校园天地|伯特利中学推动STEM教学 中一生设计水底推进器

撰文: 裴英才
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伯特利中学下学期STEM课程中,黄浩斌老师及吴陆宁老师带领中一级同学参与了一个水底推进器设计的任务。(内容由伯特利中学提供)

学生使用胶管来制作水底推进器骨架的原型,同时运用切割工具和不同形状的胶管组合(伯特利中学提供)

水底推进器制作是一个跨学科的合作,涵盖了多个领域,包括工程,电路接驳等。学生通过深入探研和实践,经历了多次失败和技术挑战,成功地将概念理论知识转化为实用的设计和制造。他们的任务,是制造一部能潜入学校外的河道的水底推进器以观察水质。经商讨后决定运用胶管作为水底推进器的主要骨架,因为胶管具有轻量、耐用和易于加工的特性,所以非常适合用于建构复杂的结构。同学运用Design Thinking 的五大元素:同理心(empathize)、定义问题(define)、创意发想(ideate)、制作原型(prototype)及测试验证(test)和实践,精心计划并组织胶管,确保能提供足够的强度和稳定性,同时保持整体结构的轻盈和灵活性。

同学精心计划和组织胶管,确保能提供足够的强度和稳定性,同时保持整体结构的轻盈和灵活性。(伯特利中学提供)

创意发想(ideate)

同学根据自己的设计理念和需求,使用胶管组装成水底推进器的主体框架,确保骨架具有足够的强度和稳定性以承受其他组件的重量。此外,根据水底推进器的尺寸和预期的运作能力,选择合适的马达来驱动水底推进器,将马达固定在水底推进器骨架上的适当位置,以确保马达可以提供所需的推进力。

学生通过深入探研和实践,经历多次失败和技术挑战,成功设计和制造水底推进器。(伯特利中学提供)

制作原型(prototype)及测试验证(test)和实践

学生使用胶管来制作水底推进器骨架的原型,同时运用切割工具和不同形状的胶管组合。按照设计规划将胶管裁剪成所需的长度,并适当地把它们连接起来。完成原型后,再进行测试,评估骨架的强度和稳定性。他们将原型(Prototype)放置在水池中,测试其浮力和重量分享。根据测试结果,同学需为其加以改良和调整,以提高操控的性能。改良后再配上马达,操纵其前进、后退和转向等运作。

同学们在整个过程中的互相讨论、启发创造力和解难能力,计划与科学科进行跨学科活动,将水底推进器放到海中进行测试,采集水底样本及化验水质,进一步探究环境污染问题,为环保作一分努力。

(内容由伯特利中学提供)

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