對大量訊息,而部份處理資訊的人面對訊息確實心有餘力而不足,其中一種情況是轉發舊聞。只是在疫情期間,這行為或會增加人們的心理負擔。 Facebook 面對此問題,添加一項小功能,當分享文章超過九十天,會立即向用戶進行提醒,有望轉發內容質素有所提升。

    Google 推出新認證計劃 發展新聞行業

    Google 以科技為核心,由科技著眼的新聞會有不一樣的角度,例如更注重客觀數據,展示新意念或無圖的抽像新聞時也可用 VR 等技術加入視覺描述,甚至打造出一個全新平台,由個人為主導,而再不需要由各大企業聾斷的媒體新聞事業,描繪如此美好,但這樣的計劃或平台是否沒有其他問題?

    AWS 推 Honeycode 企業免寫程式可製網頁及apps

    對企業來說,經常會運用類似試算表等類型表格的方式來管理計劃、預算、客戶追蹤和倉存管理等,但此類型表格的缺點難以做分層管理,而且輸入大量資料時也會容易混亂;但若因此聘請程式設計師,有點廢時失事。AWS 看到此問題,推出 Honeycode ,讓使用者毋需懂程式碼,也可自製網頁或 apps。

    因應校本和教師的能力,每間學校發展STEM方式都不盡相同。聖公會白約翰會督中學由兩年前開始,獲得QEF計劃 的資助,發展了校本課程及學生的課外活動組織「米天學院」,而當中成員製作了一連串實用性高的學習作品。

    米天學院(MiTeen Academy, 簡稱米Teen)是由聖公會白約翰會督中學教師李志誠所帶領的課外活動組織,李Sir於兩年前與其他教師開始籌備校內的STEM課程和課外活動。他指出要學生能學以致用,需通過動手做能令學習成效提升 。參與米Teen的學生會藉著製作成品,吸引該校學生對科技知識的興趣,從而產生一種傳承和相互影響的學習氣氛。

    按學生能力建構作品

    米Teen成員所製作的作品,由李Sir主導提出,再由學生通力合作完成。李Sir會因應學生的知識及能力,務求讓他們於製作過程中能實踐理論,例如四社搶答機,內裡面就有大量電路的知識。這是由於當中很多學生修讀物理科,而物理科的必修部份就包括電和磁,因此會編排學生自行製作PCB電路板,如此一來能真正實踐知識。電之外,學生還要學習編程、木工等相關知識,讓米Teen每位學生都有親手真正動手做的機會。以下會介紹米Teen成員所製作的產品。

    https://miteen.hk

    人工智能機械臂過三關

    與人工智能機械臂過三關,程式技術要求十分高。主要負責此項目的是洪子洛,他所構思的機械臂一方,迄今已沒有學生能贏機械臂,但他明言當中最困難的不是棋路的設計。他表示機械臂原廠預設的程序,並沒有支援視像技術,但由於要偵測棋路移動,因此他自行用Python編寫程式。

    設計上是由Webcam輸入棋盤改動,然後作出回應,整個計劃的設計程式接近500行。當中他認為最複雜的部份是辨識棋顏色,和棋在棋盤上的位置,需運用多項數學科及數學延伸部分單元一的微積分與統計的知識。

    棋盤看似簡單,但為了辨識棋的有效移動,相關程式約350行。
    棋盤看似簡單,但為了辨識棋的有效移動,相關程式約350行。

    洪子洛心思慎密,測試時進行多次優化,現時已沒有人能贏機械臂。
    洪子洛心思慎密,測試時進行多次優化,現時已沒有人能贏機械臂。

    四社搶答機

    學校每年都有舉辦四社搶答比賽,為了讓比賽快速展示公平的結果。米Teen成員運用6分夾板製造出搶答箱,以確保能抵受猛力衝激,而且箱內有內置相當搶眼的超光LED燈條,以及響亮的蜂鳴器,讓禮堂內其他成員,於遠距離亦能清晰得知結果。

    搶答機架構分為兩部份,主要是運用ArduinoUNO作控制,配以自製的PCB底板主控制箱;再經由網絡線接四組搶答機。整項設計需熟悉運用電,技術成份極高。負責電子部份的學生鄧皓然開心地分享作品設計,並明言此類學習遠較教科書有趣,讓學習不在只是空談,而是能將知識實踐,他相信現在有能力可維修家電。

    五位學生手上所持的是四社搶答機箱和主機,機箱上的膠片是由鄧凱兒用Lasercutter裁剪膠片和噴油。
    五位學生手上所持的是四社搶答機箱和主機,機箱上的膠片是由鄧凱兒用Lasercutter裁剪膠片和噴油。

    主機內的線路並不簡單,學生鄧皓然由自製PCB線路板,到自行焊接線路,一直經歷失敗,但他坦言喜愛此類學習方式,所學的印象更深刻。
    主機內的線路並不簡單,學生鄧皓然由自製PCB線路板,到自行焊接線路,一直經歷失敗,但他坦言喜愛此類學習方式,所學的印象更深刻。

    PCB板製作並不簡單,由設計線路,到控制底板等,花了數天時間才能掌握。
    PCB板製作並不簡單,由設計線路,到控制底板等,花了數天時間才能掌握。

    電子氣墊彈珠台

    電子氣墊彈珠台(又名山竹機)是米Teen成員現時所製作的最大型成品,由小童群益會的加德士「推動學校」計劃贊助。此計劃將全組成員分成程式組、電子組、木工組和美術組,合力製作出一張3呎×6呎×3呎的電子氣墊彈珠台。

    木工需負責由榫卯組合的木枱,難度已十分高,但據學生黃修譽、鄧皓然和陳皓回憶,最困難的是枱面上的氣孔,由於8mm亞膠力膠板十分巨型,一般鐳射切割無法處理,因此需多位同學於面板上手動鑽孔2,640個,但由於擔心送風量高,需逐次修正及測試,前後做了6次之多,即鑽孔達15,840次。另一方面,電工技巧要求也高,鄧皓然表示需運用如達靈頓電路、半導體的運用等知識,是一次令全組成員有深刻印象的集體成長經歷。

    山竹機主要製作成員有(左起)學生洪子洛、黃修譽、鄧皓然、方肇諄、陳皓、鄧凱兒及教師李志誠。
    山竹機主要製作成員有(左起)學生洪子洛、黃修譽、鄧皓然、方肇諄、陳皓、鄧凱兒及教師李志誠。

    山竹機與外間的氣墊彈珠台近乎一樣,小記當初以為是購買回校的產品,事實是整組機器全由學生合力製作。
    山竹機與外間的氣墊彈珠台近乎一樣,小記當初以為是購買回校的產品,事實是整組機器全由學生合力製作。

    龍門鐳射設計是全組成員商議的成果,毋需花時間執球,只要球觸線就可計分,提升遊戲流暢感。
    龍門鐳射設計是全組成員商議的成果,毋需花時間執球,只要球觸線就可計分,提升遊戲流暢感。

    枱底的所有儀器是由成員們親手安裝,他們表示由於桌太重,需要像汽車維修員一樣,於枱底進行安裝。
    枱底的所有儀器是由成員們親手安裝,他們表示由於桌太重,需要像汽車維修員一樣,於枱底進行安裝。

    前面談及的是米Teen成員作品,以下是該校的校本課程,同樣有豐富的意義及具備精彩的學習元素。聖公會白約翰會督中學設計了一個環控種植的大型實驗,供學生透過種植學習多項實踐知識。方式是將初中的地理科、數學科、電腦科、綜合科學科內容因應STEM計劃進行調動。如數學科裡中三級的統計學課程改在中二級上學期施教,而中二級的「IntroductiontoDeductivegeometry」延後至中三課堂。

    環控植物課堂照片

    內容上,環控種植會讓每位學生有一個種植箱,他們會按計劃設置種植箱內的條件,如水、營養液、溫度、光源等,經由Arduino控制進行種植,更重要的是會運用感測器收集數據並上載至雲端。最後,學生能使用數據進行個人或大數據分析,期望能以此找出優化種植的方法。當中涉及農業、商業和環保,也有電腦自動化的知識,是一個真STEM的基礎科研平台。

    每一個植物木箱內,均有連串電子設備,是由學生自行組裝而成。
    每一個植物木箱內,均有連串電子設備,是由學生自行組裝而成。

    全級超過120個實驗種植箱,能供數學科進行統計分析使用,也可進行大數據分析。
    全級超過120個實驗種植箱,能供數學科進行統計分析使用,也可進行大數據分析。

    整項計劃及成果,看似簡單,但卻是低成本高效益的平台。更重要的是學生所學到的非常扎實,兼能培養出他們的真正興趣。此計劃成功之處是源於整項計劃的設計意念,本是期望能藉實物吸引學生學習興趣,並且發展出由學長帶領低班的同學進行活動,推動合作學習和承傳的文化。另一特色是每項項目,成功讓學生提及失敗與成功的經歷,一如李Sir常掛嘴邊的「99次失敗唔係問題,最緊要係有1次成功!」。

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