聖貞德中學

ST. Joan of Arc Secondary School

STEM及計算思維教育

聖貞德中學-環保太陽能車比賽

老師: 蔡永康老師、陳凌超老師、黎漢恩老師、張瑞昌老師、陳希舜老師
應用科目: 科學
年級: 中二
學習目標:
1. 認識太陽能車涉及的能量轉換
2. 應用串聯與並聯電路
3. 探究不同變項對太陽能車速度的影響
運用了的電子教學設備或工具:
線上工具:CircuitLab simulator
設備:iPad

課堂簡介

由於本校早前與機電工程署採電學社合作,於學校天台添置太陽能發電板供電。本教學設計希望藉此提高學生對這種可再生能源發電模式的了解,同時配合中二級科學課題 - 電的使用:串聯與並聯電路。
活動以「工程設計流程」為框架,首先透過工作紙引導學生定義研究的問題、構思解決方案,然後設計、測試及改良,最後進行分組比賽和反思。

同學在定義問題後,每組會獲分發一套太陽能車組件。同學利用組件中的兩個太陽能板、電動機和風扇扇頁,接駁成串聯和並聯電路。同學會先於課堂用iPad 於線上工具CircuitLab simulator 構思電路,然後在實驗室進行接駁,觀察風扇的轉速及利用安培計、伏特計量度電流和電壓值,從而決定太陽能車電路接駁方式。

同學之後會著手裝嵌太陽能車,並透過焊接連接太陽能板電路,完成後進行測試、改良,並對太陽能車進行美化,最後以淘汰賽形式比賽。


同學正在組裝太陽能車

同學正為太陽能車進行測試及改良

學習效能評估
活動評估的範疇包括同學的太陽能車整體設計(包括電路、組裝、美觀)、比賽成績、課堂工作紙和活動參與度。由於學生於初中有接觸steam 課堂,已有基礎的螺絲組裝和焊接經驗,令太陽能車的組裝過程十分順利。


同學正在焊接電路


課堂工作紙的變項探究和改良部分

最後在比賽中,不少組別的太陽能車都能做出很好的時間成績,即使有個別組別的太陽能車未能完成整個賽道,但可見他們參與比賽時也樂在其中。


比賽實況

勝出隊伍

教學反思
有賴香港大學QTN團隊,從課堂設計引導到物料、硬件採購建議等各方面,都為我校老師提供適切支援,讓整個項目運作得心應手。在課堂設計方面,老師們討論與太陽能車運作原理相關的課題,一起構想不同教學策略幫助學生 。老師認識「工程設計流程」的理念後,嘗試將其套用於課堂中,讓同學根據流程逐步解難。

除此之外,老師們亦需要著手建造太陽能車的賽道,當中涉及設計、訂購組件和木工,這些過程讓老師有跨學科的協作和學習機會,尤其設計和木工技巧。


太陽能車賽道設計圖

老師著手製作賽道

太陽能車賽道完工圖

然而,由於賽道由兩段木板組裝而成,難免有接駁縫位,以致實際比賽中個別組別的太陽能車出現前行受阻,影響比賽體驗。老師團隊期望來年如再舉辦這活動時,會避免多次拆卸和組裝賽道,並嘗試填補縫位。

即使籌備過程有一些不順利的地方,老師的工作負擔也有所增加,但老師只要看見同學們踴躍參與活動、投入其中,便認為一切是值得的,這些經驗有望成為老師開創其他Stem 活動的基石。

聖貞德中學
Address: 55 Braemar Hill Road, North Point, Hong Kong
Tel: 2578 5984
Fax: 2578 5725
Powered by Friendly Portal System v9.69