2018年3月23日 星期五

從吳沙一號-環保綠舟看工程師教育

開學後一週,鈐鈴老師告訴我,同學想要參加宜蘭縣政府主辦的「環境教育水上載具-綠舟創作競賽」活動,並問我的看法。

我覺得這是一個不錯的活動,可以讓大家思考那些廢棄的物品到底還有什麼功能,同時也可以利用機會訓練大家思考解決問題的方法,但是最擔心的是製作過程添加了一些其他的材料,反而造成更多的資源浪費,如果能夠避免這一點,那麼這個活動其實很有意義。

於是鈐鈴老師毛遂自薦擔任「吳沙一號」的指揮官,並著手隊員遴選的工作。

報名的同學很踴躍很快的就額滿,來自八年級的四位女生巾幗不讓鬚眉,紛紛捲起袖子要加入這個為校爭光的行列。

但是算算不過是三週的時間,該做的事情有哪些?期程如何?再再都是燒腦袋的細節,於是先由總工程師,敝人在下我,擬定需要蒐集的器材,然後透過學校系統、網路系統放送,廣為募集各式各樣要丟掉的資源或是垃圾,因為討論中,同學們一致認同指揮官鈐鈴老師的想法,我們要做出一艘完全不加入「新」材質的環保船,因為這是資源再利用的重要概念

鈐鈴老師帶著孩子擬定的工作進度表


由於完全要用回收材料,所以初期的目標就是蒐集寶特瓶與舊衣服,寶特瓶就是作為船的福利來源,舊衣服要做什麼呢?協助蒐集廢品的老師不解的問。

原來所有固定船上結構的固定都需要繩索,但是如果不採購新的繩子,廢棄的繩子並不容易蒐集,為了解決繩子的問題,我們決定將舊衣裁成條狀,再繫成布繩,這件工作第二天就展開,同學們分帶來家中廢棄的舊衣,然後用平結繫成布繩。
生活科技教室在放學後就變成加工廠,這是布繩製作中的景象

寶特瓶也陸續蒐集到了,該怎麼固定寶特瓶呢?我們想到的是用網子裝起來,可是哪裡有這麼大的廢棄的網子?幸運的是辦公室裡有待過漁村附近國中的老師,幫我們募集到廢棄的漁網。而鈐鈴老師21年前的學生,也為老師送來破損報廢的卡車後斗遮布,這些都是可以讓我們將寶特瓶做成浮筒。

幫老師送「報廢的卡車後斗遮布」的文勝

在討論兩個浮筒的製作方式後,我們決定先用漁網做成「網袋」,再用它來盛裝寶特瓶。

學生利用假日來學校用布繩製作網袋

好不容易寶特瓶裝成袋子,但是兩個浮筒卻明顯重量不同,該怎麼處理?這個問題考驗著同學,有人說不管他,有的很在乎,並且提出重量不同可能導致浮力不相同的困擾,最終可能會造成船的不穩定,所以問題必須被解決。但是如何解決呢?

同學討論出來的結論是:

  1. 先分別秤出兩個浮筒的重量。
  2. 在製作一個小的網袋,將重量的差異做成一個小浮筒。
  3. 將小浮筒包覆在輕的浮筒上面。


到保健室測量浮筒重量

兩個浮筒總算做好了,我們再用卡車後斗的遮布將浮筒包覆起來,因為這樣可以增加浮筒表面承受撞擊的強度。
浮筒製作

浮筒好了,那支架呢?如何撐起這艘船呢?

剛好學校後方有位婆婆,她家後面有一小叢雜生的竹子,之前颱風吹倒了幾隻竹子,但是婆婆也沒有能力去處理,所以就一直放著。當我們問婆婆可否鋸下來用的時候,婆婆還因為我們解決她的困擾而開心不已。

感覺上支架、浮筒都有了,我們的船應該就這樣確定了,但是動力呢?動力該如何解決呢?

「我們用撐篙的方式」有人說,但是河會不會太深?到時候碰不到底怎麼辦?

「用槳划」有人說,但是槳呢?
用輕艇隊的槳?
不行啦!那樣不符合環保,我們應該自己做,我們可以竹子,然後用寶特瓶剪開,然後如此這般....。

「我覺得可以用腳踏車」有人說。
可是輪子可以嗎?那又不是馬路。
而且要如何固定到船上去?
可是如果可以用腳踏車,應該是很有創意而且速度應該很好。
那裡有廢棄的腳踏車呢?
我們鄰居家有很多腳踏車,好像很久沒有用了。

於是我們決定先找腳踏車看看,但是槳的部份還是同步進行。


終於,鄰居的腳踏車變速器、煞車都壞了,準備報廢,樂於我們幫他清走,所以腳踏車動力變成我們的重點設計,首先遇到的問題就是腳踏車的固定,由於高度的差異,原本我建議利用直接這學期生活科技課程的木板來釘做一個支架,但是學生堅持不能利用新的物資,於是他們展開地毯式的搜索,最後學務處老師告訴他們,有兩個戶外塑膠椅裂開準備丟掉,看看可不可以用。

學生們開心的拿回來,我們對著浮筒與腳踏車擺來比去,終於找到可以固定的角度,也可以支撐腳踏車高度的位置,當所有東西都固定好之後,同學們建議進行第一次下水試驗,看看有沒有什麼需要修改的。

還好,吳沙國中有訓練輕艇用的漂亮水生池,剛好可以讓我們測試,一群人浩浩蕩蕩扛著船到池邊,剛好輕艇隊的同學在練習,因此我們吳沙一號環保綠舟的首發就成行了。

吳沙一號的首發

試航之後,我們發現後輪與水的阻力不足,不足以產生足夠的推力,而前輪的結構也不足以構成方向舵的功能,但是時間已經到了三月17日(週六)中午,能夠修改的時間有限,於是大家商定週日繼續努力。

經過兩日之間兩次巨大的修改,方向舵的設計、後輪葉片的設計也依序完成,大家越發覺得有信心了。
後輪改裝成有葉片的推進輪

回顧整個吳沙一號的誕生過程,同學們遇到問題、解決問題的動力,老師適時給予經驗、知識的補充與協助,充分思考所有蒐集的物資,例如結合巧拼與電線,做成推進輪的葉片;善心人士捐了窗簾,原本不知道可以做什麼,最後拿來做成控制方向舵的控制繩,整艘船百分之百利用回收的資源與垃圾來製作的目標達成。
同學輪流試騎

昨天在辦公室,幾個老師一起聊天,我們覺得這樣訓練孩子可以思考解決問題的方法、親自動手解決問題的教育,就是我們教育未來的希望,我們希望孩子是有人文素養的工程師,可以勇敢的面對問題,認真的解決問題。

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