迷你火箭車 體驗科研樂趣

為了激發學生的創意思維,近年世界各地都開始推行STEM教育,聚焦科學、科技、工程和數學4個學科範疇,而香港教育局亦向本地中小學提供了相關津貼。然而,傳統授課未必可以提升同學對科研的興趣,所以不少學校都會鼓勵同學參加各式各樣的比賽,就像早前在港舉辦的英國迷你火箭車比賽,就結合了各種STEM知識,透過活動式體驗,提升學生的求知精神。

比賽來自英國

來自英國的「Race for the Line micro:bit」迷你火箭車比賽,過去曾於加拿大、杜拜和蘇格蘭等地方舉行,至今已吸引了超過20萬位學生參加,旨在透過設計迷你火箭車,令同學有機會應用基本的數理知識,並藉着探索和製作過程,提升學生的解難能力,體驗學習科研的樂趣。

比賽的香港站由尊科(香港)有限公司主辦,今年已踏入第2屆,吸引了一班對科研有興趣的同學參賽,而今年的參賽隊伍更多達705支,比賽主要分為中學組和小學組,除了以速度為主的正式競賽,亦設有最佳火箭車設計等不同獎項。至於正式競賽方面,參加者要在指定時間內,把大會提供的材料改裝成火箭車,完成後大會會分別以火藥推動不同組別的作品,並以英國BBC研發的編程學習工具micro:bit測試其穩定性及速度,再從中挑選出優勝者。

研究加速原理

聖公會鄧肇堅中學的學生(新學年剛升讀中四)孔潔穎、張藹瑜、林泳芯和田美儀組隊參賽,成功在眾多參賽者中脫穎而出,以時速59.9公里成為中學組冠軍。林泳芯表示,雖然大會在比賽前安排了教學課程,但始終沒有實際經驗,因此初時對火箭車的原理仍是一知半解,而初賽成績亦未如理想,她說:「為了改善火箭車的速度,我們仔細觀察了其他隊伍的作品,也看了很多外國隊伍的比賽影片,之後嘗試運用在物理、化學和電腦堂學到的知識,進行各式各樣的試驗,最終明白到重量、風阻和摩擦力是提升速度的關鍵。」

了解原理後,4人開始鑽研設計與速度的關係,張藹瑜說:「原來除了車身大小、形狀和流線型等設計細節,車身的對稱度、表面光滑程度、與地面的摩擦力和車軸水平等因素均會大大影響車速,而且只要有少許誤差,也會左右整體的增速表現。」

反覆練習測試

有了概念,4人便着手進行設計,以學校實驗室的「熱力塑膠切割刀」切割車身,再利用不同型號砂紙打磨,之後以電腦程式「風力隧道」測試每個設計的速度,繼而作出針對性的改動,最後反覆試驗,務求達到最佳效果,整個過程與科研探索的理念不謀而合。田美儀表示,由於比賽要求參賽者即場製作比賽作品,因此她們無法做任何事前準備,只能不斷練習,盡量熟習製作方式,令實戰時可以發揮應有水準,她說:「我們把學校的物理室變身成試車場,利用租用的發射器、壓力泵、賽道和計時系統反覆練習、改良和測試,甚至犧牲假期進行一系列密集式訓練,才令行車表現漸趨穩定。」

林泳芯解釋,由於比賽以4人一隊的形式進行,因此在知識和技術以外,亦講求同學間的合作性和團隊精神,必須配合得宜,才能在限時內完成理想形態的火箭車,過程絕不簡單,她說:「雖然在比賽中取得佳績,但看過其他隊伍一些天馬行空的作品後,我們明白到科研最重要的精神,就是不要被固有框架局限想法,必須大膽假設,小心求證。」