國立科學工藝博物館 根植生活 奔跑吧!太陽能車DIY

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文 陳映慈 圖 林淑歆

位於高雄地區的國立科學工藝博物館,占地19公頃,為亞洲同類型展館中面積最大,也是國內首座應用科學博物館。科工館的設立除配合地方產業特色,展示應用科學相關的科技原理與應用外,也積極推動科技教育,舉辦各種講座與課程,其中「太陽能車DIY」課程已辦理多年,是館內相當受歡迎的經典課程之一。

此課程主要針對小學三至六年級的學生開設,不過,小學生為什麼要學習太陽能的知識原理呢?負責課程規劃的科工館聘用助理林淑歆表示,「臺灣沒有石油、煤、天然氣等資源,必須仰賴進口,相較之下再生能源如太陽能、風力、水力等自然能源可不受限制且較無污染問題,只要我們願意發展,基本上可自由取用,而在小朋友的生活周遭都可看到太陽能的運用,像是太陽能熱水器和太陽能計算機,是很生活化的一種能源。」

太陽能硬知識 交給動畫片

「太陽能車DIY」上課時間為90分鐘,是一堂結合知識學習及DIY手做的課程。前30分鐘老師透過動畫影片介紹太陽能的簡單原理及應用現況,讓小朋友了解太陽光透過什麼樣的機制轉換為電能。「要對這年紀的孩子講述知識原理是很困難的,他們的知識基礎還不夠,但透過孩子喜歡的卡通式影片,仍可學到基本概念。」林淑歆指出,相較之前使用投影片以文字、圖片的方式傳達知識,運用動畫更能吸引孩子注意及參與。

介紹太陽能的基礎原理後,老師再以30分鐘講解DIY太陽能車的零件特性,如齒輪、框架、車軸、太陽能馬達等,而最後30分鐘則讓孩子大顯身手,拼做出自己的太陽能車。林淑歆表示:「希望透過玩具式教具,讓孩子直接認識及體會原來齒輪結構的玩具只要配上太陽能電池,就和一般裝著蓄電池的玩具沒有兩樣。」

DIY主題材料 小零件大學問

為什麼會用太陽能車DIY作為認識太陽能的途徑?林淑歆說:「因為車子對孩子來說是很棒的玩具,若能讓車子自己動起來會更好玩」。不過雖然做車子的材料不少,如瓶蓋或保麗龍等,但基於課程時間只有90分鐘,孩子需在有限的時間內完成作品,學習重點是太陽能而不是切割物品,所以才決定往「零件拼湊組裝」的方向前進。

而零件與課程的材料成本有關,為了讓更多家長願意為孩子報名這堂課,報名費就不能太高,當初和同事一起反反覆覆測試各種做法,力求以最精簡的零件做出一輛太陽能車,現在課程材料包只有七、八樣積木材料與工具,就是他們研發的成果。

從模仿開始 做中學再創新

這堂課一次最多招收25位孩子,根據林淑歆的觀察,孩子的反應差異很大,學習路徑也不太一樣,有的孩子在老師還在講解太陽能知識時,就迫不及待動手組裝太陽能車,也有近三分之一的學員較膽怯或不熟悉DIY,看著零件不知該從何下手。

對於膽怯或對手做感到陌生的孩子,老師會儘量鼓勵、引導他們,如示範組裝4、5台車,請他們先看老師做的車子,再想想怎麼拼裝自己的作品,甚至照著老師的方法做也沒關係。「對某些孩子來說,模仿是很好的學習。」林淑歆認為孩子學著做一台車的過程中會學到零件的使用方法,而課程材料包的另一個好處就是孩子可以將做好的成品拆掉,做成其他樣子,所以孩子只要在課堂上成功拼出一台車子,回家後就能拆掉重新拼組。

撒下科學的種子 給未來無限想像

林淑歆另一個有趣的觀察是,老師考量車輛結構所組裝的太陽能車較為刻板,零件會有固定擺法,但孩子會勇於各種嘗試及創新。例如老師會將框架橫放以求平衡,但孩子希望車子高一點而豎放;或一般使用兩個正齒輪以互相帶動,鏈條齒輪需搭配皮帶使用,孩子則會將兩者混搭,看看會有什麼效果。

整個課程的高潮當然就是車子組裝完成後,先在教室內透過鹵素燈的照射,小範圍測試車子運作,最後移動到戶外,讓車子在南臺灣熱情的陽光下盡情奔跑,這時每個孩子無不興奮得又叫又跳。「希望這個課程可以像顆種子,在孩子心中發芽、成長,引領他們前往探索自然科學的方向。」林淑歆期許能啟發孩子的興趣,而不是讓他們抱著「太陽能車我玩過了」的心情結束課程。她感性地說:「也許哪天會有人告訴我:『阿姨,我小時候在妳這邊參加活動,做過太陽能車,我現在在讀機械系,跟著教授做太陽能車。』」

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