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Jul.22.2020

關於再生能源實驗如何激發學生對科學的熱情

分類主題:研究報告適用範圍:國小(4~6 年級)、國中、高中職

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在進入高中的頭兩年裡,Jaidyn Ramirez對科學沒有信心。她說「我從沒想過我會擅長於此。」她呼應了許多學生的感受。「我總是覺得我的讀寫能力比數學和科學要好。」

在就讀美國加州弗雷斯諾市胡佛高中的三年級時,這種情緒感受發生了變化,這在很大的程度要感謝她的11年級物理老師Michael ZapataJaidyn Ramirez稱其為「驚人」。老師除了向Ramirez介紹可再生能源,並最終鼓勵她加入學校的KidWind競賽團隊之外,他還通過動手實作、積極地探索,使他的所有學生參與了學習過程。

Ramirez說:「動手學習讓我愛上了物理學─能夠真正地做一個實驗並在您面前看到結果比直接坐在那裡學習一個概念更吸引人。 這確實改變了我學習科學的方式。」

 

對科學的熱愛

Zapata在課程的第一個單元是向學生講授了可再生能源,特別是機械功率輸出和電功率輸出。在該單元中,學生的任務是使用KidWind實驗套件建造出風力發電機,並使用Vernier數據收集技術來量測這些電功率的輸出。 

完成第一個課程單元後,Ramirez說她很著迷,並決定加入該校兩個新組隊的KidWind競賽團隊。「當完成設計風力發電機後,我心情感到非常鼓舞並且很有成就,」Ramirez說。「我對整個參與製作過程感到非常興奮,並希望還能夠做更多。」

作為課堂外比賽團隊的一員,Ramirez和她的一群同伴共同發想,設計了一部能產生最大能量的發電機。這涉及團隊的合作,批判性思維和學生們日以繼夜地無數次腦力激盪和反覆迭代設計。

Ramirez說:」我們的設計是基於我們在課堂上所學的知識,然後從那裡開始嘗試使發電機盡可能快速地旋轉。「我們會接一個電能感應器可變電阻LabQuest® 2在風力發電機上,然後在Vernier風洞進行測試;我們真的是特別幸運,我們在學校裡就能使用設備來練習。根據測出來的數據,我們可以馬上進行調整,以便在比賽前可以穩定我們的風力發電機並產生最大的能量。這通常包括更改葉片的尺寸大小或重新調整風力發電機中心的形式。」

 

創新與競爭

在高中時期,Ramirez參加了地方性和全國性的KidWind挑戰賽在此期間,一群學生團隊召集了一組專家評委們來測試她們設計的風力發電機。在高三的時候,她是全隊都是女生,一個名為「 Just Keep Spinning」隊伍的一員,該隊在地方性比賽中獲得了第二名的電功率輸出,並獲得了法官獎,這個獎項是對最好設計風力發電機團隊的認可,比賽還是採訪式的過程;另在美國伊利諾伊州芝加哥市舉行的全國比賽中,該團隊依然繼續獲得了法官獎。

Ramirez說:「這是我們學校有史以來第一次參加KidWind Challenges全國風力能源比賽,因此我們感到非常興奮。」 「整個體驗就像一部電影。環顧四周,看到每個人的風力發電機都鼓舞人心,它使我有信心再次參加比賽並設計出更好的東西!」

Jaidyn RamirezKidWind Challenge準備了她的團隊的風力發電機設計的測試。

 

在高中的時候,Ramirez是一個名為「助焊劑大使」的新團隊成員。她說,她的團隊致力於開箱即用,並使用新材料(包括泡沫葉片和新齒輪比)來設計其風力發電機,最終在地方性設計比賽中贏得第一名。該團隊後來被冠以「風能革命」的名字,當年度在德州休斯頓舉行的國家挑戰賽上也獲得了創新獎。

Ramirez說:「雖然我們沒有放置電功率測試數值的輸出,但我們被認為具有最創新的設計。」 「這再次是非常有意義的經歷。」

 

展望未來

除了她的物理老師Zapata之外,Ramirez還稱讚全國風力能源比賽KidWind Challenges幫助她挑戰了自己對科學的看法並改變了她學習科學的軌跡。今天,儘管她說她可能會考慮轉向電氣工程,但她仍在加州羅納特的索諾瑪州立大學主修物理學。「我對可再生能源領域非常感興趣,並與團隊合作制定戰略以提高效率。」

Ramirez說:「在我加入KidWind的兩年中,我對自己在工程,數學和科學領域的能力充滿信心。」 「它的確給人留下了持久的印象,使我走向了今天。」

 

關於學生

Jaidyn Ramirez

Sonoma State University Rohnert Park, CA

Jaidyn Ramirez是美國加州索諾瑪州立大學(Sonoma State University)的一名本科生,計劃畢業後從事STEM行業。

 

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