[停課不停學] iSTEM動手做虛擬真實眼鏡 學光學影像重組

到了世紀中期,我們很可能會居住在真實與虛擬實境混合的世界。在我們的眼鏡或隱形眼鏡裏,會同時看到虛擬的影像疊映在真實的世界之上。 虛擬真實就是將現有的聲音、影像、繪圖、文字等技術加以整合與改良,讓使用者有「身歷其境」的感覺。提供一個對照真實的虛擬世界,就能讓使用者在家都可以體驗現場感。   相關文章:[停課不停學] 在家也能愉快學習 精選多元學習資源大合輯 瀏覽更多《停課不停學》文章,請按此。 請觀看明報YouTube頻道,發掘更多《停課不停學》相關影片。   我常常覺得,虛擬真實(virtual reality,簡稱VR)的可能性遠比我們想像中更豐富。VR用在射擊遊戲中令人如臨實境,用在恐怖片中讓人無處可逃,但這些嶄新經驗就是VR的全部嗎?恐怕不是,也不應該是。 要自製虛擬真實眼鏡其實十分簡單,中小學生都能做到,現在就趁著停課的日子,齊齊動手做一個獨一無二的虛擬真實眼鏡,從中探索反射的STEM知識。 材料:凸透鏡、硬紙皮   相關文章: [停課不停學] 在家也能愉快學習 精選多元學習資源大合輯 [停課不停學] 環保紙箱瀡瀡樂 [停課不停學] STEM Sir教你倍數及因數(附工作紙) [停課不停學] STEM Sir教路 – 天龍人口罩與光觸媒 [停課不停學] Stem Sir教你變化萬千的STEM砌砌牆 [STEM Sir教路] 光觸媒能抗菌抗毒? 【GRWTH書訪】 鄧文瀚 STEM Sir 漫畫悟出學問之道 【Stem Sir】DIY夾公仔機,好玩又學到STEM!   內容提供︰iSTEM 刊載於︰GRWTH app

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[停課不停學] STEM Sir教路 – 天龍人口罩與光觸媒

口罩供應不足,一罩難求,如何自保? 光觸媒點可以抗菌抗毒? 海賊王漫畫出現的天龍人口罩又可行嗎? 名師Stem Sir鄧文瀚老師與您逐一解構什麼是光觸媒,現在就來長知識吧!   瀏覽更多《停課不停學》文章,請按此。 請觀看明報YouTube頻道,發掘更多《停課不停學》相關影片。   相關文章: [停課不停學] 在家也能愉快學習 精選多元學習資源大合輯 [停課不停學] STEM Sir教你倍數及因數(附工作紙) [停課不停學] STEM Sir教路 – 口罩大學問 [停課不停學] Stem Sir教你變化萬千的STEM砌砌牆 [STEM Sir教路] 光觸媒能抗菌抗毒? 【GRWTH書訪】 鄧文瀚 STEM Sir 漫畫悟出學問之道 【Stem Sir】DIY夾公仔機,好玩又學到STEM!     內容提供:STEM Sir 刊載於︰GRWTH app

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[停課不停學] STEM Sir教路 – 口罩大學問

外科口罩是阻擋黏附著飛沫的細菌和病毒進入我們的鼻腔和口部,可稱為防疫的第一道防線,不過: 1. 抗疫時期是否一定要戴口罩? 2. 口罩款式五花百門,怎樣選擇才精明? 3. 怎戴口罩才算正確? STEM Sir提提您,佩戴時都記得要先洗手,還要依照衞生防疫中心的正確佩戴口罩指引才能有效,千祈唔好戴錯,否則就會變成中門大開。   瀏覽更多《停課不停學》文章,請按此。 請觀看明報YouTube頻道,發掘更多《停課不停學》相關影片。   相關文章: [停課不停學] 在家也能愉快學習 精選多元學習資源大合輯 [停課不停學] STEM Sir教你倍數及因數(附工作紙) [停課不停學] STEM Sir教路 – 天龍人口罩與光觸媒 [停課不停學] Stem Sir教你變化萬千的STEM砌砌牆 [STEM Sir教路] 光觸媒能抗菌抗毒? 【GRWTH書訪】 鄧文瀚 STEM Sir 漫畫悟出學問之道 【Stem Sir】DIY夾公仔機,好玩又學到STEM!   內容提供:STEM Sir 刊載於︰GRWTH app

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【Stem Sir】DIY夾公仔機,好玩又學到STEM!

坊間的夾公仔機四處林立,近至家中樓下,遠至日本、台灣、韓國,我們都可以找到夾公仔機的蹤影。雖然每局只需五元十元,但不知不覺就會令你花掉數百元。如果你不想再「倒錢落海」,就必須要知道夾公仔機的原理。甚至從中學懂蘊含的 STEM 元素,在家中 DIY 一台屬於自己的夾公仔機!   瀏覽更多《停課不停學》文章,請按此。 請觀看明報YouTube頻道,發掘更多《停課不停學》相關影片。   7 個主要部分組成 當中蹺妙增加夾公仔難度 和大家分享 DIY 夾公仔機之前,需要知道夾公仔機的原理和 STEM 元素。一台夾公仔機由七個部分組成,包括:公仔儲存箱、操控桿、落臂按鈕、機械爪、吊臂、路軌和收錢箱。作為商家,當然不希望公仔輕易就被夾走,因此商家會在夾公仔機上做一些調整。 作為玩家的你,第一,要留意機械爪的鬆緊程度,機械爪越緊就越能抓緊公仔。第二,要留意機械爪採用的物料,金屬物料會減低機械爪的摩擦力,而塑膠物料則能產生更多摩擦力,以抓緊公仔。第三,要留意機械爪的數量,機械爪數量越多,接觸點就越多,因此更能支撐物件。 DIY夾公仔機其實可以好易 簡單的夾公仔原來都涉及這麼都多STEM原理,要製作一架夾公仔機豈不是難過登天?非也!現時小書蟲推出的夾公仔套裝,讓你和小朋友可以在家中一起DIY夾公仔機。套裝包括一本遊戲介紹的英文書和製作夾公仔機的材料。 透過製作夾公仔機可以增加小朋友閱讀英文的動機和學習新英文詞彙的機會。過程中,小朋友更有機會學習滑輪原理和簡單的機械製作,啟發他們對工程和科學的興趣。 這套夾公仔機不單能讓小朋友自己動手製作,學習STEM的原理,更能鼓勵小朋友多閱讀,實行「遊戲中閱讀,閱讀中學習」。家長陪小朋友一起DIY夾公仔機,更是不可多得的親子活動! 內容提供:STEM Sir 刊載於︰GRWTH app

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從紙包飲品尋找STEM元素

大家是否知道「STEM是無處不在」呢?只要細心觀察,就很容易找到我們身邊其實充滿着海量的 STEM 元素。現在就教大家如何「從紙包飲品」開始認識科學、學習計算容量、以及欣賞工程設計。 從紙包飲品認識科學 紙包飲品包裝物料主要是堅固紙皮、鋁、塑膠(防水膠紙薄膜),它運用了保鮮包裝技術進行包裝,過程中以超高溫處理(UHT)技術進行包裝,將飲品無菌的包裝在紙包內,確保飲品無須冷藏亦可保存多月。 為什麼包裝上印有「切勿將紙包裝直接放入微波爐」?就是因為紙包飲品包裝含有金屬「鋁」的成分,若果把金屬放入微波爐進行加熱,有機會產生火花,造成危險。 紙包飲品盒其實是可以回收的,並可用水進行分解,製成紙漿(再造紙)、鋁及塑膠,日本更把回收回來的紙包飲品盒製成再生固態燃料 RPF(Refuse Paper and Plastic Fuel),優點是燃燒時所產生的熱能比燒煤高,更能減少碳排放。同時,產生的灰燼亦比燒煤少,並可用於大型鍋爐或發電。 從紙包飲品學習計算容量 在沒有量杯的情況下,怎樣能夠量度紙包飲品內,還餘飲料多少毫升?只要利用電子磅及運用分數應用的計算技巧,便能解決以上問題。 1. 分別量度未開過的紙包飲品和餘下的紙包飲品的重量 2. 計算餘下的飲品重量是未開過的飲品重量的幾分之幾? 3. 利用分數乘法把餘下的飲品佔未開過的飲品的幾分之幾,再與未開過的飲品的容量相乘,透過比例計算就知道餘下飲品的容量。 4. 再利用量杯度量餘下飲品的容量,比較一下與計算結果的相近,就能夠引證方法正確。 如果剪開長方體紙包飲品,便可以認識長方體摺紙圖樣的展開圖,更能夠讓學生發現長方體具有六個面、八個頂點及十二個邊。同時,再引導學生進行分類比較,著他們找出長方體是由三組大小、形狀相同的長方形所組成、有三組相對的邊及三組等長的邊,這樣就能加強他們對立體圖形的認識。 從紙包飲品看工程設計 紙包飲品一般都是以「長方體」設計的,利用長方體的設計有助密舖空間,方便存放及運輸。除了紙包飲品外,市面上有很多產品都利用了長方體的包裝設計,方便把貨品疊起擺放收藏。 長方體的支架是很穩固的,所以很多家具都運用了長方體的支架設計,以令家具變得堅固,在建築學上也有類似的應用。 STEM 在日常生活是無處不在,只要大家多觀察、多思考、多聯想,就能從生活中尋找出每件物件中藏有 STEM 的不同元素。 內容提供:Stem Sir 刊載於︰GRWTH app   瀏覽更多《停課不停學》文章,請按此。 請觀看明報YouTube頻道,發掘更多《停課不停學》相關影片。

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人人都講STEM,唔通個個都識STEM?

近幾年來,家長都應該聽過不少和STEM或者STE(A)M有關的產品和服務,但究竟有多少家長了解STEM是什麼呢?是不是買套機器人玩具給孩子就是STEM教育呢? 其實,STEM曾經叫作SMET,是美國的 National Science Foundation(NSF) 提出來代表由 Science、Math、Engineering和Technology等學科或相關課程衍生出來的工作職位類型,像機械工程師、化學家、電腦程序員等等,都屬於STEM相關的工種。SMET則在2001年重新排列成STEM,至於STE(A)M, ST(R)E(A)M等等,則可視為STEM的變化版本。 STEM School的8個元素 至於STEM教育,其實現時還未有一個非常統一的定義,不少人誤將STEM教育理解為四個科目,這顯然是錯的。實行STEM教育的時候,該四個科目的知識當然不可或缺,但若以為像從前硬背死記四個科目的知識便等於實行了STEM教育,卻明顯不足。 由芝加哥大學的 Dr.Jeanne Century 所帶領的團隊進行了一項調查,調查目標是看看標榜自己為STEM School的學校究竟和傳統學校有什麼不同。團隊發現不少STEM School都指出STEM並不是四個科目,而這些學校通常擁有8個元素,分別為: Problem-Based Learning Rigorous Learning Personalization of Learning Career, Technology & Life Skills School Community and Belonging External Community Staff Foundations Essentials Factors 從筆者來看,STEM學校並不是刻意授予科學、數學、工程和科技等知識,而是去創造出一個優質教育的環境,讓學生有更多機會接觸和體驗STEM相關的事物。以STEM作解難既然STEM教育並未有很清楚的定義,那麼作為今天的師長和家長,又應如何理解STEM呢?筆者綜合不同學者的見解,認為STEM指的是四個不同概念: Science discovery (科學探索) – 例:發現水受熱後變成蒸氣,蒸氣是高温的。 Technology application (科技應用) – 例:既然蒸氣是高温的,可以用來煮食。 Engineering process (工序)| – 例:用什麼工具、跟從什麼步驟來安全運用蒸氣,作為煮食用途。 Mathematical analysis (數學分析) – 例:收集數據,以統計學分析如何更有效運用蒸氣,以煮出更美味的食物。 再運用以上四個概念去處理問題、解決疑難,就是STEM。簡而言之,孩子要學的是一套「以邏輯基礎運用科學知識去解決問題」的解難技巧(Problem solving skill)。 Photo by Markus Spiske temporausch.com 在STEM教育上,我們應該為孩子準備什麼? 筆者認為,作為老師和家長首先要拋開高科技玩具即等同STEM學習的誤解。讓孩子擁有一台昂貴的機械人,並不等同你給予了他高質的STEM教育。 筆者相信,你讓孩子以買機械人時附送的流動電話程式來控制機械人移動,從當中所學到的,並不會比買一輛便宜的遙控車多,更加比你容許孩子把遙控車和遙控器解體再組裝來得少。一些學校會購買3D打印機,但其實最終和讓孩子學了小畫家,再用打印機將圖像打印出來沒有太大分別。以3D打印來學習STEM的精髓,在於讓學生自行設計一件需要由多個配件組裝而成的物件,再由學生將所有配件以3D打印技術製造出來後組裝。然而,香港有多少間學校的老師有如此能力指導學生,同時又非常熟識3D打印機的應用程式呢?筆者對此表示質疑,需知這種設計技術連對畫圖程式的認知,即使在大學,也需教授好幾個學期才達至初階,而且還未計及提升畫圖程式熟練度的練習。所以在當前香港的教育環境下,老師和學生是否有足夠時間,可以好好運用3D打印機來實現STEM教育呢? 筆者看過不少學校有關3D打印的展品,即使是中學,一般也只能做到整件打印。說白了,即使是能繪畫出較複雜的作品,也只是該學生對應用程式上較熟練而已,對STEM學習幫助不大。其實多年來教育界在3D打印上的誤點還有很多,筆者有機會再另行撰文詳述,但肯定的是,若學校或家長希望運用3D打印技術來進行STEM教育,請勿低估其時間投放。 Photo by mintchipdesigns 切忌填鴨,開心學習至上 學校和家長可按照孩子的不同年紀,因材施教。像小學生,應該先集中在以輕鬆愉快的方法去吸收更多和科學有關的知識,先以科學探索(Science Discovery)為目標。多參與跟科學相關的活動,培養其對科學的興趣,切忌以填鴨式進行,避免孩子對科學失去興趣。 待孩子大一點,基本的數理知識鞏固了,就應該進行更多具解難的活動,例如拯救枯萎植物、如何讓紙飛機飛得遠一點等等。這些活動在擁有基礎數理知識後會好玩得多、學得更多,再加上在小學年代培養出來的探索精神和觀察力,自然可以提升其科學解難的能力。 至於給予小學生的玩具和服務,筆者建議不用花太多,一些遊戲軟件、積木、四驅車、磁石指南針組合、摺紙、滑翔機、桌上遊戲、參觀科學館、參觀污水處理廠等等,按照使用方式和講解方式已經有不俗的效果。家長付款的時候可要多考慮「孩子如何玩」、「孩子會否感到好玩」(請緊記,不是作為家長的你認為好玩),而非單單看上去高科技。那麼,大家就不會再浪費金錢在高科技但無效果的產品上了。 內容提供:STEM City 刊載於︰GRWTH app

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波波教授演講廳:融入社區的STEAM教育

本年初有幸到訪香港道教聯合會雲泉學校,擔任其一年一度STEAM比賽的評判。學校給我的第一個印象是:陽光笑臉遍校園、共融文化互支持、創新科技澤社群。特別是校長親切的笑容和開朗的笑聲極具感染力,促使師生皆投入STEAM教育學與教的過程中。 過程中我特別欣喜見到很多家長撥冗到校為同學打氣,共享孩子的學習喜悅。由於雲泉學校擁有較多南亞裔孩子,故以英語教學為主,聽著不同種族的孩子們以流利的英語交談,我猶如置身國際學校的學習環境當中。 一切從「關心社區」出發 是次STEAM比賽主題是「關心社區」,孩子們先要了解社區的各種問題和需要,從而對一個特定的社區問題疑定解決方案。比賽過程中,各組同學的表現均十分出色,能看孩子們和老師們花了不少心思和時間去探究問題、蒐集背景資料和建立解決方案。可見透過參加STEAM比賽,能提高學生學習動機,有效地運用跨學科知識,實踐多角度思考協作解難。 小眼睛看大社區 有一組同學發現區內公園欠缺為長者而設的運動設施,他們建議在公園內設立大型顯示屏幕和安全地台,讓長者們一起跟著屏幕中的導師和音樂安全地做合適長者的運動。同學亦主動訪問了區內長者,參考用家的意見,進一步優化他們的方案及產品設計。小組在台上介紹方案時,同學們上下一心,各人擔當不同的角色。有些負責講解、有些維肖維妙地扮演長者做運動、有些負責回答評審的提問……可見小組成員在匯報過程中發揮團隊合作精神。 圖1: 評判們一邊測試「垃圾桶機械人」的效能,一邊聆聽同學的介紹。同學加入人文學科和藝術元素(Arts),把機械人變得色彩繽紛,與平時骯髒的垃圾桶截然不同。不但能美化環境,亦能解決社區衞生問題。(相片由雲泉學校提供) 另一組同學建議區內公園應增設親子休憩設施。他們參考了外國的例子,提議在公園設置二人共用的「親子鞦韆」,讓家長和孩子一起盪鞦韆,共享愉快的親子時光。當天,其中一位評判是該區的區議員,她對孩子的創意和建議讚不絕口,並樂意在區議會倡議設置「親子鞦韆」的方案。可見孩子的洞察力和創造力絕不比大人遜色。 還有一組同學發現區內行人道上的垃圾桶常常滿溢,清潔工人往往未能及時去清理垃圾,構成社區衞生問題。因此,他們設計了一個垃圾桶機械人,每當垃圾桶的垃圾滿載時,它便會自動前往就近的垃圾收集站,瀉下垃圾後便會返回原本的位置。孩子們用模型來展示該機械人的運作和功能,十分有創意(圖1)。孩子再透過和評判的討論,進一步了解該在設計上存在的問題。例如孩子發現,在人多的路上,走動的機械人對途人會構成一定危險。另外,垃圾桶的味道也許會對市民帶來滋擾。孩子積極地回應評判說:「多謝各位的意見,我們會繼續努力,把設計進一步改良。」可見,同學掌握到「精益求精、不斷進步」的創科精神。 雲泉學校又把人文學科和藝術元素(Arts)加入在STEM教育中,變成了STEAM教育,希望學生從關心和改善人類社群出發,並把藝術融入STEM的產品設計當中。例如:同學留意到社區環境衛生的問題,再花心思把垃圾桶機械人打扮得美輪美奐,不但可美化社區環境,亦可讓市民對垃圾桶的形象改觀。 在比較不同設計方案的優劣時,孩子建立明辨性思考。 這5C正是廿一世紀的育才目標。 這次STEAM比賽舉辦得十分成功,雲泉學校的同學能體會到跨學科的學習模式,透過自主學習和設計循環(Design Cycle)去建立解決問題的方案。他們亦能夠對社區作深入了解,從而關心(Compassion)區內人士的需要。在協作學習(Collaboration)的過程中,孩子學會有效溝通(Communication)的技巧。有趣的題目讓孩子發揮創意(Creativity)思考解決方案。同時,在比較不同設計方案的優劣時,孩子又建立明辨性思考(Critical Thinking)。這5C正是廿一世紀的育才目標。 近年,教育局極力推動跨學科閱讀(Reading across curriculum),老師也可考慮在STEAM學習中加入跨科閲讀元素(Reading)。 亦可加入電腦編程和機械人元素(Robotics),進一步豐富STEAM教育學與教的歷程。 STEAM教育能否成功有賴敢於創新、願花時間及循循善誘的教師團隊。教學團隊是學校最重要的資產,校長須讓老師擁有專業自主空間來發揮創意,並盡量在資源上配合,方能讓學校在STEAM教學更上一層樓!這樣便能惠及學生,發展孩子的好奇心和創意, 讓他們成為關心社會和樂於助人的未來社會主人翁。 圖2: 同學正在討論如何回答評判的題問。這組同學透過立體模型,為校園建議了一個善用再生能源的方案。(相片由雲泉學校提供) 圖3: 同學正嘗試回答評判的題問。這一組同學透過立體模型, 設計了一個運用太陽能發電的候車室。讓在路邊等候巴士的乘客不用吸入汽車廢氣之餘,更可以在舒適的候車室享受冷氣和閱讀報章雜誌。(相片由雲泉學校提供)

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小學生玩轉路軌齊學STEM

全球首個【PLARAIL x STEM Sir x 聖公會將軍澳基德小學】的「玩轉路軌學STEM」課程於上星期六(9月21日)於聖公會將軍澳基德小學正式啟動,多謝萬信有限公司及聖公會將軍澳基德小學梅潔玲校長全力支持。 是次計劃是STEM Sir繼去年替聖公會將軍澳基德小學合作舉辦「創建玩學STEM日」之後,繼續把「STEM玩樂學習」的新元素帶入校園,得到萬信有限公司的協助下,成功邀得全球知名的大型玩具商TAKARA TOMY合作,把旗下PLARAIL(プラレール)鐵路及路軌系列玩具來一次跨學科的課程整合。 「玩轉路軌學STEM」課程的第一階段會利用PLARAIL鐵路及路軌系列玩具作為核心,分別與學校的中文、英文、數學、常識、視藝、電腦、宗教等課程進行融合,當中當然不會少得加入STEM的元素,令學生能夠從「玩轉路軌學STEM」課程中學習多元智能及活用知識的能力,同時並建立他們多種的未來工作能力,包括:超架構組織、跨文化競爭、計算思維、跨專科合作及跨學科等能力,為學生們適應將來新世界作好準備。 「玩轉路軌學STEM」課程的其他階段更會由鐵路玩具與真實鐵路接軌,將與其他國家及地區的鐵路博物館連繫及合作,務求讓學生們理解及明白鐵路系統的歷史、背後的意義、以及對社會發展的重要性,現在就由PLARAIL鐵路及路軌系列玩具作開始,讓學生們能夠向世界出發,並與世界接軌。 內容提供︰STEM Sir 刊載於︰GRWTH app

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VR學與教 無遠弗屆

北京實驗 倫敦探討 內地早前發表一份《VR教學對學生學習成績的影響實驗報告》,以北京全日制中學生的考試分數作比較,研究用VR教學如何改善學習成績。結果VR教學組的考試平均成績較傳統教學提升27.4%。報告同時指出,即使學習困難的學生,也能提升20分,VR學與教成效不容置疑。 無獨有偶6月11至12日英國倫敦舉辦了一個名為Future Edtech的教育活動,重點探討如何利用VR學與教,讓學生進入沉浸式學習環境,從而有效了解現實世界。此外,亦從多方面研究,探索VR學與教跟語言、設計和人文學之間的連繫,從而規探VR學與教的定位與未來路向。 中學、大學體驗 青少年分享 6月5日中華基督教會方潤華中學邀請虛擬實境教學,到學校即場示範同步虛擬實境教室,一眾老師親身感受VR學與教的成效,積極提問及討論。 6月14日香港教育大學鄧斌衡博士親臨虛擬實境教學,親身體驗如何以VR幫助學生有效學習。 7月5日上午11:30虛擬實境教學創辦人及行政總裁黃賀蘭女士,獲香港青年協會賽馬會Media 21媒體空間的邀請,將在為期兩天的《新媒體節》發表演講,深入淺出分享VR學與教的優勢,歡迎學界出席以掌握VR教學第一手資訊。 地點:香港仔石排灣邨商場LG2層02室 網頁:https://m21.hk/ 2020亞洲聚焦VR學與教 BETT英國科技教育領導峰會及展覽是歷史最悠久、學界最矚目兼具權威的科技教育盛事,每年吸引全球各地數萬名學者、商家及專家前來,共同分享最頂尖的教育科技。 BETT Asia顧名思義是為亞洲國家而辦的同類展覽,一如既往得到多家院校及一眾龍頭科技公司,如微軟、聯想及HP等贊助。在VR學與教熱潮席捲全球下,明年3月在馬來西亞吉隆坡舉行的BETT Asia 2020,已預告從廣泛而深入的角度,探討VR教學將如何成為無可避免的教育模式。 網頁:https://asia.bettshow.com/bett-asia-2020 VR學與教,有望10年增長1,000倍 回想蘋果iPhone在2008年推出初期,首年只售出20萬部,如今每年銷量已超過2億。 現時香港VR學與教的應用雖未算太全面,但已跟全球學界接軌,並逐漸蘊釀一股新勢力,相信在不久將來有爆炸性的發展。 內容提供︰VR Educate 刊載於︰GRWTH app

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波波教授演講廳:善用孩子的「近側發展區間」來激發潛能

在日常生活中我們時常運用雷射打印機打印文件。 不說不知,平均打印一整頁填滿字的A4紙要花上大概港幣2毫子,原來一點也不便宜啊!小數怕長計,若能選用一些較省碳粉的字體,可延長碳粉盒的壽命,既能慳錢,又環保。 在2014年,美國有位14歳中學生(Suvir Mirchandani)嘗試透過實驗去比較幾種常用的英文字體,從而找出最省碳粉的字體。他在電腦文書處理軟件(MS Word)中隨機選用一篇文章,並選定字體的大小(如:字型尺寸12), 再選用不同字體打印該文章。在打印前和後,他分別用電子磅來量度紙張的重量。他假設紙張重量在打印前後的差別便是碳粉的使用量。他的硏究結果顯示Garamond 字體比常用的Times New Roman 字體更慳碳粉,並推算可以為美國政府每年省下3.7億美元。他的發現被傳媒廣泛報導 [註1]。 雖然不少專家質疑結果的可信性 [註2],但我欣賞這小伙子勇於求真的探究態度。 那麼列印中文字體的情況又如何呢? 前年的暑假,我又嘗試啟發當時仍是9歲的女兒進行科學探究,這次我們還邀請了她的好友加盟。兩個女孩運用互聯網進行廣泛閱讀及資料蒐集,尋找有關Suvir以英文字體進行實驗的報導,從中思考箇中破綻,並建議改良方法。 然後她們定立硏究的方向為:「如何建立一個可靠的方法去準確地量度碳粉在紙上的重量,從而找出哪種中文字體較省碳粉。」 兩位女孩先效法Suvir的方法,她們運用MS Word 列印了滿滿一頁共有1050個字型尺寸16的「國」字作公平測試。然後用電子磅量度打印後的紙張重量。出乎意料地,她們發現打印後的紙重量竟比打印前的還輕!她們還感受到剛打印完的紙張是暖的。我問她們:「為什麼紙張在列印之後變輕了呢?」 波兒想了想, 靈機一閃說:「呀!這可能是因為打印機的熱力把紙張內的水分蒸發,引致紙張減磅了。」 我點頭同意,並接著問:「怎樣才能知道有多少水分因爲打印過程而流失?」 波兒的好友醒目地提議:「我們可以透過打印一頁空白頁,看看在沒有加上碳粉的情況下,紙張輕了多少。」 於是,她們便用一張已知重量的白紙去打印一頁空白頁,然後再量度這張紙的重量去計算首次打印後失去水分的重量。但究竟要打印多少次,紙張的水份才不再流失呢?為了解決這個疑問,她們再用同一張紙打印空白頁,並重複以上程序數次,把數據記錄下來。 那麼用另外一張紙打印的情況又會相近嗎?於是,她們再用另一張紙張重複測試。她們把所得的數據用折線圖表達(圖1),發現紙張內大部分的水份在首次打印時已經流失。 若要知道碳粉在紙上的重量,必須先知道打印過程所蒸發水分的重量,可以用以下算式表達: 碳粉重量 = 打印後的紙重 + 失去水分重 – 打印前紙重 碳粉重量 = 打印後的紙重 + (打印前紙重 × 失去水分的百分比) – 打印前紙重 圖1:打印次數和紙張重量的關係。(波波教授提供)   女孩們分別用5張紙各自打印一頁空白頁,看看每張紙在打印後所失去的水分重量之百分比值。她們計算到首次打印的過程導致每張紙平均輕了3.136% 的重量。 接著,她們挑選了一篇共由839字組成的聖經經文,分別用4種常用的中文字體以字型尺寸16打印在A4紙上,看看不同的字體所消耗的碳粉量有什麼分別。再整合重複測試所得來的數據,運用上述算式計出每種字體消耗碳粉的重量。結果顯示常用的新細明體消耗碳粉量最高,其次是微軟正黑體。而新宋體和標階體同樣地較為省碳粉,所以亦比較環保(圖2)。新細明體比新宋體和標階體多用了45%碳粉,所以使用後兩者能大幅節省碳粉和金錢。   圖2:硏究結果顯示標楷體和新宋體較為慳碳粉。(波波教授提供) 當時,這兩位女孩剛完成小學三年級,對於分數、百分比和簡單數學公式的概念認識不深。於是我們 (雙方的家長) 嘗試用不同的方法把這些概念深入淺出地教導她們。例如:我們把紙剪成100份,透過示範讓孩子建構百分比的概念,從而思考如何能較準確計算出所用碳粉的重量。當孩子掌握運算及了解箇中道理後,她們對硏究的興趣和自信心增加了不少。 暑期結束前,她們把這個有趣的硏究編寫成論文去參加「2017-2018年度的香港青少年科技創新大賽」,有幸獲選入圍。在决賽前的一個月,兩位女孩在每個週末密鑼緊鼓地為比賽作好準備及練習。就像大學生的「3分鐘論文比賽」,她們務必要在3分鐘內清楚地向評判介紹硏究動機、目的、方法、結果、日常應用和實驗反思。她們還思考了一些評判們可能的提問,並預備了精準的答案。她們亦要學會因應不同情況互補不足。 比賽當天,她們發揮得宜,對答如流,充滿自信。最後,喜出望外,她們的硏究獲得「小學硏究論文」的二等獎。 她們的研究成果再獲大會推薦參與「第33屆全國青少年科技創新大賽,有幸獲頒發「優秀創意獎」。 是次硏究的經歷亦幫助她們建立了4C能力: Creativity, Critical-thinking, Collaboration 及 Communication 。[註3] 善用孩子的「近側發展區間」來激發潛能 時常聽到有人評論:「多數參加STEM比賽拿獎的學生都是得到老師和家長的幕後鼎力支持,才能做到那些成果啊!」 從學術理論來看,這些評論是有一定道理的。著名心理學家利維·維谷斯基(Lev S. Vygotsky)曾經提出一個名為「近側發展區間」(Zone of Proximal Development, ZPD)的學習理論。 他指出: 兒童的心智發展過程並沒有受年齡限制。 倘若學習者單靠自己學習,他的實際學習發展區間是有限的(圖3)。但如果學習者得到身邊的人如朋輩、老師和家長的啟發和引導,他的實際學習發展區間可以擴增,同時有更多機會發揮他的潛能。 圖3:近側發展區間的慨念圖。(波波教授提供) 舉例說: 爸爸要求小孩從2米高的樹梢摘下蘋果,但他只有1米高,小孩單靠自己能力,當然接觸不到掛在樹梢上的蘋果。這個介乎小孩的手與樹稍蘋果的距離就是理論中的 ZPD。 倘若爸爸與孩子一起用木製成一個1米高的木箱,讓孩子站在木箱上,孩子便可運用自己的雙手, 滿有成功感地摘下蘋果了。今天在爸爸的協助和啟發下,孩子能經歷完成任務的過程,掌握當中技巧。他朝身體長高後,也能獨自運用方法嘗試把掛在樹上更高位置的蘋果摘下來。然而,若爸爸要求孩子把掛在5米樹頂的蘋果摘下,箱子也幫不上忙了。採摘樹頂的蘋果這難題遠超越孩子的ZPD和能力。 結果,孩子只會看著遙不可及的蘋果垂頭喪氣,失敗的經驗驅使他放棄採摘蘋果的動機。因此,爸媽適度的啟發和引導可以拓展孩子的學習區間和激發他們的潛能。 延伸閱讀: [註1] 美國14歲中學生發現省碳粉和慳錢的英文字體Garamond ,推算可為美國政府每年省3.7億美元:https://www.theguardian.com/world/shortcuts/2014/mar/31/changing-font-to-garamond-save-us-370m [註2] 專家質疑Suvir Mirchandani 的研究結果和推算:https://www.fastcompany.com/3028436/why-garamond-wont-save-the-government-467-million-a-year [註3] 波波教授演講廳  創科教育:總有嘢啱你玩!https://bit.ly/2VOSFUY  

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