無人機空中任務

無人機師智破跨學科關卡

　　無人機技術日趨成熟，而且愈來愈普及，近年更飛入中學校園。自前年起，部分迦密聖道中學的同學便化身無人機機師，熟練地操控無人機飛越一個又一個學習任務。一眾機師在訓練過程中，須通過數學、物理及工程等重重關卡，才能裝備自己，面對課程的終極任務——設計採水裝置。他們必須活用各範疇的知識，才能夠完成挑戰，成為出色的機師。

無人機STEM課程

　　操場上傳來一陣嗡嗡聲，同學拿着遙控器，聚精會神地盯着半空，純熟地操控着無人機。迦密聖道中學的一眾年輕「機師」經過「跨學科無人機課程」的洗禮，現時已是身經百戰。他們以學校提供的十多架無人機完成了各項任務，包括測量土地面積、設計飛行路綫和設計水樣本採集系統。課程負責老師楊仲堯表示，課程參考芬蘭的教育模式，實行跨學科主題式學習，「希望課程能培養同學們的創造力、解難能力與溝通合作的技巧。」

　　「跨學科無人機課程」於二○一八年開辦，首屆課程招募了十六位中三及中四同學。課程不但令同學們寓娛樂於學習，近來更獲得由台灣溫世仁基金會和芬蘭非牟利組織HundrED共同舉辦的全球教育創新大賞，備受肯定。踏入第二屆，校方今年打算增加人工智能的元素，令課程更貼近發展潮流。

從日常生活出發 飛越不同學科

　　細小的無人機背後，其實涵蓋了不同範疇的知識。「課程中包含了科學、數學、資訊科技和地理等學科，也加入了生涯規劃的元素。」要成為一名稱職的機師，同學必須對相關範疇有所涉獵。

　　此外，為了鼓勵同學把所學知識應用在生活上，他們須構思一個「無人機創業企劃方案」，並拍成短片。無人機雖然要「離地」飛翔，但是一眾機師都能夠從自己日常生活中觀察，「貼地」思考，提出把技術用作送遞藥物、檢查大橋及路軌、清潔大樓玻璃外牆等方案。

●課程的負責老師勞子傑（左二）、何素雯（右三）與楊仲堯（左三）和學生一起鑽研無人機的操控技巧。

精密計算 設計採水裝置

　　無人機師還要肩負起一個重要任務，就是研發一個「無人機輔助地表水樣本採集系統」，並且到大埔林村河和西貢清水灣採集水質樣本。同學都不約而同地表示，設計過程相當困難，各個方面都要經精密計算，例如考慮負重和安全等問題。就讀中五的張學俊指出：「設計是整個課程中最沒有標準答案的一環，大家都失敗過很多次。」無論是電池的重量，或是機械臂的長短，他與組員都曾作出多番計算，而只要一部分的設計有些微改動，全體的設計都要更改，可謂牽一髮而動全身。

●同學必須先通過校內水池試飛的考驗，才能夠到校外嘗試採集水樣本。

●到清水灣採水當天風高浪急，使同學的任務難上加難。

分工合作 尋求合適方案

　　為創作出最完美的裝置，同學都費煞思量。研發初期，分成四組的同學都採用了水降式設計，即在無人機上加上發泡膠，令它浮在水面。不幸的是，這種設計會增加無人機的負荷，而且海面的風浪會提升無人機下沉的風險。各組同學經過多次嘗試後，最終決定改以吊籃式設計採水。中四的余慕遠和吳善桐為同組組員，他們經歷了多番嘗試與改進，才能從眾多失敗的方案中找到最理想的方案，但也從實踐中，領略到集思廣益的好處。「遇到問題時，不只是自己一個想辦法解決，而是整合各組員的意見，從而得出最好的方案。」

●余慕遠（右）和吳善桐都認為自己從協作過程中獲益良多。

●張學俊和組員創作出三臂式的吊籃裝置，大大改善了單臂式設計重心不穩的問題。

化驗礦物質 了解本地河道

　　採集過水質樣本後，同學的任務仍未告終，他們還要測試水的硬度與氮含量。從實驗中，他們得出了讓人意料不到的結果：眾人適逢潮漲時前往林村河，因此在本應沒有硬度的河水中，檢測出一定的硬度。

　　楊仲堯老師解釋道：「由於吐露港的海水倒灌入林村河，因此令河水含有鈣和鎂，所以實驗結果顯示水樣本中含有硬度。」在實驗過程中，同學不但能增進化學知識，還能夠對本地日常地理知識有更深入的了解，體驗到跨學科學習的樂趣。

●從日本購入的水質試劑。

●試劑的顏色愈深，代表所含的鈣和鎂愈多。