VR 真實體驗 體驗真實

真實體驗 STEM活學活用 近年,全球倡議STEM教學,主張同學融會貫通四門學科,包括科學 Science、科技 Technology、工程 Engineering、數學 Mathematics。而不少學校亦精心建設STEM教室,營造一個科學化的氣氛與環境,刺激同學思維,把創意實體執行,去解決生活面對的問題。成功的STEM教學,同學的真實體驗很重要,而VR能提供身歷其境的感覺,所以VR亦陸續成為STEM教室不可劃缺的設備。 事實上,VR虛擬實境 作為21世紀最新教育科技,最能發揮真實體驗的功效。VR提供的三維空間,模擬出一個令人容易投入的真實體驗;而VR透過頭戴式顯示器,將外間干擾降到最少,沉浸功能極強。 體驗真實 提升學習成效 今天,「經驗學習」(Experiential Learning) 是指透過經驗或實行的方式來進行學習,亦即個人通過生活事件而獲得知識或技能。同樣地,「沉浸式學習」(Immersive Learning) 是打造一個極真實、讓人身心投入的學習環境,從而學習或提升技能。兩種學習模式,理念一致,同樣講求真實體驗,效果亦殊途同歸。 VR360影片「初探太陽系」(Titan of Space), 帶同學虛擬參觀太陽系的行星和衛星。漫遊太空後,同學可融合STEM知識,以科學及數學作基礎,把地球與其衛星月球按大小比例及距離計算出來,再配合科技及工程等知識製作成模型;進一步,同學更可構建太陽系八大行星模型。 VR360影片「潛航血道」(Body VR),同學虛擬走進血管內,跟隨血液流動,了解血液如何將養分供應全身的細胞。透過VR,同學對人體構造之奧妙認識更深,並將STEM活學活用,在STEM教室製作血管模型,繪畫大型心臟圖。 VR360影片「南極洲全景探訪記」(Antarctica 360),帶同學走到地球上最寒冷、乾燥及多風的大洲,融會STEM不同學科,同學可探討如何幫助人類能在南極洲存活,包括如何保溫及解決糧食問題。另一方面,同學對能適應嚴寒環境下生長的動物,例如企鵝及海豹,又可加深認識。 內容提供︰VR Educate 刊載於︰GRWTH app

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STEM教學之太陽能大眼蟲

在STEM教學裏面,經常強調學生要懂得認識及運用可再生能源,不過學校又不是大型發電廠,怎樣令學生能夠學習及應用得到?其實有一種可再生能源就是「遠在天邊,近在眼前」︰太陽能,大家每天一早起床都會出現在你面前。今次就分享透過製作太陽能大眼蟲,實際運用這種可再生能源。 太陽能電池的發電原理 由身邊的一切事物開始進行探索,就是STEM學習中培養學生建立觀察和自主學習的能力,由學習太陽能這種可再生能源就是一個好的開始。大家都知道太陽會給人們光和熱,能夠替人類照明和給予溫暖,因此只要懂得運用太陽能,就能夠替環境保護出一分力。 接著就是了解太陽能電池。它是一種經由太陽光照射後,把光能轉換成電能,這種現象稱為光伏效應。它是利用太陽光直接發電的光電半導體薄片,在半導體的材料加入硼可形成 P 型半導體,加入磷可形成 N 型半導體。 P和N兩型半導體結合後,當太陽光射入光電半導體薄片時,就會令半導體中的電子流動而產生電流。 太陽能大眼蟲的齒輪運用 明白了太陽能電池的製造和運作原理後,就可以著手製作太陽能大眼蟲,並用太陽能推動它。 太陽能電池的正極及負極分別與小型摩打連接,而摩打上裝有一個小型的8齒齒輪,與一個與8齒齒輪垂直的較大圓錐齒輪連接。當馬達轉動時,細齒輪推動大齒輪轉動,這樣不僅增加扭力,同時能夠改變力的運動方向。 大圓錐齒輪的身上的細齒輪與另一大齒輪連接,而另一大齒輪身上的細齒輪,又與其他的大齒輪連接,組成一連串的齒輪組,這樣組合的齒輪組能夠使馬達的扭動力和轉速提升,增加了小型馬達的效能。 利用旋轉小腳協助前進 太陽能大眼蟲由五個齒輪連接,當中一個齒輪向順時針方向轉動時,連接著的另一個齒輪會以相反方向轉動,而大眼蟲小腳分別安裝在第一、第三及第五個齒輪的中軸上,就是要確保大眼蟲的腳是向同一方向轉移。 每個齒輪上的每組腳會有三隻小腳,而腳上套了小鞋,形成一個旋轉對稱圖形,在每組腳旋轉一周就會有三隻小腳上的鞋與地面接觸。當鞋與地面接觸時會產生摩擦力,令大眼蟲向前移動。 燈光對大眼蟲的影響 太陽能電池很受光線強弱的影響,陰天的光線,不足以令光電半導體薄片產生電子,在沒有電流產生的情況下,小型馬達轉動亦不能轉動。 在室內的環境下,可以利用鎢絲燈泡的電筒照射太陽能電池,光電半導體薄片產生足夠的電子電流,並推動小型馬達。 當然在陽光充足的情況下,太陽光照射太陽能電池令光電半導體薄片能夠產生更多的電子,電流足以令小型摩打轉動更快。 我們可以利用光照射手掌產生的影子來判斷陽光是否充足,如果能夠清楚看到手掌影子的邊緣線條就代表陽光充足,假若手掌影子的邊緣線條模糊就表示陽光不足,太陽能大眼蟲可能移動緩慢或不能移動。 玩具不單只是小朋友玩樂的工具,而且也可以是學習的工具,從玩樂中進行學習有助小朋友增強聯想及應用知識的能力。 文章來源:STEM Sir 刊載於 GRWTH app

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STEM應用之小小天文台工程

香港天文台每時每刻在不同地區,收集有關天文的不同數據,對天氣變化進行觀察、分析及預測,把資料整合後就向市民發放天氣報告,供大眾安排戶外活動時作參考之用。一切均關乎複雜的科學數據,但其實大家可以透過在 STEM 課堂裡所學到的知識,自己動手搭建一個小小天文台! 天氣數據由多項元素組成 在動手自設小小天文台之前,有必要了解天氣數據是甚麼一回事。天文台一般會收集的當地天氣數據包括:溫度、濕度、風速、光度及水位等資訊。 溫度是表示物體冷熱程度的物理量,溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,而量度物體溫度數值的標尺叫溫標,常用的有攝氏溫標(°C)和華氏溫標(°F)。 ▲天文台最基本收集溫度、濕度、風速、光度數據。 濕度是空氣中水蒸氣的含量,會以百分比(%)作為單位。不過要留意天氣報告以至天文台,同樣會用「相對濕度(Relative Humidity)」。原因是氣溫不同,濕度也有異。在當前的氣溫之下,空氣裏的水分含量達至飽和,相對濕度就是100%。 風速是指空氣相對於某一固定地點的運動速率,量度單位會以米每秒(m/s)或公里每小時(km/h)。光度也指發光強度,即表示光源給定方向上單位立體角內發光強弱程度的物理量,單位為燭光(cd)。 天氣數據有什麼用途? 不同的天氣數據一直影響我們的日常生活,最明顯亦最易理解就是溫度數據,它會影響大家出外時選擇穿著什麼衣服,在溫度高的天氣下就會選擇短袖或質料較薄的服裝,而在溫度低的天氣下就會選擇長袖或質料較厚的服裝。 至於在濕度高的天氣下,會影響衣服晾乾的速度,換言之要花較多時間才能晾乾。相反在濕度較低的環境下,衣服晾乾的時間較短。另外在濕度高的環境下,細菌也會變得容易滋生,有呼吸系統疾病的人就儘量減少外出。 至於更詳細而複雜的天氣數據,甚至預測到熱帶氣旋襲港的移動路徑,可讓市民做好預防措施及更改活動安排。 收集天氣數據的不同工具 收集天氣數據需要不同的工具,例如量度溫度會利用溫度計,量度濕度就要使用濕度計,以於測量風速要用風速計,而量度光度就需要用到測光儀,量度水位則利用量杯。 ▲濕度計用以量度濕度。部分熱愛攝影的朋友,經常配備附有濕度計的鏡頭/機身儲存櫃。 ▲相信大家對溫度計不會感到陌生。 ▲一般來講,風速計在家居環境較少見。 ▲與風速計差不多,測光儀亦比較少見於家居環境。 自製小型天文台 明白了天氣預測所需要的元素,我們就可以著手以 STEM 知識,自己動手搭建一個小小天文台。材料包括溫度濕度感應器、光度感應器、紅外線感應器及水位高度感應器接駁ObjectBlocks、Arduin的電路板。 ▲▼ObjectBlocks電路板。 小型天文台更裝有不同的馬達伺服器,負責控制轉動板顯示實時狀態,加上安裝了電子顯示屏實時顯示溫度和濕度的數據。 ▲溫度/濕度感應器。 ▲光度感應器。 ▲風速就用紅外線感應器偵測。 ▲水位高度感應器,配合一個杯就可以量度水位高度及雨量。 連接了不同顏色的LED,再配合編程就能顯示不同程度的風速。與此同時,電路板又能把不同時段的數據收集並傳送上雲端,令小型天文台能夠在課堂中展示及用於教學。 ▲▼透過編程,可以令不同顏色的LED,顯示風速強弱。 ▲數字顯示小小天文台所在地氣溫。 由於能夠利用雲端收集天氣數據,只要在學校不同位置放置小型天文台,進行天氣數據的收集,學生就能夠利用學校大數據進行分析,利用物聯網及智能家居的概念控制不同電器的使用時間,有助替學校想出不同的節能方案。 ▲可以見到擺放在不同的環境,氣溫也有異。 ▲整個製成品就是這個模樣,只要活用STEM裡所學到的知識,實在不難製作。 利用小型天文台培育學生建立整合數據資源的能力,除了能夠學習課堂書本中的知識外,又能動手做接駁不同感應器、電腦板及其他輸出裝置,再配合編程,正是鍛鍊學生建構「超架構組織」的能力以應付未來工作需要。 內容提供︰STEM Sir 刊載於 GRWTH app

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