困難及應對
起初我們打算用家庭裝的塑膠水瓶作為模型船的主體,並用膠杯製作垃圾的分類收集籃。不過,考慮到水瓶瓶身物料較脆弱、容易損毀,而且難以搭配運輸帶運作,故我們改用 LEGO 組件製作模型船的支架,以索帶於支架上加上塑膠水瓶作水密隔艙,為模型船提供足夠的浮力。
在拼砌模型船的支架時,除了運用 LEGO 組件外,亦要考慮如何配合其他不同的組件,所以往往在拼砌好一個部分後,又要重新修改整個支架的結構,才能使模型船有足夠的運作空間。因此,我們在過程中反覆拆卸和重裝了模型船的支架多次,才能完成整艘船的組裝。
建議及改善
我們現時的設計未能讓模型船於短時間內處理大量垃圾,因為由顏色感應器判辨數粒顏色後,需要給予船體內轉向隧道足夠的反應時間,同時也要給予足夠時間讓運輸帶按分類把數粒運送至正確的分類槽或「放歸大海」。要改善這個問題,我們可以在分類隧道前加上閘門,並在隧道內加裝感應器,確保隧道中的垃圾已掉落到合適的槽位後再開放予下一件垃圾進入,這樣便可以達到垃圾於隧道內逐件分類的效果。
現實中,垃圾的種類非常多樣,我們如果要把垃圾徹底分類,則需要在船上建構多層的分類結構,使不同的垃圾都可以在船上分類。我們也可以在分類桶加入感應器,當分類桶滿載時給予提示,提醒垃圾收集船自動返航(或操作人員遙控其返航)。
在這次的模型船中,我們未能成功加入 GPS 技術以記錄收集垃圾的位置。我們日後會繼續研習,提升自身的編程技術,希望日後能夠解決此問題,使海洋垃圾的分佈可以更清晰地呈現給大眾及相關政府部門,提升公眾保護海洋的意識,亦協助政府分析海洋污染的黑點。
總結
我們的模型船能夠在模擬實驗中完成收集垃圾和垃圾分類的工作,但未能有效記錄垃圾收集的地點以協助分析海洋垃圾污染的黑點。這種設計可以運用在現實生活中,但如果要進行更全面的垃圾分類,則需要在船上加入更複雜的分類系統;若果能融入 GPS 技術協助記錄垃圾收集的位置,相信對打擊海洋污染及預防問題惡化會有更大的幫助。
學生感想
5A 歐穎潼:
在經過這次的活動過後,我認為自己最大的得着就是認識了micro:bit 編程,同時也令我更加深入地了解到海洋垃圾會對水下生物構成多麼嚴重的生命威脅。人類對海洋的索取從未停止,但在我們索取海洋資源的同時,又有沒有想過如何保護海洋,使海洋資源變得「可持續」呢?
在活動的過程中,最令我有成功感的地方是編程的過程。起初我們使用一塊micro:bit 主板來控制兩個螺旋槳(即船的推進器),但後來發現 micro:bit 的電力無法同時供給予兩個螺旋槳,於是我們就使用電力更強的擴展板來連接兩個推進器的馬達,最後果然成功了。
我認為我們現時的模型仍有不足之處,因為如果同時有大量垃圾進入,船隻無法及時反應,為垃圾進行即時分類,須預留足夠時間讓它處理。要改善問題,我們可以在垃圾輸送帶前放置一個偵測器,如發現多於一件垃圾,就在上方降下阻擋器,在確保首先進入機器裏的垃圾已經到達完成分類,再讓下一個垃圾進入。
這次的活動令我受益匪淺,希望以後能有更多機會參與 STEM 產品製作的活動,使我能發掘更多生活中不同問題的解決方案。
5A 楊鼎賢:
在這次活動中,我最大的得着是學會了怎樣運用 micro:bit 進行編程,在增進自己的 STEM 知識的同時,也大大提升了和同學間的團隊合作精神,因此我也為自己的溝通技巧有所提升。
在過程中,我最有成功感的地方是能夠成功拼砌出模型船,當看到模型船的架構成形時,令我感覺到之前所作的努力都沒有白費。
當然,我們在過程中也遇到不少困難,例如在製作第一版(以塑膠水瓶作主物料的版本)的模型船時,我們要在膠杯上弄一些小孔來方便排水,過程中需要一定技巧,才能在開出有效的排水孔而同時不失美觀。我們最後成功製作出膠杯版的分類筒,雖然它未能呈現在我們最後的作品中,但對我來說也是一個能夠克服困難的經驗。
最後,我認為這艘模型船在外觀上可以作進一步的改善,並要考慮到盛載垃圾後船的負重會有所增加,應該要提升模型船的浮力。
5D 李卓謙:
我認為自己在這次活動中最大的得着,就是學習了更多有關 micro:bit 的知識。而在我們構思模型船的設計到製作模型船的過程中,我們的團隊更能夠發揮團隊合作的精神,大家也各展所長,包括繪畫設計圖、拼砌模型、編程、測試記錄、撰寫報告等,每個隊員都在過程中找到適合自己的定位。
在製作模型船的過程中,我覺得最有成功感的地方就是我們成功製作出能於水面上行駛,又能同時收集垃圾和進行垃圾分類的模型船。我們在最初的構思中打算使用塑膠水瓶、膠杯、冰棒木棍等在製作模型船,但考慮到這些物料夠易破損,如果要經常更換船體物料也不符合環保原則,因此我們改用了較為堅固的 LEGO 積木作為模型船支架。
要數到我們組遇到最大的困難,大概是拼砌模型船的過程。與平時拼砌一般的 LEGO 不同,沒有説明書能指導我們如何拼砌出符合我們設計的船體,我們必須逐個部分探索如何拼合出船體中不同的功能部分。經過反覆的嘗試和老師的指導,我們才能夠完成現時這艘符合我們要求的模型船。
我認為我們的模型船仍需要改善,因為它現時未能夠做到當有垃圾在運輸帶上時,以隔板分隔每一件垃圾,分類隧道未能有效且快速地把所有垃圾分類。
5E 麥栢林:
在這次活動中,我了解我們日常生活中所丟棄的廢棄物對海洋造成了多麼嚴重的污染,為海洋生態帶來了極大的破壞與傷害。在研習的過程中,我對如何拯救和保護海洋環境有了更深入的了解。
令我最有成功感的,就是能夠成功拼砌出垃圾收集的模型船。我沒想過從自己構思到真正拼砌出模型的過程會這麼有趣,也明白到雖然它只是模型,但也必須講究精準,在決定放置不同感應器的位置時,稍有差錯便會影響整艘模型船的運作。當我看到模型船能達致我們預想中的效果時,我實在難掩心中的喜悅。
當然,製作模型船的過程亦不是一帆風順,當中肯定會遇到許多不同的難題。讓我印象最深刻的是,在最初為分類隧道安裝伺服馬達時,它並沒有按照我們編寫的程序運行,而是不斷反覆地擺動。幸好,在老師的指導下,我們成功從程序中除錯,解決了程序中出現問題的地方。
我認為這次活動能夠培育我與隊員之間團隊合作的精神、分工合作、相互協調和溝通的能力,使我在編程技巧和共通能力方面也得到很大的得益。希望以後能再次有機會參與這類小組探究的活動!
6A 陳嘉希:
起初我以為要建構這次的模型是一個不可能的任務,因為我覺得要自行創建出一艘能於海上收集垃的機械船,要克服許多不同的問題,當中涉及許多艱深的技術,使我覺得這次的探究困難重重。不過,在我們組員之間的同心協力下,最後我們還是成功達成了我們的目標。
首先是編程方面,我們曾試過用不同的物料來製作模型,最後我們想到用我們日常的玩具——LEGO 來製作整艘模型船的支架,在利用膠瓶來提供浮力,使船隻能穩定地浮在水面上,過程中盡顯了我們的探究精神。此外,要製作垃圾運輸帶對我們來説也是其中一個要重點克服的困難,但老師的協助下,我們善用課堂上所學的齒輪知識,成功利用馬達來推動船上的運輸帶,使我感受到滿滿的成功感。
雖然這次的模型船的設計中,我們並沒有運用真正的人工智能,但要製作能分辨不同顏色的分類系統作為類比,對我們來説也有一定的困難。在探究的過程中,我們也就這個按數粒顏色分類的系統進行了無數次的測試,才能夠成功達到分類的效果,這也體現了我們堅毅、不放棄的精神。除了編程技巧,我認為這次的探究活動也讓我明白團隊合作的重要性,這對於我將來升學、就業也有非常大的幫助。
模型船雖然能夠成功運作,但我也希望能就它的運作提出更多改善建議,期望自己日後技術更成熟時,可以製作出更有效的垃圾分類船:垃圾分類船在真實環境中運作時,不可能每次只有一件垃圾進入分類系統內,這樣會使分類的過程變得異常複雜,難以逐一把收集回來的垃圾分類。希望日後我們有機會再就這個問題作改善,使我們的設計更符合實際效益。這次的比賽讓我獲益良多,希望以後還有機會參與這類型的比賽!
6A 梁傲滋:
這次活動讓我學習到許多不同的 STEM 知識,包括 micro:bit 的編程技巧,按目標設計及製作產品模型的工程設計過程等。在籌備產品的階段,我透過大量的資料搜集,了解到香港海洋污染問題的現況及對生態的影響;也在設計的過程中善用所學的知識來建構模型,使它能符合我們預期的成效。除此之外,也讓我增進了與人溝通的能力,整支隊伍也充分發揮出團隊合作的精神。
在探究的過程中,最讓我富成功感的地方是我們能夠成功克服在編程過程中遇到的種種障礙:顏色探測器的編程、推進摩打的轉速、分類隧道擺動的角度等,每一次發現模型船未能按預期運作時,我們都努力作出修正,到最後得到令我們滿意的成果時,我真的感到非常自豪。
而我認為過程中最困難的地方,是在編寫顏色感應器的程序時,因為不同顏色在探測器中所獲的數據十分接近,難以辨別不同的顏色,使我們在類比實驗中屢屢碰壁。幸而我們的隊員並沒有氣餒,在查找資料的過程中發現光也有它的「三原色」,透過比較每次測量中「三原色」的數值,我們便找到讓顏色感應器準確判別顏色的方法。
最後,我認為我們的模型船也有可以改進的地方。如果垃圾的數量太多,在船體中容易產生堵塞的情況,更有機會導致分類錯誤。我希望能夠繼續在編程中加以鑽研,增進自己的編程知識,將來有機會可以針對此問題作出改善。這次的活動讓令我獲益匪淺,希望我們的模型能夠得到推廣,也希望大家能夠欣賞和喜歡這個作品。