2020年11月27日 星期五

[2020.11.27輔導員公開授課] 風力發電風扇設計--漢口國中林溱岳老師

輔導員公開授課~漢口國中林溱岳老師,主題為彈性學習課程風力發電風扇設計。這個課程為育部潔能系統整合與人才培育中小學校推動計畫的合作專案,由三位輔導員:莉芳、志忠、溱岳協助清海國中進行課程設計與示範教學,溱岳老師負責的課程是第三場。

觀課流程:

13:30說課(2F共備室)
主席:龍卿校長

14:20-15:05
授課者:溱岳
觀課者:賴勝峰校長 呂晃志副教授 斐虹 莉芳 (紀錄)祥菁 維倫(攝影)

15:15-16:00
議課

說課

在這堂課之前,溱岳老師已經利用彈性課程結合生活科技進行了好幾堂,這堂課以比賽的方式進行成果發表:使用不同材質在扇葉半徑10公分規定下,使風力發電機風扇設計產生最大的發電量。

學生為國二,之前已經上過生活科技能源與動力中的風力升降機;用寶特瓶做成扇葉完成將螺帽以棉線拉起的活動設計,每一組均通過活動測試。

溱岳老師善用現成套件加以組裝,使課程內容聚焦在葉片設計。基礎組裝:使用僑麥工藝社提供的雙能源風力發電機機組(圖一),依照內容說明組合完成:木質底座黏合、使用電烙鐵及焊錫將Led燈、電壓計和馬達接上,並提醒學生注意:在更換扇葉設計中,馬達轉向呈反轉,+(正)、–(負)極需對調。在電風扇幫助之下順利發電,電壓計擺動且同時LED亮燈,則為運作正常

風扇轉動產生的動能是風力發電機的動力來源。風迎面吹來,每一片葉片都受風而產生轉動。溱岳老師引導學生設計更換扇葉結構:在完全相同的硬體結構中,面對扇葉呈現順時鐘方向旋轉、扇葉半徑10公分條件下,找到適合的材質,設計葉片數量、葉片形狀及葉片角度,重新黏貼固定在扇葉座上進行發電。

為了讓學生進行反思與紀錄修改過程,溱岳老師也設計了心得單,針對幾個流程。讓學生陳述學習過程與問題解決:

109.10.26 扇葉規劃(決定扇葉數及材質)

109.11.02 風車主體與基座組合

109.11.09 馬達與電壓計、LED焊接

109.11.23 組合扇葉與測試

109.11.27 正式比賽心得說明

先進行規劃設計,再進行修正。在這場比賽之前,學生還會利用中午時間來生科教室修正練習。葉片不是隨便做做,得考慮下列問題:

  • 葉片材質選擇:製作風扇葉片時,可依需求與加工條件選擇適當的材料,但須特別 留意材料強度問題,以確保其效能表現:以紙板、寶特瓶、透明塑膠片、飛機木、夾板等等做參考。 
  • 葉片數量:葉片多可以增加受風面積使扭力提高,但重量較重可能增加軸心負荷 而降低轉速;葉片少則可減輕風扇重量,但受風面積會跟著變少,大部分的氣流都從葉片間穿過,可能導致產生的扭力不足。
  • 葉片形狀:像電扇一樣寬扁型的葉片,迎風的風阻較大,轉速也低,但質量大使得轉動後的慣性也大。像風力發電機一樣細長型的葉片,因為風阻小,轉速也高,但轉動後的慣性較小。
  • 葉片角度:葉片角度大,受風所產生的旋轉分力大,讓風扇可在低風速啟動,但旋轉過程中所受的空氣阻力也大,因此轉速較慢;葉片角度小,受風所產生的旋轉分力小,需要較高的風速才能啟動風扇,但在旋轉過程中所受的空氣阻力較小,因此轉速較快。

 

觀課

比賽規則:每一組發電機,放置在電風扇前1M遠的距離,在該座發電機組的電壓計固定發電在2V且同時LED亮燈在5秒以上,即算成功發電,之後再增加10CM距離,重複測試到最遠的發電距離,即為該組的風力發電機發電成績。成績優良的前三名,向全班說明設計的理念,和設計過程當中碰到的問題及解決辦法,當場給予獎勵。

利用紙箱作簡易風洞,使風向更穩定。

整個觀課過程,師生關係良好,且溱岳老師以獎品鼓勵學生更加誘發學生動機,比賽前每一組都還再調整自己作品。

透過現成套件改裝,聚焦在葉片與風力的關係。

一系列的完整流程,這節課以成果競賽方式進行收尾學生結果出乎預期,反而增加可看性。最後勝出的幾組,由教授校長親自頒獎,並分享成功關鍵與歷程!

 

議課

龍卿校長:這個課程除了帶來操作與學習動機之外,還可以從這個活動中去體會自己存在的價值。例如以三人一組,每個同學是否都能在其中獲得存在感參與感。小組分工,學生感受到自己存在的價值,"活動不能缺了我"!

龍卿校長重視二個點,比較喜歡看人性面,過程中浮現出小孩子的努力與不放棄的精神,學生透過修正,讓自己在這段過程的學習得到成長。

1.一組裡的每一個都在操作,即使在等待過程有再微調,每個人都有任務,就有貢獻度與價值。

2.因為是比賽,所以看到在比賽過程中不是只為了得勝利而是要努力讓小組的表現與努力被看見。

斐虹:這一堂課被定義為成果發表,溱岳掌控進度,比賽可以用投影直播調整比賽場地,會讓其他同學的參與度更好。莉芳也建議讓學生擔任評審,老師就能掌控全程。謝校長補充,讓學生參與裁判,各組各一個,學生不只是參賽者同事也是評審,擔任更多元的角色,達到以學生為中心的學習。

志忠:材料的精緻度很高,他笑稱自己上午的觀課是資源回收廠。用環保的角度來看,現成材料雖然花了錢,但是反而可以融入各科,例如美學。精緻與質感,主任是延續了一連串的課程,用生科課,較完整較長的時間進行,所以比較深入。不是只有扇葉,包括角度形狀數量質量材質等,學生願不願意再思考,願不願意再嘗試?都值得注意。他私下訪談學生說的確有分工,組員互助投入,學生會投入享受過程,也是因為老師帶學生聚焦在作品的完成。場地,建議在教室中間,大家都可以參與過程。電扇的數目可以多幾台。

維倫:這堂課學生投入在課程當中,風力發電課程適合在生活科技課實施,如果在自然領域,有時候會被卡住。但生活科技主軸在問題解決,這個課程就是帶著學生有足夠多的時間去反省自己的作品在進行修正。主任說他會利用中午的時間,開放學生來操作。也有學生表示因為沒有預約到時間,所以沒有更多時間讓自己更棒。但也可以想見主任與生科教室的中午是很熱鬧,讚許老師學生的精神。如果~怎樣~如果我們修改了什麼,會讓成果如何,所以也呼應祥菁的建議,趁著比賽結束的空檔讓學生去反思。

勝豐校長:風華再現討論的就是扇葉,數目大小角度討論了一學期,可以慢慢與深入,最後用競賽方式作為一學期的成果發表。如果遊戲規則是固定的,應該不能再多給一次機會,如果老師可以在學生比賽後給予指導,會幫助學生概念更清楚。( 主任補充,在之前的載重課程就已經學習過了。)

呂教授:很適合設計在生活科技課程。有足夠多的時間慢慢來學習。有一組扇葉長度超過,所以建議建立比賽時的SOP,在一開始先確認。另外針對規則,呂教授也建議:從五十公分開始適合最早的練習,但如果是期末的時間,可以讓學生在一分鐘內找到最遠距離,不要一關一關的過,時間可以留在讓學生多多發表心路歷程。也建議可以設創意獎,例如湯匙組,真的值得鼓勵。教授說,這個教具的優點在於可以用電壓將風力發電的效果量化。如果材料非常貴,主要發電機的部分做公用。(龍卿校長補充建議:也可以讓學生自選起始距離,增加挑戰性。不一定都用50公分。)

祥菁:溱岳老師很溫暖很貼心,我們有吃,學生也有獎品。學生願意測試修正再修正,一定是平常有鼓勵他們,所以可以一直持續熱情到現在,甚至比賽前還在修正。並且學生成果材料很多元。讓學生寫學習歷程,並上台報告分享。建議提醒比完賽的學生在那個時間立即寫下省思與修正才不會讓時間閒置,也能在實驗結束後就能收回。

最後用斐虹的話做結尾。今天完成與教育部潔能系統整合與人才培育中小學校推動計畫的合作專案,兩堂精彩的課程,謝謝志忠與溱岳擔任授課教師,理化科學原理應用的探究實作與跨域生活科技彈性課程作品競賽成發。設計思考vs實作產出、研發vs優化改作,各有亮點!

漢口小林主任風華再現風力能觀課,圓滿成功!

 

2020.11.27輔導員公開課--用力發電--忠明高中賴志忠老師

        這個課程與教育部潔能系統整合與人才培育中小學校推動計畫的合作專案,為執行計畫做課程設計所做的公開課。課程主題為用力發電,配合九年級理化教學單元能量轉換。今天的授課老師是忠明高中賴志忠老師,觀課的成員有:清海國中賴勝豐校長、逢甲大學呂晃志教授、專任輔導員蘇斐虹老師、兼任輔導員何莉芳、鍾昌宏、李祥菁及許淑娟老師。

        一早由領召校長霧峰國中謝隆卿校長主持後便開始說課,志忠老師已事先告知學生有這個活動,希望同學先自備環保材料(寶特瓶或其他飲料瓶)當作風車座,並且也事先將學生兩人一組做好分組,課程時會讓學生利用抽神秘任務的方式,分配探討風車轉動的變因,也已經根據神秘任務的編號事先準備好材料包,以節省操作時間。希望觀課的老師可以觀察學生是否能夠設計風車、操作風車實驗並且能夠討論不同的變因對風車轉動的影響。



        由於忠明高中是完全中學,所以一堂課的時間是50分鐘,觀課的班級是306,共有25人,因兩人一組,所以兩排兩排併桌,但班上人數是單數,所以有一人自己一組。志忠大約花18分鐘的時間說明及解說任務,講台上也有示範的風車作品讓同學可以參考。解說完畢便讓各組到講台邊抽神秘任務,並根據任務號碼拿材料包,拿到材料包後。學生都能夠開始根據抽到的變因製作風車。製做時志忠都會到每個小組中關心進度,或是提供建議。同學們平均約花20分鐘就能做好兩座風車,教室內事先有放置三台電風扇,小組完成風車後,就會帶著自己的風車做轉動測試,並量測距離重複測量三次求平均。最後剩下五分鐘時,志忠開始做總結,雖然沒有每一組都做完測試實驗,但每一種變因剛好都有組別完成,就能夠做比較分析,志忠也利用這個時間將影響風車轉動的因素再次提點,以及跟實際上的風車做比較,在下課前做一點點討論。

課程結束後每位觀課老師都給志忠一些建議:

莉芳老師:志忠利用抽任務卡形成神秘感,再利用材料包讓學生能夠快速進入情況,原本認為學生可能會做不完,但沒想到後來大約有八成的學生都有完成,座位的安排很方便老師走動、巡視及隨時指導,整個活動很有效率,說明任務有效率、發派任務有效率、結尾總結也有效率。

淑娟老師:志忠希望觀課老師可以觀察學生是否有設計風車,但是因為任務發配雖是隨機的但是由老師決定好的,材料包也是老師準備好的,所以學生只要根據任務單,並且由材料包中拿材料製作就好了,比較看不到設計的元素,雖然知道是為了節省時間,但若是材料的選擇可以讓學生挑選,或許設計的成分就會比較高,不過就會比較花時間。而製作風車的部分大部分同學都有完成且有做風車轉動測試,完成率達八成,出乎我的意料之外。但最後因為時間的關係,所以並沒有看到同學有根據實驗結果做討論,是比較可惜的地方。另外其實這個實驗設計有很多變因,我有觀察到風車葉柄的長度材料包是給細的冰棒棍和粗的冰棒棍,這樣是不是就會增加一個重量的變因,可能還要再思考一下。

斐虹老師:覺得這堂課非常好玩,連觀課的老師都好想要一起玩,當看到風車轉動時非常興奮,而且整堂課非常流暢,毫無冷場。但是變因的設計是否可以更開放,而不是由老師的任務卡決定,可以思考一下。

祥菁老師:雖然大家都認為設計以及討論的元素比較少,但是其實當同學拿到材料包時,除了少數的組別是兩個人各做各的之外,大多數的組別都會討論風車要如何製作,才能達到任務卡的要求,這樣就是設計了,而且也有討論。雖然不是討論實驗結果。另外變因的部分,因為光是同學帶來的瓶子就是不同的,有的帶寶特瓶有的帶牛奶瓶有的帶果汁瓶,這樣就會有影響了,還有測量的部分其實也要固定高度,可以放一張長桌,並在長桌上黏皮尺,就能夠較客觀的測量。

昌宏老師:大家雖然對志忠的收尾讚譽有加,但若這堂課不是公開課的話,還需要做結尾嗎,還是就讓學生停在實驗記錄,下次再做結果與討論呢?因為這堂課最珍貴最有價值的地方就是在結果的討論,但今天因為公開課需要走完流程,匆促的結尾感到有點可惜。

勝豐校長:這樣的實作課其實應該要至少花三節課才能有較好的引導、充裕時間的實驗探究以及結果討論。不過今天志忠講解得很清楚,引導也很完善,但還是期待下節課能夠完成討論。

晃志教授:其實這樣的課最好還是要分兩堂課來完成比較完整,小組合作兩人太少,還是要3人比較好,要不然要花很多時間才能完成,而一個人就更難了。至於扇葉柄長度的部分建議用同一種冰棒棍,要黏長一點或是短一點就能控制,也不會多一項變因。有發現學生都喜歡將扇葉數量做很多,但葉片做越多,就越花時間,實際上的風車都以三片為主,應該以三為基礎,再慢慢加上去。因為風車的演變就是這樣的,從一片、二片、三片、四片、五片、六片這樣加上去,後來發現三片以上效率都相同,就不需要這麼多片了。

2020年11月13日 星期五

2020.11.14 SDGs議題教學培力工作坊(二)

 

SDGs戶外探究操作體驗-許彩梁老師(臺中市博愛國小)

時間20201113

地點吳厝國小


一、          活動介紹

(一)   9:30-10:10SGDs內涵增能(許彩梁老師)

(二)   10:10-11:10吳厝小尖兵導覽

(三)   11:00-12:00:踏查心得分享-深 入結合SDGs與吳厝

(四)   13:00-14:30小組自行探索並發展議題

(五)   15:00-16:00舉行公聽會並給修正回饋

謝校長幽默的為活動暖場
龍卿校長幽默的為活動暖場


二、SDGs內涵探究增能(預測、連結與檢核)

(一)   預測:吳厝國小,給你的第一印象,你可能會選中SDGs中的那三個議題來探討(最重要貼3點貼紙、次重要的2個點貼紙、最不重要的貼1個點。)

(二)   連結:透過組內分享你排名的理由,強迫讓老師們將SDGs、吳厝與教師經驗做強迫連結。

 


觀察從自己對吳厝的第一印象開始


認識SDGs

(三)   檢核:透過SDGs手冊閱讀將對吳厝初印象與選的理由跟SDGs所列的議題是否符合?

 例如:老師選用永續城鄉,是縮小城鄉差距。如果去看議題,是飲水,垃圾清運、醫療保健等永續面向。讓老師可以更進一步體會SDGs內涵並聚焦議題思考。

(教學提醒:老師可以反思,妳的思考🤔跟聯合國的目標是否相符?雖然聯合國的重要目標是解決世界上落後國家的問題。但拿到台灣來看就是要讓台灣更好。)

 

三、吳厝初探-

(一)   由吳厝國小的小尖兵帶領老師們進行社區踏查,解說任務由學生帶領主導,除了路線帶領,特色解說如永安宮的供奉主神及各營將軍、鳳梨、太陽麻等植物介紹。此外,學生還可隨時回答老師們的問題。過程中學生侃侃而談,態度大方,對社區也很了解。過程中老師們跟學生聊天,也讓師長們對吳厝的日常更了解,小尖兵可以說是老師們的第一個口訪對象喔!

吳厝戶外探究小尖兵與師長合影


小尖兵用在解說永安宮


吳厝居民會利用高粱做掃把


中營將軍廟

從龍邊進虎邊出





綠肥植物太陽麻的根

產銷失衡的鳳梨

歷史風華-土埆厝

許多家戶門口都有一棵龍眼樹

(二)   吳厝國小記主任分享SDGs議題行動方案實施歷程。

影像紀錄:邁向SDGs的紅土種子https://youtu.be/ukU-bLYSul4

 (三)   吳厝初探踏查發表:請老師們跟上午的活動一進行連結🔗,有沒有新的想法

1.         早上我的連結是有機農業發展,以綠色農業為出發點。

2.         但是看完社區之後:會發現有一個農地有鳳梨都沒有收,我們好奇問為什麼不收,學生說太便宜了,所以有產銷失衡的問題。雖然都聚焦在SDGs負責任的生產消費與循環,但是切入角度已經不同

3.         行動方案:

(1)      治標方法:就是幫忙賣東西或結合大學食品相關科系,進行合作,協助產銷

(2)      治本方法也可以進一步思考產銷預測等

 

四、議題實作-以公民行動模式實作行動方案

(一)   以公民行動方案競賽模式來體驗實作的實例

1.         高齡樂活在中埔  https://youtu.be/e5RMWANvz-8

2.         中山女中 中山「餵馬」新運動 https://youtu.be/mI8n3F4Ileo

(二)  公民行動4步驟

1.         步驟1:說明問題-說明選出問題、解釋這個問題的重要性、說明那些人或團體對這個問題感興趣?指出那些社區(學校)負責這些問題

2.         步驟2:可行政策-可以修改自現有政策、他人建議、自己發想。並學習論述政策,理解自己政策的優缺點或限制

3.         步驟3:我方政策-提出議題不可抵觸法規(憲法、校規...)、可修改現行政策

4.         步驟4:擬定行動方案-規劃公共治測的議案:至少一個行動讓適當的政府或學校願意採納,

過程中要可學會:如何提案成為法律,說明如何影響政府?

公民行動方案策略

(三)  資料收集,發現問題-訪談練習

1.         訪談路線-從吳厝果國小出發,沿著吳厝路往永安宮方向走到里長家,途中訪問3位居民

2.         訪談人員紀錄

(1)      學生家長(F)1.有雜貨店、2.菜車每天到,3.採買到清水

(2)      居民(M62)1.買菜清水,2.日用品在機場,3.種花生,地瓜,西瓜與鳳梨、芝麻少了(因產量與人工),水源以雨水或架設澆灌設備。4.日常用品有車子所以不會不方便。5.此區發展受限原因:墓地、軍用地、限建。6.建機場時有親戚搬去新社,7.自來水超過20年,50年前就有,水道是從神岡那過來)。更早用水堀(里長家附近永安宮過去一點),挑水+明礬來淨化水。

(3)      里長: (M)1.住家以前是水堀5-62層樓,這堀較深、另外天帝教後還有一堀,還有北邊種樹那也有一堀。2.現在區民18003.生活機能之前不方便長、交通不方便。現在交通方便,日常用品就很方便了。4.商店開不起來,東西較貴,5.有洗髮店,有foodpanda,醫院有車。6. 噪音問題是最大問題。噪音5萬補助取消,但是每人600500400//補助。(麗水里抽獎補助每人可以抽一台腳踏車)7.家戶種龍眼乘涼+可食+不會冬季落葉:8.高粱作掃把、9.為什麼叫吳厝?居民不是蔡姓多嗎?的吳姓開基、蔡有5家。10.43年前有戲院,很熱鬧。11.未來特別想法:保安林解編會有助土地活化。

幸福吳厝里~

原來吳厝黃校長也是吳厝人,可提供第一手資料
韶鏞與斐虹二人超強組~實作ING



這組老師從噪音角度切入

大家集思廣益討論議題


五、公聽會-各組在腦力激盪後,實地踏查收集第一手口訪資料後,利用公民行動4步驟、結合SDGs內涵實作行動方案並分享。

幸福.吳厝里
我的不方便
=你的不方便對社區的尊重與理解

問題可能像屋裡的大象存在但大家無感

DRTS策略健全吳厝社區的生活品質

客觀的科學化資料收集,可以讓我們證據更聚焦要解決的議題-噪音

六、 最後彩梁老師將此次的活動流程更提取實作精要,將戶外探究概念串起來,課程脈絡清晰且可實際操作,真的很方便老師們直接取經操作。

善用流程圖也是戶外探究的好工具
公聽會後的計畫再製也很重要

大家的笑容~說明一切了

今日收穫

1.教育不是塞東西給小孩子,有時是營造學校的氛圍,學習會自然而成。

2.吳厝是中部距離世界最近的地方

3.越在地就越國際

4.我們會不知不覺把自己的價值觀植在別人的身上,並試圖改變他人