Application of Drones in Interdisciplinary Learning & Entrepreneurship Education
A novel pedagogical model integrating several Key Learning Areas (KLAs), including Science, Mathematics, Information Technology and Geography, was established to connect drone technology to STEM learning. While enhancing students’ STEM literacy and ability to apply knowledge, it also aimed at teaching students to have the patience to resolve problems and the courage to face failure, so that they could undertake the missions of improving our life by harnessing technology to good purpose ethically.
A novel pedagogical model integrating several Key Learning Areas (KLAs), including Science, Mathematics, Information Technology and Geography, was established to connect drone technology to STEM learning. While enhancing students’ STEM literacy and ability to apply knowledge, it also aimed at teaching students to have the patience to resolve problems and the courage to face failure, so that they could undertake the missions of improving our life by harnessing technology to good purpose ethically.
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COPYRIGHT © 2020 ALL RIGHTS RESERVED
‘i-JOURNEY’
PAID NON-LOCAL STUDY LEAVE SCHEME
FOR SECONDARY SCHOOL TEACHERS,
EDUCATION BUREAU, HONG KONG
RICHARD C. Y. YEUNG
ry.yeung@chw.edu.hk
DEPARTMENT OF SCIENCE
CARMEL HOLY WORD SECONDARY SCHOOL
1
Having spent over 20 years as a science teacher, I have put a
great deal of effort into delivering science knowledge using a handson
approach. “Learning by Doing” is the crucial element that drives
students to learn, and it is definitely my favorite teaching pedagogy.
It was my great pleasure to have the opportunity to explore the
characteristics of Finnish education through joining the ‘i-Journey’
scheme to Helsinki and Jyväskylä in 2018. Using the Finnish and
Hong Kong curriculum frameworks as references, I developed a
drone-based interdisciplinary STEAM learning project by integrating
local academic subjects.
Here is the journal presenting the details of our new crosscurricular
learning programme.
2
Application of Drones in Interdisciplinary
Learning & Entrepreneurship Education
A School-based Initiative of ‘i-Journey’
Paid Non-local Study Leave Scheme
for Secondary School Teachers (2018-19)
Programme A1
Finland
3
無 人 機
跨 學 科 ‧ 創 意 學 習 ‧ 實 驗 計 劃
Drone-based Interdisciplinary STEAM Learning Project
迦 密 聖 道 中 學 ‧ 科 學 科
Department of Science,
Carmel Holy Word Secondary School
《 無 人 機 在 跨 學 科 學 習 及 創 新 教 育 上 的 應 用 》
教 育 局 “i-Journey” 在 職 中 學 教 師 帶 薪 境 外 進 修 [ 芬 蘭 ] 計 劃 學 習 項 目
4
Programme A(1)
Interdisciplinary Learning &
Entrepreneurship Education
Helsinki & Jyväskylä, Finland
• The Finnish education system has been frequently regarded
as one of the most successful models in the 21 st century. Its
recent reform of the National Core Curricula puts emphasis
on collaborative classroom practices, phenomenon-based
enquiry and project-based/interdisciplinary learning, which
aim to promote the development of seven key transversal
competences in Finnish students. Jyväskylä, known as the
origin of Finnish teacher training, has established strong
roots in education over 150 years and housed the oldest
educational and pedagogical institution in Finland --
University of Jyväskylä.
5
https://www.edb.gov.hk/i-journey/
https://www.edb.gov.hk/i-journey/
• This Jyväskylä-based study
programme is expected to provide
participants with knowledge of
relevant theories, research and
latest policies and practices in
Finland, and, more importantly,
offer insight into how the effective
measures can be adapted in the
Hong Kong context. In particular,
participants will learn how the
pedagogical foci of the above
transversal competences such as
ICT competence and competence
for the world of work can shed light
on the corresponding emphases of
the Ongoing Renewal of the School
Curriculum.
6
Programme Structure
i. Pre-trip Preparation
A one-week period in Hong Kong for research and
development of a school-based project proposal and
participating in related courses/activities.
9-13/4
Phase
1
(2018)
ii. Overseas Experience
iii. Post-trip Consolidation
A five-week period of structured learning and school
attachment/visits abroad, during which participants
further develop and finalise their proposals with the
knowledge and experience gained
A two-week period upon returning to Hong Kong for
consolidation, write-up of a detailed implementation
plan for the school-based project and participating in
related courses/activities.
15/4-20/5
21/5-1/6
Phase
2
(2018-19)
iv. Implementation of
Finalized Proposal
Implement the school-based project in participants’ schools with a
view to bringing positive changes. Good practices of any schoolbased
initiative / research will be shared with a larger professional
community.
https://www.edb.gov.hk/i-journey/
7
The 'i-Journey' Scheme aims to create a unique learning experience for participants, where they will start
with an inquiry, get inspired in the process, and most importantly, bring an impact on their teaching/ student
learning/ school development.
https://www.edb.gov.hk/i-journey/
I started the i-Journey with this question in mind:
“What is Phenomenon Based Learning?”
To me, it would be interesting to walk into the
Finnish classroom to observe how teachers guide
students’ learning through this innovative pedagogical
approach!
8
It is interesting to discover that the main
difference between Finland’s and Hong Kong’s
teaching is not the methods, but the mindset and
philosophy of education. Teachers in Finland have full
trust in their students’ potentials and capabilities.
9
I started to realize that holistic real-world
phenomena can provide a good starting point for
learning, during which information and skills are
studied in a real context by crossing the boundaries
among subjects.
10
Mentor
Prof. Hannu HEIKKINEN
Finnish Institute for Educational Research
University of Jyväskylä, Finland
PROJECT HOLDERS
11
LEARNING ELEMENTS
OF THE DRONE-BASED
PROGRAMME
Entrepreneur Proposals of
Future Drone Applications
Engineering Process
Micro:bit Coding and
Servo Motor Control
Programmed Flight
Water Contaminants
Surveying
FOV Measurement
Video Making
Geometry & Trigonometry
Drone Piloting &
Safety Concern
History of UAV
Development
Aerophysics
12
A novel pedagogical model integrating several Key
Learning Areas (KLAs), including Science, Mathematics,
Information Technology and Geography, was
established to connect drone technology to STEM
learning. While enhancing students’ STEM literacy and
ability to apply knowledge, it also aimed at teaching
students to have the patience to resolve problems and the courage to face failure, so
that they could undertake the missions of improving our life by harnessing technology
to good purpose ethically.
13
The programme ran between October 2018 and April 2019
and targeted Secondary Three and Secondary Four students.
Centred around junior secondary Mathematics and Science,
it comprised two phases, namely:
, and
14
The project was honoured in 2019 with
❑
“Global Spotlight of Employability”
by HundrED, the Finnish innovative
educational organization, and
❑ “NXTEducator Global Educational
Innovation Award” by Sayling Wen
Cultural & Educational Foundation.
15
CONTENT
The Origin
Finnish Exposure
Curriculum Integration
Implementation
Learning & Teaching (Phase 1)
Learning & Teaching (Phase 2)
Presentation & Sharing
Enlightenment
Acknowledgement
References
Appendix
p.23-40
p.41-84
p.85-104
p.105-141
p.142-262
p.263-306
p.307-340
p.341-405
p.406-416
p.417-434
p.435-443
16
The Origin
Why Drone?
Professional & Consumer Quadcopters
Application of a Drones in Teaching & Learning ?
Finnish Exposure
Schedule of i-Journey Programme
Inquire, Inspire & Impact
My Observations
Characteristics of the Finnish Education System
Phenomenon-based Learning
Transversal Competences
Curriculum Integration
CONTENT
Curriculum Planning
Structure of Cross-curricular Integration
Connection of KLAs in Drone-based Interdisciplinary Learning
Sequencing & Scaffolding of Drone-based Learning Activities
p.23-40
p.41-84
p.85-104
17
Implementation
Outline
Implementation Plan
Event Schedule
To Support Student Learning through Adoption of Drones
Knowledge Management
Back to Finland
Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 01
Lesson 02
Lesson 03
Lesson 04
Lesson 05
Lesson 06
Lesson 07
Lesson 08
Lesson 09
Lesson 10
Science & Technology
Drone Piloting
Programmed Flight
Drone Coding & Geometry
Trigonometry & Surveying
Micro:bit Coding
Coding & Engineering Process
Drone X Environmental Science
Drone Opportunities
Entrepreneur Proposal Presentation
p.105-141
p.142-262
18
Learning & Teaching (Phase 2)
Design of Drone-assisted Surface Water Sampling System
Water Landing Models
Hanging Basket Models
Water Sampling and Testing 1 (Clear Water Bay)
Water Sampling and Testing 2 (Lam Tsuen River)
Development of Drone (UAV) Water Sampling Technology
p.263-306
Presentation & Sharing
Learning & Teaching Expo
Sharing (Shantou Guangha Private School)
Tai Po Inno Expo
Project Sharing & Taster Lesson (CALFSS)
The First Ocean Park International STEAM Education Conference
‘i-Journey’ Fair
Internal Capacity Builiding (SBCDS, EDB)
Ednovation Fest
Global Spotlight on Employability Skills
Taipei NXTEducator Summit
“iMPACT” – A Fruitful Learning Experience & Achievement in ‘i-Journey’
p.307-340
19
Enlightenment
p.341-405
Mentor’s Messages
School-based STEM Curriculum Development
Reflection
• Interdisciplinary Teachers?
• Effective Collaborative Learning?
• Life Planning Education
• Self-directed Learning?
What Comes Next?
• DIY Drones?
• 3D Printed Drone Parts?
• Game Design
• Overseas Exchange
Development of School-based Interdisciplinary STEM Learning Activities
• Compare the Performance of Heat Packs by using Micro:bit Programming
• Circuit Problem Solving & Design of Vehicle Cabin Safety Alert System
• From Pinhole Camera to Aerial Camera
• Design & Application of Pinhole Cameras
Science Education & Value Education
• Natural Balance of CO 2 and O 2
Proposed Inter-departmental Collaboration of STEM Education
20
Acknowledgement
p.406-416
How did the ‘DREAM’ come true?
‘i-Journey’ programme
One-off Grant to Secondary Schools for the Promotion of STEM Education
Finland Education Experts
Mentors & Advisors
Colleagues
Alumni & Buddies
References
Websites
• Finland Education
• Drones & Education
• Drone Technology
• Drone Application
• Drones & Environmental Science
p.417-434
21
Readings
• National Core Curriculum for Basic Education
• Finnish Lessons 2.0 ~ What can the World Learn from Educational Change in
Finland?
• FinnishED Leadership ~ Four Ideas to Improve Schools
• The Finnish Miracle ~ 100 Years of Success
• Teach Like Finland ~ 33 Simple Strategies for Joyful Classrooms
• 像 芬 蘭 這 樣 教 : 快 樂 教 、 快 樂 學 的 33 個 秘 密
• 沒 有 資 優 班 : 珍 視 每 個 孩 子 的 芬 蘭 教 育
• 教 育 是 , 陪 你 找 自 己 的 路 : 歐 盟 「 文 化 融 合 親 善 大 使 」 的 奧 地 利 教 育 大 震 撼
• 思 辨 是 我 們 的 義 務 : 那 些 瑞 典 老 師 教 我 的 事
Appendix
Google Analytics
YouTube Studio
p.435-443
22
Carmel Holy Word Secondary School, Tai Wo, Hong 23Kong
1. THE ORIGIN
WHY DRONE ?
“There is a lot of
information out there
that’s saying in the
next 10 years the
drone industry will be
a multibillion-dollar
industry.”
Source: https://www.theatlantic.com/education/archive/2017/08/the-value-of-bringing-drones-to-the-classroom/537150
24
1. THE ORIGIN
source:
https://blog.ventureradar.com/2015/12/29/20-commercial-drone-use-cases-and-leading-innovators/
25
https://www.insider.com/photos-coronavirus-dronemessages-seoul-south-korea-2020-7
1. THE ORIGIN
300 Drones were programmed to display a variety of images over the
Han River to support the country as measures to avoid the spread of
the coronavirus disease (COVID-19) continue in Seoul, South Korea
26
https://www.scmp.com/tech/gear/article/3083093/
morocco-launches-fleet-dji-drones-tacklecoronavirus-sky
1. THE ORIGIN
A drone equipped with disinfectant liquid to
contain the spread of the novel coronavirus
27
Drone / UAV Operation &
Engineering Training (Japan, Taiwan)
1. THE ORIGIN
日 本 バンタン 高 等 学 院
ドローン&ロボティクス 専 攻
(Drone & Robotics Course)
台 灣 長 榮 大 學
無 人 機 應 用 學 士 學 位 學 程
(Bachelor Degree Program of
Unmanned Aerial Vehicle)
28
Drone / UAV Operation &
Engineering Training (USA)
1. THE ORIGIN
Kansas State Polytechnic
BSc. in Unmanned Aircraft Systems
Flight and Operations
Purdue University
Unmanned Aerial Systems Degree
29
Professional Quadcopters
1. THE ORIGIN
Inspire 1 (Nov 2014)
• Max Flight Time = 18 mins
• FOV = 94 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
4/3” CMOS
1” CMOS
1/5” CMOS
1/2.3” CMOS
Inspire 2 (Nov 2016)
• Max Flight Time = 27 mins
• FOV = 72 0
• CMOS = 4/3” CMOS
30
Consumer Quadcopters
1. THE ORIGIN
Phantom 4 Pro (Nov 2016)
• Max Flight Time = 30 mins
• FOV = 84 0
• CMOS = 1” CMOS
Phantom 3 Professional (Apr 2015)
• Max Flight Time = 23 mins
• FOV = 94 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
31
Source: https://www.73buzz.com/dji-mavic-2-pro-zoom/
Consumer Quadcopters
1. THE ORIGIN
Mavic Pro (Sept 2016)
• Max Flight Time = 27 mins
• FOV = 79 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
Mavic 2 Zoom (Aug 2018)
• Max Flight Time = 31 mins
• FOV = 48-83 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
32
Consumer Quadcopters
1. THE ORIGIN
Mavic Air (Jan 2018)
• Max Flight Time = 21 mins
• FOV = 85 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
Spark (Apr 2017)
• Max Flight Time = 16 mins
• FOV = 82 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
Mavic Mini (Nov 2019)
• Max Flight Time = 30 mins
• FOV = 83 0
• CMOS = 1/2.3” CMOS
33
Consumer Quadcopters
1. THE ORIGIN
Tello (Mar 2018)
• Max Flight Time = 13 mins
• FOV = 83 0
• CMOS = 1/5” CMOS
Tello EDU (Nov 2018)
• Max Flight Time = 13 mins
• FOV = 83 0
• CMOS = 1/5” CMOS
34
1. THE ORIGIN
Yet …
not that much has been done
in the education sector.
pedagogical models
connecting drones to STEM
learning in secondary schools
are limited.
35
1. THE ORIGIN
36
1. THE ORIGIN
Application of a Drones in TEACHING & LEARNING ?
( 無 人 機 於 學 與 教 上 的 應 用 ?) Max. Velocity ( 最 高 速 率 ) = 30.05 m s -1
Study the flying performances of water rockets
( 研 究 水 火 箭 的 飛 行 表 現 )
Scientific investigation ( 科 學 探 究 ):
1. Size and shape of the wings ( 翼 的 大 小 和 形 狀 )?
2. Volume of water used ( 使 用 的 水 體 積 )?
3. Pressure pumped ( 壓 強 的 大 小 )?
37
Educational
1. THE ORIGIN
Application
of Drones
38
STEM Knowledge & Skills
1. THE ORIGIN
• Interdisciplinary in nature.
• Based on the integration of the
formerly discrete disciplines of
science, mathematics, engineering
and technology.
• Combining the ability to produce
scientific knowledge, supported by
mathematical skills, in order to
design and build technological and
scientific products or services.
source:
Defining “STEM” skills: review and synthesis of the literature
https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED570655.pdf
39
https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED570655.pdf
Cognitive STEM Competencies
1. THE ORIGIN
40
Faculty of Education and Psychology,
University of Jyvä skylä , Finland
41
2. FINNISH EXPOSURE
Drone
Technology
Interdisciplinary
STEM Learning &
Entrepreneurship
Education
Apr - May 2018
'i - Journey'
Paid Non-local Study Leave Scheme
for Secondary School Teachers
42
Schedule of i-Journey Programme
2. FINNISH EXPOSURE
DATE
EVENT
01/08/2017 i-Journey Opens for Application
03/10/2017 Project Proposal and Application Submitted
18/12/2017 Application Accepted
02/02/2018 Pre-launch Meet-up @ EDB KTESC
16/03/2018 Launch Ceremony @ EDB KTESC
09/04/2018
10/04/2018
Recognising Educational Research In School
Introduction to Practitioner Research and Action Research (I)
Introduction to Practitioner Research and Action Research (II)
Latest Development in Interdisciplinary Learning & Entrepreneurship Education
11/04/2018 Mentoring @ HKBU (1)
12/04/2018
Essentials and Formulation of Professional Learning Communities
Sharing and Refining School-based Initiative / Research Plan
43
DATE
EVENT
2. FINNISH EXPOSURE
15/04/2018 Arrival to Helsinki, Finland
16/04/2018
17/04/2018
18/04/2018
19/04/2018
20/04/2018
Introduction to Finnish Education System and its Key Cornerstones
Visit to Ministry of Education and Culture (National Policies and Educational Strategy)
Visit to Finnish National Agency for Education (Curriculum Development in Finland)
Education Technology Development
Bus Transportation to Jyväskylä
Introduction to Teacher Education in Finland
Consultation & Mentoring Session (1)
Teacher as Reflective Practitioner
Introducing Research-based Approaches in Teacher Education
Classroom Delivery of Interdisciplinary Learning
Visit to Lower Secondary School: Teacher Training School of the University of Jyväskylä
Inquiry-based Learning and Subject Integration
Subject Teacher’s Multiple Tasks as an Educator
Finnish Phenomenon-based Learning: Essence and Challenge
Teacher Collaboration and Co-teaching
44
DATE
EVENT
2. FINNISH EXPOSURE
23/04/2018
24/04/2018
25/04/2018
Enhancing School Operational Culture through Shared Leadership
Classroom Management Tools and Methods
Enhancing Student Autonomy for Better Performance
Benefits of Cooperative Learning
Creating a Cooperative Lesson Plan
Consultation & Mentoring Session (2)
Assessment System in Finland
Assessment in Support of New National Curriculum
Assessment for Learning, not only of Learning
Continuous Assessment Practices and Tools
Self-assessment Guiding Students’ Learning
Peers assessment enhancing Students’ Learning
Assessment as a Tool towards Professional Growth
26/04/2018
School Attachment Day #1 – Muurame Upper Secondary School (Grades 10 – 12)
Welcome to Finland: The Country of Thousands of Lakes and Forests
School Tour
Dialogue with the Principal, Teachers and Students
45
2. FINNISH EXPOSURE
DATE
27/04/2018
30/04/2018
02/05/2018
03/05/2018
EVENT
School Attachment Day #2 – Muurame Upper Secondary School (Grades 10 – 12)
Muurame Senior High School – Energy and Fun: The Best Years of Your Life”
Stakeholders
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
School Attachment Day #3 – Muurame Upper Secondary School (Grades 10 – 12)
Schools on to Move
Sustainable Development
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
School Attachment Day #4 – Muurame Upper Secondary School (Grades 10 – 12)
Entrepreneurship in Muurame Upper Secondary School
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
Consultation & Mentoring Session (3)
School Attachment Day #5 – Muurame Upper Secondary School (Grades 10 – 12)
Matriculation Examination
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
Reflection
46
2. FINNISH EXPOSURE
DATE
04/05/2018
07/05/2018
EVENT
School Attachment Day #6 – Kuokkala Comprehensive School (Grades 1 – 9)
Introduction
School Tour
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
School Attachment Day #7 – Kuokkala Comprehensive School (Grades 1 – 9)
Educational Leadership
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
08/05/2018
School Attachment Day #8 – Kuokkala Comprehensive School (Grades 1 – 9)
Effective Daily Leadership
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
09/05/2018
School Attachment Day #9 – Muurame Upper Secondary School (Grades 10 – 12)
Support for Learning and School Attendance in Basic Education
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
Consultation & Mentoring Session (4)
47
DATE
EVENT
2. FINNISH EXPOSURE
11/05/2018
School Attachment Day #10 – Kuokkala Comprehensive School (Grades 1 – 9)
Class Observation; Dialogue with the Principal, Teachers and Students
Reflection
Consultation & Mentoring Session (5)
14/05/2018 Kanavuori Nature Trail
15/05/2018
16/05/2018
Entrepreneurial Approach as a Motivator in Teaching
How to Support Creativity in Education?
Encouraging Creativity and the Development of Transversal Skills
Visit to the Finnish Institute for Educational Research
Investigating, Assessing and Developing the Finnish Educational System
Matriculation Examination and General Upper Secondary Education in Finland
17/05/2018 Consultation & Mentoring Session (6)
18/05/2018
Pohjanlampi Day Care Centre (0 – 7 years old)
Farewell Lunch, Overall Programme Summary and Wrap-up
Certificate Ceremony
48
2. FINNISH EXPOSURE
DATE
EVENT
19/05/2018 Bus Transportation from Jyväskylä to Helsinki Airport
20/05/2018 Arrival to Hong Kong
23/05/2018 Sharing Of Participants’ Overseas Learning Experiences (I), (II)
24/05/2018
Academic Writing Skills
Review and Integration of Participants’ Structured Learning and School Attachment with
their own Initiative
Mentoring @ HKBU (2)
28/05/2018 Application of Advanced Educational Research Methods and Analyses (I), (II)
29/05/2018 Refinement of the School-based Initiative and Development of an Implementation Plan
31/05/2018 Presentation of Finalised School-based Initiative (I), (II)
49
2. FINNISH EXPOSURE
It was exciting to have a first-hand
exposure on the world-class education
system. Being regarded as one of the best
in the world, there are no dead-ends
preventing Finnish students from
progressing to higher education.
The Finnish education system is divided
into three stages:
• pre-primary education for children
under 7;
• basic education (“Peruskoulu”) for
children aged 7-16; and
• upper secondary education with either
(i) general (academic) , or
(ii) vocational pathways
for those who have completed
compulsory basic education.
50
2. FINNISH EXPOSURE
51
2. FINNISH EXPOSURE
52
My Drone Footage in Finland
2. FINNISH EXPOSURE
53
2. FINNISH EXPOSURE
54
Made in Finland ~ 1 : Muuramen Lukio
(being posted on the Official Instagram of the Muuramen Lukio)
[Thank you Mr. Aki Puustinen (the Headmaster of Muuramen Lukio)]
2. FINNISH EXPOSURE
55
2. FINNISH EXPOSURE
Made in Finland ~ 2 : Outdoor Mentoring Session
(being posted on the Official Facebook of EduCluster Finland)
[Thank you Prof. Hannu Heikkinen (Professor, Finnish Institute for Educational Research, JYU)
and Ms Minna Suikkari (Lead Expert, EduCluster, Finland)]
56
2. FINNISH EXPOSURE
KeKe -- The Mascot of Muuramen Lukio
1. A HAPPY Learner.
Students learn more when they are happy and
relaxed. As a teacher, I can create a safe and
enjoyable environment that is conducive to learning.
2. A MAGNET on its head to attract good ideas.
Students can do that if they are active learners fully
engaged in a meaningful and authentic task. By
working in collaboration and discussion, spark
creativity and new ideas will be the natural outcome.
3. A TUMBLER.
No matter how hard you pushes it backward, it rights
itself in an upward position. It's just like learning.
Sometimes, failing or getting a less than a satisfactory
result is inevitable.
57
2. FINNISH EXPOSURE
The Finland education system puts
its focus on students’ learning rather
than testing.
Teachers believe in students’ potentials
and capabilities, while students trust their
teachers who give them the right tools to
develop them to be successful learners.
58
2. FINNISH EXPOSURE
Play can help children become
powerful learners.
Finnish schools put great effort
to increase physical activity
and decrease sedentary time
throughout the school days.
59
2. FINNISH EXPOSURE
“Less is more” is always the best
policy in Finland. Teachers find
that pupils learn better when they
get enough rest and variety in
their doings.
Phenomenon-based learning plays
a central role in the development
of transversal competences.
60
2. FINNISH EXPOSURE
Courses of the Upper Secondary
Schools are organized in modular
form but not tied to year classes so
that students can decide on their
individual study schedules freely.
The school (Muuramen Lukio) has put much emphasis
on the “inner entrepreneurship”, from which students
could find their own strength and role in a team.
61
2. FINNISH EXPOSURE
3 Important Facts
about Finland Education
1. All teachers must hold a
master’s degree.
2. No school inspections
or teacher evaluations.
3. 53.8% of 20- to 24-year-olds
study in universities or in
universities of applied
sciences.
62
2. FINNISH EXPOSURE
Source: Finnish National Agency for Education
63
2. FINNISH EXPOSURE
Source: Finnish National Agency for Education
64
2. FINNISH EXPOSURE
How the Finnish Education System
differs from the rest of the world’s?
Finnish schools are equal.
The profession of a teacher is respected.
Kids start school when ready for it.
Emphasis on pedagogic research.
Importance of inner motivation.
No strict standards in teaching methods.
In-school special education.
Learning by doing.
Little homework and short school days.
School meals for all.
65
Source:
http://www.strangerless.com/truth-finnish-education-system/
2. FINNISH EXPOSURE
Interesting myths about the Finnish Education System
• “There is no school uniform and you can dress as you like.”
(Wearing a cap in classroom is not allowed.)
• “There are no entrance exams, you only need the will to learn.”
(Many senior high schools you need good grades to enter.)
• “Finnish kids never get more than half an hour of homework.”
(Depends on how fast the kid is in doing his/her homework.)
• “It’s prohibited to put students into different classes according to
their capabilities and intellectual capacities.”
(In all classes there is a special education teacher to ensure that all
kids keep up with the rest of the class. However, there are also
schools for children with special needs.)
• “School is totally free.”
(Elementary school yes. In senior high school you have to pay for
your school books.)
66
2. FINNISH EXPOSURE
https://flipedu.parenting.com.tw/article/3131
芬 蘭 ‧ 提 倡 「 跨 學 科 領 域 主 題 式 學 習 」
Phenomenon-based Learning
培 養 孩 子 21 世 紀 能 力
◆ 加 入 學 科 知 識 的 融 合 。
◆ 清 晰 課 程 主 軸 , 課 後 多 元 評 量 。
◆ 製 造 情 境 , 讓 學 生 創 造 、 思 考 。
◆ 鼓 勵 學 生 分 組 與 團 隊 的 共 同 學 習 。
◆ 老 師 互 相 合 作 , 共 同 教 學 。
67
2. FINNISH EXPOSURE
Even though it would be fascinating
to think about an education built around
investigating real-life phenomena only,
Finland is not that radical.
What is true, nevertheless, is that
there is a strong emphasis on multidisciplinary
studies and integrating
different school subjects in Finland’s
current curriculum.
source: https://learningscoop.fi/why-do-we-need-phenomenon-based-learning/
68
2. FINNISH EXPOSURE
Phenomenon-based Learning https://www.valamis.com/hub/phenomenon-based-learning
Phenomenon-based learning is a learner-centred,
multidisciplinary instructional approach that is
based on student inquiry and problem solving.
Characteristics of Phenomenon-based Learning:
◆ no specific subject is taught,
◆ have a global context,
◆ have an interdisciplinary approach, and
◆ help learners to make connections across
different disciplines.
69
Strength of Phenomenon-based Learning?
2. FINNISH EXPOSURE
◆ Fosters greater engagement in learning new knowledge and skills
because learners are working towards what interests them personally.
◆ Enables deeper learning because learners are making connections
across subjects and seeing practical relevance to real life.
Weaknesses of Phenomenon-based Learning?
◆ There are no imposed learning goals because they are created during the
learning process.
◆ Lack of a formal structure where learners show completion of skills or
knowledge .
https://www.valamis.com/hub/phenomenon-based-learning
70
芬 蘭 ‧ 「 跨 界 能 力 」
Transversal Competences
7
2. FINNISH EXPOSURE
1
6
• 思 考 與 學 習 能 力
• 文 化 素 養 、 溝 通 與 自 我 表 達 能 力
• 自 我 管 理 、 日 常 生 活 技 能 與 保 護
自 身 安 全 能 力
Growth as
Human
& Citizen
2
• 多 元 識 讀 能 力
• 信 息 技 術 能 力
5
• 工 作 生 活 能 力 與 創 業 精 神
• 參 與 和 構 建 可 持 續 發 展 未 來 的 能 力
4
Multiliteracy
3
http://www.businesstoday.com.tw/article-content-119085-161564
71
Gear towards
the development of
Transversal Competences
2. FINNISH EXPOSURE
72
2. FINNISH EXPOSURE
Drone-based
Interdisciplinary Programme
Phenomenon-based
Learning
Transversal
Competences
73
Drone-based Learning Components
& Transversal Competences
善 用 無 人 機 科 技
無 人 機 與 環 境 保 護
無 人 機 的 未 來
無 人 機 創 辦 人 故 事
校 友 職 涯 分 享
無 人 機 創 意 企 劃
2. FINNISH EXPOSURE
學 習 反 思 札 記
體 驗 式 學 習
工 程 流 程
無 人 機 發 展 史
無 人 機 科 技 應 用
無 人 機 安 全 關 注
RIASEC 量 表
協 作 及 解 難
自 信 及 自 律
無 人 機 操 作 技 巧
無 人 機 編 程 飛 行
微 電 腦 編 程 應 用
數 學 素 養
科 技 素 養
環 境 素 養
74
2. FINNISH EXPOSURE
Thinking &
Learning to Learn
1
Drone-based Learning
Components
Web-based Learning Logbook
Reflective Writing
Experiential Learning
Engineering Process
Design Thinking
75
2. FINNISH EXPOSURE
Cultural Competence,
Interaction & Expression
2
Drone-based Learning
Components
History of UAV Development
Commercial Drones
Safety & Public Concerns
Societal Impact of Drones
76
2. FINNISH EXPOSURE
Taking Care of Self
& Managing Daily Life
Drone-based Learning
Components
3
Self-confidence & Self-discipline
RIASEC Interest Inventory
Communication Skills
Team Work & Problem Solving
77
2. FINNISH EXPOSURE
Multiliteracy
4
Drone-based Learning
Components
Mathematical Literacy
Programming Literacy
Technology Literacy
Environmental Literacy
78
2. FINNISH EXPOSURE
ICT Competence
5
Drone-based Learning
Components
BYOD
Drone Piloting & Programming
Micro:bit Coding
Google Drive & Google Sites
Movie Editing
79
2. FINNISH EXPOSURE
Working Life Competence
& Entrepreneurship
6
Drone-based Learning
Components
Story of the Founder of DJI
Alumni Workplace Sharing
Drone Opportunities
Entrepreneur Proposals
80
2. FINNISH EXPOSURE
Participation & Involvement,
Building the Sustainable Future
7
Drone-based Learning
Components
Making Good Use of Drones
Drone & Environmental
Conservation
The Future of Drones
81
2. FINNISH EXPOSURE
Reference: Hong Kong School Curriculum
Key Learning Areas
STEM Education & ITE
(4 Key Tasks)
Values & Attitudes
(7 Priority Values)
Generic Skills
Essential Learning Experiences
82
2. FINNISH EXPOSURE
School Curriculum Framework
(Learning to Learn 2+)
• Values & Attitudes & Generic Skills
• 5 Essential Learning Experience
1. Moral & Civic Education
II. Intellectual Development
III. Community Service
IV. Physical & Aesthetic Development
V. Career-related Experiences
SCI
Ed
MTH
Ed
TEC
Ed
Experiential Learning
Engineering Process
Design Thinking
History of UAV Development
Commercial Application of Drones
Drone Safety & Public Concerns
Alumni Workplace Sharing
Entrepreneur Proposals
• creative & practical plans
• proposal defense presentation
Making Good Use of Drone Technology
Drone & Environmental Conservation
• water sampling & analysis
83
2. FINNISH EXPOSURE
The eye-opening learning
journey to Finland has empowered me to
refine and launch the drone-based
interdisciplinary learning programme which
allowed my students to learn practical and
abstract knowledge as well as skills such as
problem-solving and communication skills in offthe-ground
ways.
84
Carmel Holy Word Secondary School, Tai Wo, Hong Kong
85
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
● 科 目 結 連 :
以 無 人 機 科 技 為 主 軸 , 打 造
跨 學 科 課 程 。
( 包 括 : 物 理 、 化 學 、 數 學 、 電 腦 、 地 理 )
● 生 涯 規 劃 :
透 過 RIASEC 職 業 類 型 論 引 導
學 生 自 我 認 識 。 邀 請 校 友 分 享
職 涯 歷 程 , 開 闊 學 生 視 野 眼 界 。
( 包 括 : 屋 宇 測 量 、 環 境 科 學 、 市 場 營 銷 )
課 程
目 標
(OBJECTIVES)
● 擴 闊 學 習 :
增 潤 課 程 , 多 手 作 , 重 實 習 。
( 包 括 : 飛 行 原 理 、 工 程 過 程 、 創 意 企 劃 、
網 絡 數 據 )
● 學 習 管 理 :
建 立 網 上 學 習 平 台 , 支 援 學
生 自 主 學 習 , 促 進 同 儕 觀 摩
交 流 。(Learning LogBook)
● 學 以 致 用 :
提 供 情 境 , 讓 學 生 應 用 課 堂
知 識 解 難 。
( 包 括 : 測 量 計 算 、 機 械 設 計 、
採 集 水 樣 系 統 )
86
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
I
n recent times DRONE TECHNOLOGY has aroused much attention
in various sectors. Though there have been many applications of this technology in the
agricultural, industrial and commercial fields, not that much has been done in the
education sector. With obvious educational potential, drone application in STEM
learning has become a hot topic in education.
87
W
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
hile many drone-related learning activities such as drone-racing and dronemaking
are being reported, pedagogical models connecting drones to STEM learning
are limited. Hence, a pilot scheme called “Applications of Drones in Interdisciplinary
Learning & Entrepreneurship Education” was launched, aiming to develop a crosscurricular
framework of drone-based learning in the context of secondary education.
A Finnish interdisciplinary approach was
adopted to cultivate students’ transversal
competences by integrating knowledge of
aerophysics, trigonometry, coding, engineering
design, entrepreneurship and life planning under
the theme of drone technology.
88
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
在 芬 蘭 著 名 教 研 教 授
Prof. Heikkinen Hannu
及 本 地 經 驗 導 師 指 導 下 ,
教 師 團 隊 發 展 一 個 以 無 人 機 科 技 為 主 軸 的 跨
學 科 課 程 。 課 程 內 容 結 連 科 學 、 數 學 、 資 訊 科
技 和 地 理 等 學 習 領 域 , 並 且 加 入 生 涯 規 劃 和 創
意 企 劃 元 素 , 目 的 旨 在 訓 練 學 生 運 用 知 識 的 能
力 、 處 理 困 難 的 耐 性 和 面 對 失 敗 的 勇 氣 , 提 升
STEM 素 養 , 本 著 善 良 品 格 和 價 值 觀 , 肩 負 善
用 科 技 的 使 命 , 改 善 人 類 的 生 活 。
教 育 局 “i-Journey”
在 職 中 學 教 師 帶 薪 境 外 進 修 計 劃
89
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
計 劃 的 首 試 驗 階 段 已 於
10/2018 至 04/2019 期 間
順 利 進 行 。 師 生 經 歷 了 一
個 豐 富 而 精 彩 的 STEM 學
習 旅 程 。 課 程 設 計 及 推 行
經 驗 分 別 曾 於 學 與 教 博 覽 、
海 洋 公 園 STEAM 教 育 國 際 會 議 、 賽 馬 會 不 一 樣 教 育 節 及 全 球 教 育 創 新 大 賞 論 壇
( 台 北 ) 中 跟 本 地 及 其 他 國 家 區 域 的 教 學 同 工 分 享 交 流 , 一 同 開 拓 和 發 展 現 代 科 技 於
跨 學 科 STEM 教 育 上 的 創 新 應 用 。
90
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
http://www.ed-archmat-ejd.eu/index.php/vision-aims.html
91
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
August 2018 (Volume 8, Issue 8), Technology Innovation Management Review
92
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
May, 2018 Jun, 2018 Jul, 2018
Aug, 2018
Sept, 2018 Oct, 2018
93
課 程
規 劃
CURRICULUM
PLANNING
數 學 (MTH)
Polygon Equation
Trigonometric
Functions
科 技 應 用 及 創 業 企 劃
(Technology Application &
Entrepreneurship)
資 訊 科 技 (ICT)
Micro:bit Coding
DroneBlocks
Tello Edu
無 人 機 水 樣
採 集 任 務
DRONE
(Drone 無 人 Water 機
Sampling Task)
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
科 學 (SCI)
Force & Motions
Electrolytes
Microorganisms
地 理 (GEO)
Water Pollution
Environmental
Protection
94
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
Technology Application &
Entrepreneurship
ICT
Micro:bit Coding
DroneBlocks
Tello Edu
MTH
Polygon Equation
Trigonometric
Functions
Drone-assisted
Surface Water
Sampling DRONE
& Water Analysis
SCI
Force & Motions
Electrolytes
Microorganisms
GEO
Water Quality
Environmental
Studies
95
Structure of
Cross-curricular
Integration (Jan, 2020)
Engineering Design
Environmental Studies
• River Water Monitoring in HK
• Water Quality Index (EPD)
• Rivers in Tai Po
• Contact Force &
Non-contact Force
• Balanced Force &
Unbalanced Force
• Friction
• Gravity
• Action Reaction Pair
SCI
Drone Technology
Application
& Entrepreneurship
GEO
ICT
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
❖Drone-assisted Surface
Water Sampling System
Surveying
Programmed Flight
MTH
• Angles & Parallel Lines
• Polygons
• Pythagoras’ Theorem
• Trigonometry
• Drone Coding
• Movie Editing
• Micro:bit Programming
• Servo Motor Control
96
simple robotic arms
“inchworm”
Engineering Design
Environmental Studies
TDS, hardness & NO 3 -N
measurement
alumni workplace sharing
(river water quality
& testing)
GEO
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
alumni workplace sharing
(building survey)
plot ratio, GFA & valuation
Surveying
Programmed Flight
polygonal flight path
facing centre circular orbit
SCI
MTH
Structure of Cross-curricular Integration (Jan, 2020)
ICT
97
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
❖Drone-assisted Surface
Water Sampling System
advantages of drones
micro:bit coding & system design
field experiments
(Clear Water Bay, Lam Tsuen River)
GEO
MTH
SCI
Structure of Cross-curricular Integration (Jan, 2020)
ICT
98
Levels of Domain Integration
Drone Technology
Application
& Entrepreneurship
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
TRANSdisciplinary
alumni workplace sharing
(marketing strategy)
entrepreneurial ideas
of UAV application
INTERdisciplinary
idea illustration &
defense presentation
GEO
MTH
MULTIdisciplinary
SCI
Structure of Cross-curricular Integration (Jan, 2020)
ICT
99
BLOOM’S TAXONOMY
&
GENERIC SKILLS
DEVELOPMENT
Problem Solving Skills
Drone Technology
Application
& Entrepreneurship
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
CREATE
CREATE EVALUATE
EVALUATE
ANALYSE
APPLY
Self Learning Skills
Creativity
UNDERSTAND
Collaboration Skills
Structure of Cross-curricular Integration (Jan, 2020)
Self-management Skills
REMEMBER
100
Connection of KLAs in Dronebased
Interdisciplinary Learning
Programmed Flight
square, spiral, polygon,
elevating nested loops,
orbiting around a centre pt.
Tec Ed
K2 Programming Concepts
K3 Material & Resources
K4 Structures & Mechanism
K6 Production Process
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
Drone Application
drone dancing, inspection,
agricultural spraying,
planet exploration,
3D scanning
Sci Ed
Mth Ed
Unit 19:Angles & Parallel lines
Unit 20:Polygons
Unit 25:Pythagoras’ Theorem
Unit 27:Trigonometry
K8 Concepts of System
K9 Application of Systems
Drones
Unit 1
• Application and
impact of Science
Unit 11
• Contact Forces &
Non-contact Forces,
• Balanced Forces &
Unbalanced Forces,
• Gravity, Friction
• Action & Reaction
101
Sequencing and Scaffolding of Dronebased
Learning Activities (L1-4)
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
SE
ME
TE
3D
Scanning
Multilayer
Orbital around
a Centre pt.
Drone
Dancing
Wave Pattern
Flight Path
Classification
of Drones &
Applications
Planet
Exploration
Spiraling Polygonal
Flight
Loop Pattern
on Vertical
Plane
Figure 8
Flight
Path
+
Structure of
Quadcopters
+
Box
Flight
Elevating
Squares with
Nested Loops
Hexagon
Mission
Polygonal
Flight
Spiraling
Square
Flying
Home
Orbiting
around a
Centre pt.
Obstacle
Course
Basic Working
Principle of
Quadcopters
• Angles & Parallel lines
• Polygons
Drone
Agricultural
Spraying
• Trigonometry
• Pythagoras’ Theorem
Inspection
102
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
103
3. CROSS-CIRCULAR INTEGRATION
104
Lab 512, CHW Drone-based Learning Centre
105
4. IMPLEMENTATION
Drone-based Interdisciplinary Learning (Outline)
Phase
1
Phase
2
36-hour
Interdisciplinary
Drone-based Course
(Ch.1-6, 10 lessons)
36 小 時 跨 學 科 無 人 機 為 本 課 程
( 單 元 1-6, 10 堂 )
12-hour
Engineering Task
(Ch.7-8, 3 lessons)
12 小 時 工 程 任 務
( 單 元 7-8, 3 堂 )
106
Phase 1 Phase 2
4. IMPLEMENTATION
07
Drone-assisted Surface
Water Sampling System
Water Sampling & Analysis 08
04
06
Drone Opportunity
• Target Market & Consumer Behavior
• Propaganda Strategy
• Entrepreneur Proposal & Presentation
Drone x Coding &
Engineering Process
• Introduction to Micro:bit Programming
• Servo Motors (180 & 360) & Driver Boards
• Coding Tasks
02
Drone Piloting
• Safety Concern
• Basic Piloting Skills
• Simple Movie Editing
• Introduction to the Programmble Drone
• Simple Geometry & Drone Programming
Drones x Environmental Studies
• Development of Water Sampling Protocol
• Coding of Micro:bit Radio-control
• Design of Water Sampling Arm
• Drone Loading Capacity Test
• Water Analysis
Drone x Trigonometry Application
• Drone FOV Calculation
• Application of Drones on Zone Area Measurements
• Valuation of a Zone Area
Science & Technology
• How Do Drones Work?
• History of the Drone Technology Development
• Commerical & Industrial Uses of Drones
01
107
05
03
Phase
1
Drone
Opportunities
L10
Entrepreneur
Proposal
Presentation
Science &
Technology
L01
Drone
Piloting
4. IMPLEMENTATION
L02
L08
Drone x
Environmental
Science
L09
Programmed
Flight
L03
L07
L04
Coding &
Engineering
Process
L06
Micro:bit Coding
L05
Trigonometry
& Surveying
Drone
Coding &
Geometry
CHWSS
108
4. IMPLEMENTATION
科 學 與
科 技
無 人 機 編 程
飛 行
三 角 函 數 與
區 域 測 量
編 程 及
工 程 過 程
無 人 機
發 展 潛 力
L02 L04 L06
L08
L10
L01 L03 L05
L07
L09
無 人 機
操 作
無 人 機 編 程
與 幾 何 學
Micro:bit 編 程
無 人 機 與
環 境 科 學
無 人 機
創 業 企 劃
階 段
1
109
CHW Drone-based Learning Team
4. IMPLEMENTATION
迦 密 聖 道 中 學
無 人 機 隊
CHWSS
110
Drone-based Interdisciplinary Learning Programme
無 人 機 跨 學 科 • 創 意 學 習 • 實 驗 計 劃
4. IMPLEMENTATION
Tello * 7
Mavic Air * 6
+
Dobby, Mavic Pro,
Mavic 2 Zoom
no. of students = 16 (F.3,4)
no. of instructor = 3
no. of tutors = 2
no. of guests = 12
ISC Lab
Computer Rm
Activity Rm
Playground
111
4. IMPLEMENTATION
112
4. IMPLEMENTATION
校 友 職 涯 分 享
113
4. IMPLEMENTATION
114
4. IMPLEMENTATION
115
4. IMPLEMENTATION
116
4. IMPLEMENTATION
117
4. IMPLEMENTATION
118
4. IMPLEMENTATION
119
4. IMPLEMENTATION
120
DATE
EVENTS
4. IMPLEMENTATION
11/5 Draft Proposal Presentation @ Jyväskylä, Finland
31/5 Finalized Proposal Presentation @ i-Journey, HKBU
12/6 Proposal Presentation @ STEM Committee, CHW
Event
Schedule
13/6 Proposal Presentation @ Science Panel Meeting, CHW
21/8 Proposal Presentation @ Staff Meeting, CHW
3/9 Launched Project Promotion Trailer
5/9 Drone Project Introduction & Demonstration (F.3 & 4)
5-12/9 Drone Team Member Recruitment
13/9 Confirmation of Drone Team Member List
28/9 Pre-course Meeting, Installation of Drone Apps & Testing
1/10 Launch of Web-based Learning LogBook
121
DATE
EVENTS
4. IMPLEMENTATION
20/10 L01: Course Outline & Introduction to Drone Technology
27/10 L02: Flying a Drone Safely
3/11 L03: Programmed Flight
Event
Schedule
(Con’t)
10/11 L04: Geometry & Drone Programming, Trigonometry & Drone Application
17/11 L05: Drone Surveying
24/11 L06: Micro:bit Coding
1/12 L07: Drone x Coding & Engineering Process (whole day)
8/12 L08: Drone x Environmental Science (whole day)
14/12 Project Presentation @ Learning & Teaching Expo 2018, HKCEC
15/12 L09: Drone x Entrepreneurship
23/1 Project Presentation @ Shantou Private Guangha School
16/2 L10: Drone Entrepreneur Proposals
17-18/2 Project Sharing @ Tai Po Inno Expo, Science Park
122
DATE
EVENTS
4. IMPLEMENTATION
1/3 Project Sharing @ i-Journey Development Program
1/3 Submission of Project Report to EDB
6/3 Project Sharing & Taster Lesson @ STEM Week, CALFSS
Event
Schedule
(Con’t)
9/3 Development of Tri-armed Water Sampling System
15/3
Submission of Conference Paper: A Finnish Interdisciplinary Approach to STEAM Learning :
Drone-assisted Surface Water Sampling
16/3 Drone-assisted Water Sampling Experiment @ Clear Water Bay, HKUST
19/3 Drone-assisted Water Sampling Experiment @ Lam Tsuen River, Tai Po
19/4 Submission of Project Report to Prof. H Hannu @ Jyväskylä, Finland
10/5 Press Interview (Wenweipo Education)
22/6
Project Presentation @ The First Ocean Park International STEAM Education Conference
2019
123
4. IMPLEMENTATION
To Support
Student Learning
through Adoption
of Drones
Tello
(Jan 2018)
Tello Edu
(Nov 2018)
obstacle
avoidance
Safety
Accessibilty
Cost
Mavic Pro
(Sept 2016)
2
Mavic Air
(Jan 2018)
CHW Drone Project
2015
2016
2017
2018
2019
2020
Phantom 3 pro
(Apr 2015)
Phantom 4 pro
(Nov 2016)
Spark
(Apr 2017)
Mavic 2 Zoom
(Aug 2018)
Mavic Mini
(Oct 2019)
4
5
124
4. IMPLEMENTATION
125
無 人 機
4. IMPLEMENTATION
MAVIC AIR
( 小 型 無 人 機 )
TELLO
( 微 型 無 人 機 )
● 無 人 機 科 技 及 飛 行 原 理
● 航 拍 技 巧 及 短 片 製 作
● 三 角 函 數 及 區 域 測 量
● 工 程 過 程 及 環 境 科 學
● 編 程 模 擬 飛 行 (Tello Edu App)
● 邏 輯 編 程 指 令 飛 行 (Droneblocks)
● 幾 何 圖 型 與 編 程 飛 行
● 編 程 飛 行 表 演
126
4. IMPLEMENTATION
迦 密 聖 道 ‧ 無 人 機 機 隊
The CHW Drone Fleet
無 人 機
跨 學 科 ‧ 創 意 學 習 ‧ 實 驗 計 劃
Drone-based Interdisciplinary STEAM Learning Project
127
Knowledge Management
4. IMPLEMENTATION
• Pre-study
• Assignment
• Product Sharing
• Photo / Video Record
• Reflection …
https://sites.google.com/chw.edu.hk/chw-drone-project-2018
128
4. IMPLEMENTATION
Latest Development
of Drone Application
Application of Drones on
Planetary Exploration
Basic
Knowledge
of Drone
Technology
129
4. IMPLEMENTATION
Our
Electronic
Bookshelf
130
課 業 : 備 課 筆 記 、 編 程 飛 行 路 徑
4. IMPLEMENTATION
131
課 業 : 工 程 設 計 及 改 良
4. IMPLEMENTATION
Q. 製 作 右 圖 的 遙 控 毛 毛 虫 時 , 你 :
(a) 應 用 了 什 麼 科 學 概 念 ?
(b) 需 要 先 學 會 什 麼 技 巧 ?
(c) 使 用 了 什 麼 電 子 部 件 ?
(d) 認 為 成 功 的 決 定 因 素 是 什 麼 ?
(e) 以 10 分 為 滿 分 , 你 會 如 何 為 本 組
作 品 就 以 下 項 目 評 分 ( 需 付 說 明 ):
• 編 程
• 組 裝
• 合 作
• 解 難
https://makecode.microbit.org/projects/inchworm
132
課 業 : 工 程 設 計 及 改 良
4. IMPLEMENTATION
Q.1 360 servo motor 和 180 servo motor
各 有 什 麼 特 色 ?
Q.2 設 計 「 無 人 機 水 樣 採 集 系 統 」 時 , 涉 及
哪 些 方 面 的 工 作 分 配 ?
Q.3 在 Mavic Air 機 體 底 部 加 裝 「 水 上 降 落
裝 置 」 需 要 留 意 什 麼 ?
Q.4 右 圖 為 老 師 團 隊 研 發 的 水 上 降 落 裝 置
Mark III 型 。
此 款 設 計 有 何 好 處 ?
有 何 隱 憂 ?
133
4. IMPLEMENTATION
無 人 機 隊 學 員 分 享
好 榮 幸 能 夠 參 加 聖 道 無 人 機 隊 , 有 機 會 成
為 這 個 難 得 課 程 的 一 份 子 , 實 在 來 之 不 易 。
我 期 望 能 學 到 一 啲 係 中 學
課 程 中 領 悟 唔 到 嘅 知 識 同
對 無 人 機 由 零 知 識 去 到 能
夠 操 控 , 用 編 程 去 控 制 無
人 機 , 為 未 來 出 一 分 力 。
吳 善 桐 同 學 ( 中 三 )
雖 然 仲 細 , 但 深 信 能
夠 做 到 最 好 , 唔 會 因 為 遇
到 困 難 , 挫 折 而 放 棄 呢 個
任 務 !
134
無 人 機 隊 學 員 分 享
4. IMPLEMENTATION
你 們 知 道 為 甚 麼 我 會 參 加 這 個 無 人
機 計 劃 ? 因 為 我 想 在 無 人 機 的 運 作 和 操
控 都 有 更 多 的 了 解 。
我 比 較 擅 長 科 目 物 理 、 數 學 和 化 學 。
我 也 很 喜 歡 與 其 他 組 員 一 起 合 作 去 解 決
困 難 。 所 以 希 望 這 次 有 更 機 會 與 我 們 組
的 組 員 合 作 。
張 志 行 同 學 ( 中 四 )
在 這 課 程 裏 , 我 希 望 更 了 解 無 人 機 的 運 作 例 如 它 是 如
何 可 以 自 動 跟 隨 着 操 控 的 人 , 它 的 電 池 用 了 甚 麼 物 質 去 令
至 該 無 人 機 的 運 作 時 間 加 長 。 又 例 如 它 的 雲 台 為 甚 麼 可 以
穩 定 影 像 等 等 。 而 我 希 望 可 以 在 這 次 課 程 裏 學 會 更 多 運 鏡
和 後 其 處 理 的 技 巧 。 最 後 我 想 知 道 更 多 無 人 機 如 何 在 我 們
生 活 上 便 利 我 們 和 最 新 趨 勢 又 是 如 何 。
135
4. IMPLEMENTATION
無 人 機 隊 學 員 分 享
盧 敏 華 同 學 ( 中 四 )
… 我 們 沒 有 放 棄 ! 用 盡
最 後 1 秒 的 時 間 把 它 做 得 更
完 美 。 很 感 動 的 是 老 師 稱 讚
我 們 , 我 們 所 有 人 的 崗 位 都
做 得 好 好 , 沒 有 人 會 放 棄 ,
我 們 之 間 一 起 合 作 一 起 解 難
已 經 是 今 天 最 大 的 收 穫 。
136
4. IMPLEMENTATION
王 俊 熙 同 學 ( 中 三 )
無 人 機 隊 學 員 分 享
… 是 預 備 出 外 收 集 水 樣 本 化 驗 的 日 子 。
非 常 期 待 這 個 日 子 來 臨 , 我 們 都 同 心 協 力 分
工 合 作 , 製 作 能 令 無 人 機 能 夠 浮 在 水 面 的 裝
置 , 測 試 機 械 臂 的 負 重 等 。 大 家 都 非 常 投 入
這 個 過 程 , 甚 至 連 放 午 飯 的 時 間 也 忘 記 …
137
4. IMPLEMENTATION
Reflective Writing
… We collected the data
of the basketball court and
we did some math
calculation there which
killed my brain instantly.
We also learnt about the
aerial survey, which is used
to make a 3D model of
some enormous buildings.
Dick C H Lee (F.3)
138
4. IMPLEMENTATION
Reflective Writing
T T Hung (F.4)
... When all of us finished writing
the program, we launched the drones
together. That was really amazing to
see four drones flied and danced
together. Though the performance
was not perfect, it was definitely an
unforgettable experience.
139
4. IMPLEMENTATION
Back to Finland:
Submission of
Project Report to
Prof. Hannu Heikkinen
140
4. IMPLEMENTATION
Post Project Discussion
@ Jyvä skylä , Finland
141
Lesson 1: Introduction to Drone Technology
142
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 課 程 安 排 及 無 人 機 科 技 介 紹 ]
9:30 – 9:40 課 程 內 容 及 安 排
RY
9:40 – 9:50 學 員 須 知 、Whatsapp 群 組 及 分 組
RY
9:50 – 10:00 Learning Logbook (Google Sites) RY
10:00 – 10:20 Plickers 1 RY
10:30 – 10:50 無 人 機 科 技 發 展 的 歷 史
RY
10:50 – 11:10 無 人 機 科 技 介 紹 及 示 範
LO
11:20 – 11:50 基 礎 飛 行 物 理 學 、 機 械 工 程 學 及 示 範
NL
11:50 – 12:05 無 人 機 的 近 代 應 用
RY
12:05 – 12:15 Plickers 2 RY
12:15 – 12:30 整 理 及 組 織 要 點
RY
143
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 01 -- 課 程 安 排 及 無 人 機 科 技 介 紹 )
( 圖 三 )
本 堂 討 論 問 題 :
1. 俗 稱 「 無 人 機 」 的 正 式 全 名 為 什 麼 ?( 中 / 英 文 )
( 圖 一 )
2. 「 無 人 機 」 與 「 搖 控 飛 機 」 之 間 有 什 麼 主 要 分 別 ?
3. 圖 一 的 「 無 人 機 」 可 用 作 什 麼 用 途 ?
4. 圖 二 的 「 無 人 機 」 所 帶 著 的 雙 攝 錄 系 統 , 在 什 麼 情 況 下 大
派 用 場 ? 試 舉 出 兩 項 。
5. 最 早 期 的 航 拍 是 以 什 麼 方 式 實 現 的 ? 可 以 達 到 「 航 拍 」 的
目 的 麼 ? 有 什 麼 不 足 之 處 ?
6. 航 拍 機 公 司 DJI 的 中 文 名 稱 是 什 麼 ? 當 中 帶 出 了 什 麼 重 要
意 思 ?
7. DJI 的 創 辦 人 汪 滔 曾 於 香 港 那 一 間 大 學 就 讀 ? 他 認 為 事 業
的 成 功 取 決 於 什 麼 ?
( 圖 二 )
8. 參 考 圖 三 ,「 無 人 機 」 的 機 身 底 部 通 常 安 裝 了 什 麼
類 型 的 感 應 器 (sensor)? 不 同 的 感 應 器 各 有 什 麼 特 點 ?
9. 螺 旋 槳 高 速 轉 動 可 令 四 軸 無 人 機 懸 停 於 空 中 。 當 中 涉 及 什
麼 力 學 原 理 ?
10. 四 軸 無 人 機 向 前 飛 行 時 , 機 體 總 會 如 何 擺 動 ? 當 中 涉 及 什
麼 力 學 原 理 ?
11. 四 軸 無 人 機 是 一 種 旋 翼 機 。 旋 翼 機 的 移 動 方 式 pitch、roll
和 yaw 是 什 麼 意 思 ?
12. 直 昇 機 的 尾 旋 翼 有 什 麼 功 能 ? 為 什 麼 四 軸 無 人 機 沒 有 尾 旋
翼 ?
144
Discover Drones
(Douglas Hustad, Lerner)
Reading to Learn: THEME-BASED READING
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Drones seem to be
everywhere. But what is
the difference between
drones used in the military
and those used in civilian
life? How fast can drones
travel? Users pilot crewless
aircraft of all shapes and
sizes for many different
purposes. Learn about the
types of drones in use
today and how drones will
change the world in the
years to come.
Audible Audiobook: https://www.amazon.com/Discover-Drones/dp/B083XNYS8S
145
The Dynamic World of DRONES
(Nikole Brooks Bethea)
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Reading to Learn: THEME-BASED READING
Join super scientist Max
Axiom as he explores
the technology behind
and everyday use of
drones in our world.
Science and engineering
content central to the
STEM Initiative comes
alive in full-color graphic
novel format.
146
5. Learning & Teaching (Phase 1)
https://www.amazon.com/Dynamic-World-Drones-
Axiom-Adventures/dp/1515773965
147
Pigeon Photography
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Dr Julius G. Neubronner
(Germany)
Doppel-Sport Pigeon Camera
(Germany, 1905)
@ Vintage Camera's Museum, Singapore
https://www.youtube.com/watch?v=d4u07Y3QxKg
148
Before Drone Cameras: Kite Cameras!
“San Francisco in Ruins” (by George R. Lawrence, USA)
Kite photo of San Francisco after the earthquake of 1906
5. Learning & Teaching (Phase 1)
G R Lawrence with the
22-kg "Captive Airship"
Height = 600m (2000 ft)
No. of Kites = 17
Weight = 22 kg
https://www.npr.org/sections/pictureshow/2014/01/15/260152557
"Captive Airship" suspended from
kites.
149
5. Learning & Teaching (Phase 1)
汪 滔 (DJI 創 辦 人 , 行 政 總 裁 兼 技 術 總 監 )
DJI 創 辦 人
香 港 科 技 大 學 (HKUST)
電 機 及 電 子 工 程 學 學 士 (2006)
電 子 及 計 算 機 工 程 學 哲 學 碩 士 (2011)
夢 想 是 很 重 要 的 , 我 從 讀 書
年 代 開 始 , 就 是 興 趣 很 多 的 人 , 但 身
邊 很 多 人 就 是 家 長 讓 他 讀 書 就 讀 書 ,
問 他 喜 歡 甚 麼 , 他 說 不 出 , 只 能 說 喜
歡 成 功 , 喜 歡 過 的 比 你 好 , 只 有 努 力 ,
沒 有 dream ( 夢 想 )。
如 果 多 一 些 人 強 調 自 己 的 興 趣 和
夢 想 , 成 功 的 機 會 才 大 。
大 彊 創 新 (Dà-Jiāng Innovations) 的 名 字
源 於 創 辦 人 汪 滔 的 座 右 銘 :
「 大 志 無 彊 」
汪 滔 最 想 上 的 大 學
是 麻 省 理 工 學 院 和 斯 坦
福 大 學 , 但 由 於 成 績 不
是 那 麼 出 類 拔 萃 , 申 請
遭 到 拒 絕 了 。
他 只 好 退 而 求 其 次 , 選 擇 了 香 港 科 技 大
學 學 習 電 子 工 程 專 業 。 在 上 大 學 的 頭 三 年 ,
汪 滔 一 直 沒 找 到 自 己 的 人 生 目 標 , 但 在 大 四
的 時 候 他 開 發 了 一 套 直 升 機 飛 行 控 制 系 統 ,
他 的 人 生 由 此 改 變 。
https://topick.hket.com/article/1946278/
150
Basic Parts of a Quadcopter
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Phantom 3 Standard
(April, 2015)
https://www.droneflyers.com/ebook-buying-flying-dji-phantom-3-4-quadcopters-chapter-2/
151
Accelerometers
sense the effects of
gravity against the
quadcopter.
Compass
keeps basic track
of which direction
the quadcopter is
pointing.
Sonar Sensors
help the quadcopter
know where the
ground is.
Positioning System
5. Learning & Teaching (Phase 1)
GPS gathers
satellite data to
determine the
position of the
quadcopter.
Barometer
measures the pressure
and altitude.
Gyroscope helps
keep the quadcopter
body level during
flight
https://www.droneflyers.com/ebook-buying-flying-dji-phantom-3-4-quadcopters-chapter-2/
152
1
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 01
Science &
Technology
6
5
4
2
7
3
• F A controlled by rotor
spinning speed
• F A = F B
• if F B = F C hover
• if F B > F C climb
• if F B < F C descend
1 Propeller Guard
2 Propeller
3 Rotor
4 Aircraft Status Indicator
5 Camera
6 Antenna
7 Vision Positioning System
force exerted
on drone by
the Earth
(gravity)
(F C )
force
exerted
on air by
drone
(F A )
force
exerted on
drone by
air
(F B )
Q. To explore the Moon
with a quadcopter?
153
F A = F B (action-reaction pair), &
F A = F C
5. Learning & Teaching (Phase 1)
F A = force exerted on air by drone ()
F B () = F C ()
Net force acting on drone = 0 N
The drone will NOT lift off.
F C
F A
F B
F B = force exerted on drone by air ()
F C = force exerted on drone by air ()
paper
Sci Ed
Unit 11
Contact Forces &
Non-contact Forces,
Balanced Forces &
Unbalanced Forces,
Gravity,
Action & Reaction
154
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 的 推 動 系 統 主 要 由 螺 旋 槳 和 電 機 ( 摩 打 ) 組 成 。
當 螺 旋 槳 旋 轉 時 , 螺 旋 槳 施 作 用 力 (B) 於 空 氣 ,
同 時 空 氣 施 反 作 用 力 (C) 於 螺 旋 槳 ( 牛 頓 第 三 定 律 )。
(a) 當 反 作 用 力 (C) = 地 球 施 予 無 人 機 的 重 力 (A),
飛 行 器 就 會 懸 停 。
(b) 當 反 作 用 力 (C) > 地 球 施 予 無 人 機 的 重 力 (A),
飛 行 器 就 會 升 起 。
地 球
施 予 無 人 機
的 重 力
(A)
空 氣
施 予 螺 旋 槳
的 反 作 用 力
(C)
螺 旋 槳
施 予 空 氣
的 作 用 力
(B)
155
螺 旋 槳 旋 轉 的 方 向
5. Learning & Teaching (Phase 1)
1 號 螺 旋 槳 和 4 號 螺 旋 槳 屬 於 同 一 組 , 並 以 逆 時 針 方 向 旋 轉 ,
而 2 號 螺 旋 槳 和 3 號 螺 旋 槳 則 以 順 時 針 方 向 旋 轉 , 兩 組 螺 旋 槳
所 產 生 的 反 扭 矩 互 相 抵 銷 , 平 衡 機 身 。
BACKWARD
3
4
3 4
原 地 旋 轉
1
2
1 2
如 2 號 和 3 號 兩 個 順 時 針 方 向 旋 轉 的 螺 旋 槳 轉 速 增
加 , 而 1 號 和 4 號 轉 速 降 低 , 由 於 反 扭 矩 影 響 , 機
體 就 會 產 生 逆 時 針 方 向 的 旋 轉 。
FORWARD
156
5. Learning & Teaching (Phase 1)
水 平 移 動
如 3 號 和 4 號 螺 旋 槳 轉 速 增 加 , 而 1 號 和 2 號
轉 速 降 低 , 因 為 飛 行 器 後 部 的 升 力 大 於 前 部 ,
飛 行 器 的 姿 態 會 向 前 傾 斜 。
BACKWARD
3 4
飛 行 器 傾 斜 時 , 螺 旋 槳 產 生 的
升 力 除 了 在 豎 直 方 向 上 抵 消 飛
機 重 力 外 , 還 有 一 個 水 平 方 向
的 分 力 , 讓 飛 行 器 有 了 水 平 向
前 的 加 速 度 , 飛 機 也 因 而 能 向
前 飛 行 。
FORWARD
水 平 方 向
的 分 力
2
1 2
4
FORWARD
BACKWARD
157
5. Learning & Teaching (Phase 1)
158
5. Learning & Teaching (Phase 1)
CW
BACK
Forward Vision
Positioning System
CCW
FRONT
Advanced
Understanding
the 2 sets of rotors rotating in
opposite directions…
WHY?
Downward Vision
Positioning System
Ultrasonic Sensors
Downward Vision
Positioning System
159
5. Learning & Teaching (Phase 1)
多 旋 翼 飛 行 器 之 飛 行 運 動 原 理 :
• 為 了 避 免 飛 行 時 發 生 自 旋 的 狀 況 , 相
鄰 馬 達 的 轉 向 必 須 相 反 , 以 抵 銷 馬 達
旋 轉 所 產 生 的 力 矩 。
(∴ 多 旋 翼 飛 行 器 的 馬 達 數 大 多 為 偶 數 。)
( 圖 中 紅 色 標 記 為 轉 速 較 快 的 馬 達 )
• 讓 飛 行 器 往 前 飛 行 , 須 使 飛 行 器 後 方
馬 達 的 轉 速 較 快 。
• 若 飛 行 器 前 面 的 馬 達 轉 速 較 快 , 則 會
使 飛 行 器 往 後 飛 行 。
https://csie.npu.edu.tw/joomla/Seminar/15/15/paper/A9-02.pdf
160
5. Learning & Teaching (Phase 1)
多 軸 無 人 機
161
5. Learning & Teaching (Phase 1)
162
Mavic Pro 螺 旋 槳 上 的 參 數 (8330F)
5. Learning & Teaching (Phase 1)
83 : 螺 旋 槳 展 開 的 直 徑 為 8.3”
30 : 螺 距
*
為 3.0”
F : 可 折 疊 螺 旋 槳
* 螺 距 = 假 設 在 一 種 不 能 流 動 的 介 質 中 ,
螺 旋 槳 旋 轉 一 周 所 上 升 或 者 前 進
的 距 離 。
Mavic Air 螺 旋 槳 上 的 參 數 (5332)
53 : 螺 旋 槳 展 開 的 直 徑 為 5.3”
32 : 螺 距
*
為 3.2”
Mavic 2 Zoom 螺 旋 槳 上 的 參 數 (8743F)
87 : 螺 旋 槳 展 開 的 直 徑 為 8.7”
43 : 螺 距
*
為 4.3”
F : 可 折 疊 螺 旋 槳
163
Top Speed Comparison: https://www.youtube.com/watch?v=sgTLB4U3pDg
5. Learning & Teaching (Phase 1)
2-Blade Propeller ( 二 葉 槳 )
3-Blade Propeller ( 三 葉 槳 )
164
exoskeleton
GPS Module Board
5. Learning & Teaching (Phase 1)
SD card slot
cooling fan
heat sink
mainboard
Mavic Air Teardown
folding antenna
165
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ka-32-coaxial.gif
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Coaxial Rotor
Helicopter
166
The helicopter flies on its own, without human control.
5. Learning & Teaching (Phase 1)
NASA Mars Helicopter
the very first powered flight in the
extremely thin atmosphere
(<1% the density of Earth's) of Mars!
(surface gravity on Mars is only about
38% of the surface gravity on Earth)
https://mars.nasa.gov/technology/helicopter/
167
5. Learning & Teaching (Phase 1)
https://www.npr.org/2019/09/17/760649353/
• Surface Gravity on Saturn’s Moon
is about 13.8% of that on Earth
• Atmospheric Pressure = 1.45 atm
Less Gravitational
Attraction
(due to lower gravity)
More lifting force
(due to thicker
atmosphere)
168
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 駕 駛 技 巧 ]
9:30 – 9:45 無 人 機 飛 行 的 安 全 事 項
RY
9:45 – 10:00 Plickers 1 RY
10:00 – 10:15 無 人 機 (Teacher) 駕 駛 技 巧 及 示 範
RY,AH
10:15 – 10:25 無 人 機 分 配 (S1-S5)、 連 線 及 測 試
RY,LO,AH
10:35 – 10:55 無 人 機 分 組 飛 行 實 習 [20mins] (514) RY,LO,AH
10:55 – 11:00 前 往 操 場
11:00 – 11:20 無 人 機 分 組 飛 行 實 習 [20mins] ( 操 場 ) RY,LO,AH
11:20 – 11:40 無 人 機 拍 攝 任 務 [20mins] RY
11:40 – 12:15 短 片 製 作 及 上 載 Google Drive RY
12:15 – 12:30 作 品 分 享 及 總 結
RY
169
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 02 -- 無 人 機 安 全 駕 駛 技 巧 )
本 堂 討 論 問 題 :
1. 無 人 機 除 了 被 稱 為 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) 外 ,
另 一 個 英 文 名 稱 是 什 麼 ?( 提 示 :5 個 英 文 字 母 )
2. 「 禁 飛 區 」 的 英 文 說 法 是 什 麼 ? 在 香 港 ,「 禁 飛 區 」 包 括
什 麼 區 域 / 地 點 ?
3. 「 警 告 區 」 的 英 文 說 法 是 什 麼 ? 在 香 港 ,「 警 告 區 」 包 括
什 麼 區 域 / 地 點 ?
8. 為 什 麼 不 宜 在 香 港 的 密 集 地 區 ( 例 如 屋 邨 ) 飛 行 無 人 機 ?
9. 無 人 機 的 螺 旋 槳 多 以 什 麼 物 料 製 造 ? 當 在 螺 旋 槳 高 速
轉 動 時 , 其 殺 傷 力 ( 劃 傷 率 ) 相 當 於 什 麼 程 度 ?
10. 無 人 機 在 什 麼 情 況 下 會 強 制 自 行 降 落 ?
11. 「RTH」 是 什 麼 意 思 ?
12. 為 使 無 人 機 在 室 內 飛 行 的 更 安 全 , 我 們 該 將 無 人 機 調 較 至
什 麼 模 式 ?
4. 在 無 人 機 起 飛 之 前 , 必 須 進 行 什 麼 檢 查 程 序 , 方 可 確 保 安
全 飛 行 ?
5. 無 人 機 在 香 港 和 日 本 的 限 飛 高 度 各 為 多 少 米 ?
6. 在 香 港 駕 駛 無 人 機 , 只 限 於 什 麼 時 間 / 情 況 ?
7. 根 據 SCMP 於 2018 年 4 月 的 報 導 , 香 港 和 深 圳
政 府 早 前 發 現 有 人 以 無 人 機 進 行 什 麼 不 法 用 途 ?
170
5. Learning & Teaching (Phase 1)
… 突 然 聽 到 一 聲 巨 響 , 其 後 下 車 查 看 , 發 現 地
上 有 一 隻 航 拍 機 , 私 家 車 後 擋 風 玻 璃 碎 裂 , 車
身 被 碎 片 刮 花 , 懷 疑 遭 航 拍 機 擊 中 … 在 現 場 撿
獲 一 隻 價 值 逾 萬 元 的 dji Mavic 2 Pro 航 拍 機 。
現 場 未 有 發 現 航 拍 機 機 主 ….
… 近 年 駕 駛 航 拍 機 於 本 港 越 來 越 普 遍 , 亦
不 時 有 墜 機 意 外 , 日 前 西 環 發 生 了 航 拍
機 擊 中 途 人 事 件 , 女 傷 者 頭 部 被 航 拍 機
擊 中 , 太 陽 穴 近 眼 尾 位 置 因 傷 口 過 深 更
縫 了 5 針 ….
171
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Drone got so close to hitting plane its
cabin crew could see what make it was …
A plane carrying up to 455 passengers
was nearly hit by a drone just 1 min after
taking off from Gatwick Airport …
(METRO , 21 Jul 2020)
An 18-month-old boy has lost an eye
after being hit by a drone flown by a
family friend.
(BBC News, 26 November 2015)
172
https://www.cad.gov.hk/reports/CADLeaflet-UAS-SafetyTips.pdf
5. Learning & Teaching (Phase 1)
173
Safety Concern
DOs
5. Learning & Teaching (Phase 1)
1. Be able to see the UAS with your eyes.
2. Safety check on your UAS and battery before
flight.
CHW
TAI PO
3. Fly only in daylight and good weather.
4. Open areas, 90m, away from persons, vessels,
vehicles or structures.
禁 飛 區
Restricted
Zones
警 告 區
Warning
Zones
DON’Ts
1. Don’t fly in night-time, bad weather, into cloud or
fog.
2. Don’t fly in / near airport, flight paths or helipads.
https://www.cad.gov.hk/english/Unmanned_Aircraft_Systems.html
174
5. Learning & Teaching (Phase 1)
( 油 門 )
( 俯 仰 )
( 偏 航 ) ( 橫 滾 )
Throttle: controls how much lift your drone is creating.
Yaw:
Pitch:
rotates the drone around its centre either clockwise or anticlockwise.
controls the forward and backward movement of your drone.
Roll:
controls the right and left movement of your drone.
175
ascending
5. Learning & Teaching (Phase 1)
HOW to measure the flying speed of Tello?
horizontal speed
of aircraft
attitude
above the
surface below
the aircraft
VERTICAL
x m
descending
Camera
Interface of the
Tello app
flying forward
flying backward
HORIZONTAL
176
Flight Information
(outdoor flight)
No. of GPS
satellites connected
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Battery Level
Obstacles
Detection Status
Gimbal Slider
Photo / Video Toggle
Smart RTH
Shoot / Record Button
Intelligent Flight
Mode
Height from
the ground
Distance between
the aircraft and
the Home Point
Aircraft
speed
Camera Setting
Playback
Flight Telemetry
177
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Flight
Simulator
178
https://www.facebook.com/DJISupport
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Pre-flight
Checklist
179
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Drone Logbook
180
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 編 程 飛 行 ]
9:30 – 9:40 航 拍 技 巧 經 驗 分 享 及 航 拍 任 務 介 紹
RY
9:40 – 9:50 無 人 機 分 配 (S1-S5)、 連 線 及 測 試
RY,LO,AH
9:50 – 9:55 前 往 操 場
9:55 – 10:40 駕 駛 練 習 [15mins]+ 校 園 航 拍 [30mins] RY,LO,AH
10:50 – 11:00 返 回 514, 檔 案 上 載 及 分 享
RY,LO
11:10 – 11:20 基 礎 編 程 概 念 及 示 範
RY
11:20 – 11:35 基 礎 編 程 練 習
RY
11:35 – 11:45 小 型 無 人 機 Tello 連 線 及 飛 行 示 範
RY,AH
11:55 – 12:10 DroneBlocks 編 程 飛 行 示 範
RY,AH
12:10 – 12:25 簡 單 編 程 飛 行 任 務 小 比 賽
RY,LO,AH
12:25 – 12:30 Tello Edu 功 課 及 總 結
RY
181
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 03 -- 無 人 機 編 程 飛 行 )
本 堂 討 論 問 題 :
1. 使 無 人 機 進 行 慢 速 飛 行 的 模 式 稱 為 什 麼 ?
2. 配 對 :
CIRCLE, BOX, FIGURE 8, 180, BOX+YAW, ORBIT
3. 「 編 程 」 是 什 麼 意 思 ?
4. 試 為 以 下 飛 行 動 作 編 程 :
(i) 起 飛 , 懸 停 8s, 降 落
(ii) 起 飛 , 沿 一 個 邊 長 150cm 四 方 形 飛 行 一 周 , 降 落 ( 見 右
圖 )
182
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 03
Programmed
Flight
DRONEBLOCKS
TELLO EDU APP
183
5. Learning & Teaching (Phase 1)
POTENTIAL APPLICATIONS
Agriculture Spraying, 3D Scanning,
Building Inspection, Drone Dance
PROGRAMMED FLIGHT 2
Hexagonal Flight Path, Polygonal Flight
Spiral Polygon, Flying Home 1, Flying Home 2,
Facing Centre Circular Orbit
PROGRAMMED FLIGHT 1
Hand-Landing, Repeating Flips, Loop,
Elevating Squares with Nested Loops,
Snake Mission
MANUAL FLIGHT
Box, 180, Box+Yaw,
Circle, Figure 8, Orbit
184
Mathematics &
Programmed Flight
5. Learning & Teaching (Phase 1)
FINISH
Hexagonal
Flight
Spiralling
Square
Flying
Home 1
Facing Centre
Circular Orbit
1 3 5 7
2 4 6 8
Polygonal
Spiralling
Flying
Elevating
START
Flight
Polygonal
Flight
Home 2
Facing Centre
Circular Orbit
185
5. Learning & Teaching (Phase 1)
60 0
120 0
186
5. Learning & Teaching (Phase 1)
187
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Polygonal
Flight
Tec Ed
K2
Programming
Concepts
interior angle =
Mth Ed
Unit 19:Angles &
Parallel lines
Unit 20:Polygons
variables:
n = no. of sides
int = interior angle
ext = exterior angle
188
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Spiralling
Square
variables:
length = flight distance
repeat: “length + 20”
determine the size of the spiraling square
189
5. Learning & Teaching (Phase 1)
190
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 幾 何 與 無 人 機 編 程 、 三 角 學 與 無 人 機 的 應 用 ]
9:30 – 9:45 功 課 (Q.1-3) 解 答 及 實 驗
RY
9:45 – 10:15 Programs with “variables” 1, 2 RY
10:25 – 10:35 Hexagonal Flight Path RY
10:35 – 10:50 “Polygon-Flight” Programme RY
10:50 – 11:00 Fly an Arc Pattern RY
11:00 – 11:15 Programming Challenges 1 RY,LO,AH
11:25 – 11:35 計 算 無 人 機 的 視 角 (FOV) LO
11:35 – 11:45 無 人 機 (S1-S5) 及 實 驗 用 品 分 配
LO,AH
11:40 – 12:05 前 往 操 場 , 實 驗 量 度 FOV RY,LO,AH
12:10 – 12:30 FOV 計 算 及 總 結
LO,RY
191
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 04 -- 幾 何 與 無 人 機 編 程 、 三 角 學 與 無 人 機 的 應 用 )
5. Learning & Teaching (Phase 1)
( 圖 二 )
本 堂 討 論 問 題 :
( 圖 一 )
1. 右 圖 ( 圖 一 ) 所 示 為 一 個 四 方 迥 轉 的 飛 行 路 線 (Spiral Square)。
在 此 飛 行 的 編 程 中 ,
(a) 涉 及 什 麼 變 數 (variable)?
(b) 重 覆 (repeat) 了 多 少 次 右 轉 指 令 (yaw right)?
2. 參 考 右 圖 ( 圖 二 ) 的 飛 行 編 程 ,
(a) 畫 出 有 關 的 飛 行 路 線 。
(b) 涉 及 什 麼 變 數 (variable)?
(c) 最 後 一 次 直 飛 的 距 離 是 多 少 ?
( 圖 三 )
3. Tello 依 據 右 圖 ( 圖 三 ) 的 六 角 形 路 線 執 行 飛 行 指 令 。
過 程 中 yaw right 的 角 度 應 設 定 為 多 少 ?
4. 根 據 右 圖 ( 圖 四 ) 的 資 料 ,
(a) 哪 個 數 據 是 得 自 無 人 機 的 的 搖 控 器 ?
(b) 無 人 機 視 角 (FOV) 是 多 少 ?
192
Spiraling Polygonal Flight?
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 04
Drone
Coding &
Geometry
193
5. Learning & Teaching (Phase 1)
194
5. Learning & Teaching (Phase 1)
195
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Agriculture Spraying
Q. Flying home
after mission?
Planet Exploration
Applications?
196
5. Learning & Teaching (Phase 1)
FLYING HOME
(without GPS signal)
120 190 190
40
40
80 150
40 70 40
40
70
170
a
b
a = tan -1 (170/190) = 41.8 0
b = 90 – 41.8 = 48.2 0
250
170
90
50 50
130
210
g
d = √(170 2 + 190 2 ) = 255
40
70
40
40
g = 90 + a = 131.8 0
40
150
40
40 230
197
5. Learning & Teaching (Phase 1)
FLYING HOME
(without GPS signal)
from Destination
198
5. Learning & Teaching (Phase 1)
n = 2, 6, 10, 14
120
80
40
n%4 = 2
1
4
1
0
6
110
190
150
FLYING HOME
(without GPS signal)
from any spot?
250
n = 1, 5, 9, 13 1 9 5 1
170
n = 3, 7, 11
3
50
3 90 7 1
130
210
H
1
n%4 = 3
n%4 = 1
290
2
70
4
110
8
190
1
2
n = 4, 8, 12
n%4 = 0
270
199
length
5. Learning & Teaching (Phase 1)
x
n = 2, 6, 10, 14
x(2) * [ (n – 2) / 4 ]
n%4 = 2
(50) + 120 = 170
(50) + 80 = 130
190
170
150
130
110
90
70
50
H
(50 + 20) + 120 = 190
(50 + 20) + 80 = 150
(50 + 20) + 40 = 110
(50 + 20) + 0 = 70
Backward
(length + x) + x(2) * [ (n – 2) / 4 ]
(50) + 40 = 90
(50) + 0 = 70
Forward
(length) + x(2) * [ (n – 2) / 4 ]
200
n = 1, 5, 9, 13, …
Set length to 50
Set l to length
Set n to 14
Set x to 20
5. Learning & Teaching (Phase 1)
n = 2, 6, 10, 14, …
FW
BW
BW
n = 4, 8, 12, …
FW
BW
FW
FW
BW
n = 3, 7, 11, …
201
5. Learning & Teaching (Phase 1)
202
Better alternative?
(length) + x(2) * [ (n – 2) / 4 ]
5. Learning & Teaching (Phase 1)
170
n = 2, 6, 10, 14
n%4 = 2
170
45 0
170
135 0
170
√ (length + x(2) * ( (n – 2) / 4 ) 2 * 2)
H
x
203
45 0 45 0
5. Learning & Teaching (Phase 1)
45 0
45 0 Finally …
204
5. Learning & Teaching (Phase 1)
205
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Which is the better one?
206
5. Learning & Teaching (Phase 1)
no. of spots = 12
q = 360 / 12
x 1 = r, y 1 = 0
repeat
repeat
repeat
x 2 = r cos q
y 2 = r sin q
Facing Centre
Circular Orbit
q
3
1
fly forward “r”
yaw left “q”
q
(x 2 , y 2 )
4
fly right “d”
yaw left 180 0 2
(x 1 , y 1 )
q
r
x 2
y 2
(x 2 , y 2 )
d = ?
(x 1 , y 1 )
y 2
d = (x 1 − x 2 ) 2 + (y 2 ) 2
x 1 -x 2
207
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Set variables:
• n = no. of spots
• q = 360 / n
• r = radius
• d = x 1 − x 2
2 + y 2 − y
2
1
• x 1 = r
• x 2 = r cos q
• y 1 = 0
• y 2 = r sin q
Fly actions:
from (x 1 , y 1 ) to (x 2 , y 2 )
1. fly forward “r” cm
2. yaw left 180 0
3. yaw left “q”
4. fly right “d”
5. repeat 3-5 “n” times
208
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Tec Ed
K2
Programming
Concepts
Mth Ed
Unit 19:Angles &
Parallel lines
Unit 25:Pythagoras’
Theorem
Unit 27:Trigonometry
209
5. Learning & Teaching (Phase 1)
B
q = 360 0 / 8 = 45 0
O
sin (45 0 /2) = AM/34
AM = 13.0
AB = 26.0
34
M
A
34
“simplified version”
Tec Ed
K9
Application of
Systems
no variable:
fixed “r”, “spot”
and “angle”
210
5. Learning & Teaching (Phase 1)
211
5. Learning & Teaching (Phase 1)
212
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 測 量 ]
9:30 – 9:35 測 定 無 人 機 FOV ( 重 溫 ) RY
9:35 – 9:45 無 人 機 三 角 學 測 定 區 域 長 度 ( 簡 介 ) RY
9:45 – 9:50 分 配 無 人 機 , 前 往 操 場
AH,LO
9:50 – 10:15 測 定 無 人 機 FOV 和 區 域 長 度 ( 實 驗 ) RY,LO,AH
10:25 – 10:40 數 據 處 理 及 計 算
RY
10:40 – 10:55 Plickers RY
10:55 – 11:10 三 維 立 體 掃 瞄 技 術
RY
11:10 – 11:20 攝 影 測 量 與 航 繪 測 量 程 式
RY
11:30 – 12:10 校 友 職 場 專 題 分 享 : 樓 宇 測 量 及 估 值
JIM
12:10 – 12:25 估 值 計 算 練 習
JIM
12:25 – 12:30 總 結
RY
213
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 05 -- 無 人 機 與 測 量 )
( 圖 一 )
本 堂 討 論 問 題 :
( 圖 二 )
1. Mavic Air 的 視 角 (FOV) 的 平 均 實 驗 值 為 多 少 ?
2. 根 據 Mavic Air 測 量 的 數 據 , 一 個 迦 密 聖 道 籃 球 場 的 面 積
為 多 少 平 方 米 (m 2 )?
3. 沿 東 鐵 線 由 上 水 站 至 大 埔 墟 站 的 路 線 長 度 幾 為 多 少 公 里 ?
4. 寫 出 兩 個 常 用 的 航 繪 測 量 的 電 腦 程 式 名 稱 ( 參 考 圖 一 )。
5. 測 量 學 界 分 為 哪 四 個 組 別 ?
6. 香 港 唯 一 依 法 例 而 設 立 的 測 量 專 業 組 織 ( 見 圖 二 ) 的
名 稱 是 什 麼 ?
7. 根 據 規 劃 署 的 資 料 , 大 埔 的 土 地 用 途 分 成 哪 八 類 ?
8. 如 何 計 算 一 個 屋 苑 地 盤 可 興 建
的 總 樓 面 面 積 ?
9. 根 據 政 府 的 地 理 資 訊 地 圖 ,
迦 密 聖 道 中 學 的 佔 地 面 積 約 為 多 少 平 方 米 (m 2 )?
10. 如 將 迦 密 聖 道 中 學 所 佔 土 地 ( 見 圖 三 ) 改 為 興 建
私 人 住 宅 用 途 :
(a) 參 考 附 近 屋 苑 的 用 途 規 劃 , 在 迦 密 聖 道 中 學
所 佔 土 地 上 可 興 建 的 住 用 樓 層 為 多 少 ?
(b) 地 積 比 率 為 多 少 ?
(c) 上 蓋 面 積 比 率 為 多 少 ?
(d) 參 考 附 近 屋 苑 的 近 期 成 交 價 , 建 好 後 的 私 人 住 宅 價 值
多 少 ( 港 元 )?
214
( 圖 三 )
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 05
Trigonometry
& Surveying
Example:
d = 72 m
h = 58 m
FOV (q) = ?
tan(q/2) = d/2
h
d/2
h
tan(q/2) = 72/2
58
tan(q/2) = 0.621
q/2 = 31.8 0
q = 63.7 0
d
215
5. Learning & Teaching (Phase 1)
FOV Measurement
Trial 1 Trial 2 Trial 3
d/2
(m)
h
(m)
2q
( 0 )
d/2
(m)
h
(m)
2q
( 0 )
d/2
(m)
h
(m)
2q
( 0 )
S1
S2
S3
S4
Average FOV (2q) = _________
216
5. Learning & Teaching (Phase 1)
217
5. Learning & Teaching (Phase 1)
5,411 m 2
(58,243 ft 2 )
如 將 迦 密 聖 道 中 學
改 建 成 「 迦 聖 豪 園 」…
218
5. Learning & Teaching (Phase 1)
迦 聖 豪 園
假 設 建 築 平 方 呎 價
= @$12,000 ( 參 考 附 近 屋 苑 成 交 價 )
項 目 總 值
= $12,000×(17,131×17)
= $3,494,724,000
( 即 約 $35 億 )
最 大 上 蓋 面 積
= 58,243×30%
= 17,473 ft 2
總 樓 面 面 積 (GFA)
= 58,243×5
可 建 層 數
= 291,215 / 17,473
= 16.7
= 17 層
= 291,215 ft 2 確 實 每 層 可 建 面 積
= GFA / 17
= 17,131 ft 2
$35 億
219
Aerial Photogrammetry
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Computer-generated 3D models
220
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[Micro:bit 編 程 ]
9:30 – 9:35 micro:bit 介 紹
RY
9:35 – 9:45 LED animation: Flashing / Beating Heart RY
9:45 – 9:55 Sensors: Light Sensor & Thermometer RY
9:55 – 10:05 Temperature Monitoring LO
10:05 – 10:15 Wireless Temperature Logging System LO
10:25 – 10:30 Servo & Driver Controller Board PM
10:30 – 10:40 180 Servo Motor Connection & Testing PM
10:40 – 11:10 Simple Robotic Task (1) PM
11:20 – 11:30 360 Servo Motor Connection & Tuning AN
11:30 – 11:45 Radio Controlled Twin 360 Servo Motors AN
11:45 – 12:25 Simple Robotic Task (2) – Catching Arm AN
12:25 – 12:30 總 結
RY
221
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 06 -- Micro:bit 編 程 )
( 圖 三 )
( 圖 二 )
本 堂 討 論 問 題 :
( 圖 一 )
1. micro:bit ( 見 圖 一 ) 是 那 個 國 家 的 出 品 ?
( 圖 四 )
2. micro:bit ( 見 圖 二 ) 內 置 了 什 麼 感 測 器 (sensor)?
3. 圖 三 所 示 的 micro:bit 編 程 的 功 能 是 什 麼 ?
4. 圖 四 所 示 的 micro:bit 編 程 的 功 能 是 什 麼 ?
5. 本 堂 使 用 了 的 兩 種 伺 服 馬 達 (Servo Motor) 各 有 什 麼 功 能 ?
6. 圖 五 所 示 的 micro:bit 專 用 的 擴 展 硬 件 有 什 麼 功 能 ?
( 圖 五 )
7. 製 作 圖 六 )micro:bit 自 動 步 行 裝 置 “inchworm” 時 , 在 機 械
的 設 計 上 需 要 注 意 些 什 麼 ?
( 圖 六 )
222
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 06
Micro:bit
Coding
(Micro:bit 編 程 )
編 程
( 接 收 )?
摩 打 位 置 ?
180 servo
轉 動 的 角 度
和 方 向 ?
最 佳 闊 度 ?
載 重 位 置 ?
( 包 括 背 面 )
前 、 後 腳 摩 擦 力
的 分 別 ?
223
5. Learning & Teaching (Phase 1)
224
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 x 編 程 x 工 程 (Drone x Coding & Engineering Process)]
AM session 9:30 – 9:35
程 序 簡 介
RY
9:40 – 9:50 360 Servo Motor Connection & Tuning AN
9:50 – 10:00 Wireless Twin 360 Servo Motors AN
10:00 – 10:45 Engineering Task (2) – Arm on the Drone!
AN, PM
10:55 – 11:05 無 人 機 採 集 水 樣 任 務 及 Mavic Air 的 特 性 和 限 制
RY
11:05 – 11:20 無 人 機 水 樣 採 集 系 統 設 計 的 四 項 考 慮
RY
11:20 – 11:30 分 組 討 論 初 步 設 計 及 分 工
RY
11:30 – 12:30 水 上 降 落 及 載 重 設 計
RY, AH, CY
機 械 及 編 程 設 計
LO, AN, PM
PM session 1:45 – 2:30 系 統 測 試 前 最 後 準 備
AN,LO,RY,AH,CY
2:30 – 3:15 飛 行 表 現 及 搖 控 機 械 測 試 ( 一 ) AN,LO,RY,AH,CY
3:20 – 3:50 系 統 修 正 及 改 良
AN,LO,RY,AH,CY
3:50 – 4:20 飛 行 表 現 及 搖 控 機 械 測 試 ( 二 ) AN,LO,RY,AH,CY
4:20 – 4:30 總 結
RY
225
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 07 -- 無 人 機 x 編 程 x 工 程 )
( 圖 一 )
本 堂 討 論 問 題 :
1. 右 圖 ( 圖 一 ) 的 「360 servo motor」 設 定 為 30 和 90 分 別 是 什 麼
意 思 ?
2. 導 致 Mavic Air 即 時 失 靈 而 無 法 維 修 的 情 況 是 什 麼 ?
( 圖 二 )
3. 在 Mavic Air 機 體 下 面 加 裝 配 件 需 要 留 意 什 麼 ?( 最 少 三 項 )
4. 設 計 「 無 人 機 水 樣 採 集 系 統 」 時 , 涉 及 哪 四 方 面 的 工 作 分 配 ?
( 圖 三 )
5. 右 圖 ( 圖 二 ) 所 示 為 「 低 重 心 雙 體 船 箱 」 水 上 降 落 系 統 設 計 。
該 設 計 不 能 成 功 起 飛 的 可 能 原 因 是 什 麼 ?
6. 右 圖 ( 圖 三 ) 所 示 為 一 個 「 高 重 心 雙 膠 樽 」 水 上 降 落 系 統 設 計 。
它 的 飛 行 表 現 穩 定 , 浮 力 也 理 想 。 該 設 計 的 隱 憂 是 什 麼 ?
7. 在 Mavic Air 上 安 裝 「 無 人 機 水 樣 採 集 系 統 」, 涉 及 什 麼 載 重
部 件 ? ( 最 少 三 項 )
226
360 Servo Motor Connection & Tuning
5. Learning & Teaching (Phase 1)
227
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Design Your
Drone Arm!
228
System Design
( 系 統 設 計 )
( 水 樣 本 採 集 程 序 ) Drone
Water
Sampling
Protocols
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Payload
Capacity
( 無 人 機 負 載 能 力 )
Machine
Design
Coding
Control
( 機 械 設 計 )
Water Quality
Analysis ( 水 質 分 析 )
( 編 程 控 制 )
229
Mark I
( 低 重 心 雙 體 船 箱 )
Mark III
( 高 重 心 串 型 發 泡 膠 球 )
Mark V
( 高 重 心 闊 底 雙 1.5L 膠 樽 )
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Mark VII
( 低 重 心
大 發 泡 膠 基 球 )
13 Nov
15 Nov
26 Nov
28 Nov
14 Nov
23 Nov
26 Nov
28 Nov
Mark II
( 低 重 心 雙 柱 狀 發 泡 膠 )
Mark IV
( 高 重 心 雙 1.5L 膠 樽 )
Mark VI
( 低 重 心 1.5 層
串 型 發 泡 膠 球 )
Mark VIII
( 低 重 心 柱 軸
發 泡 膠 基 球 )
230
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Mark I
( 低 重 心 雙 體 船 箱 )
Mark VIII
( 低 重 心 柱 軸
發 泡 膠 基 球 )
Mark II
( 低 重 心
雙 柱 狀 發 泡 膠 )
Mark VII
( 低 重 心
大 發 泡 膠 基 球 )
231
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Mavic Air 的 特 性 和 限 制
● 不 可 濕 水 !
● 機 底 有 測 高 感 應 器
● 載 重 ~ 200g
● 螺 旋 槳 覆 蓋 大 部 份 機 背 面 積
● 昇 力 與 機 底 空 間 大 小 有 關
● 機 身 前 輕 後 重
● 螺 旋 槳 風 力 強 勁
232
5. Learning & Teaching (Phase 1)
考 核 一 :
浮 水 系 統 固 定 測 試
考 核 二 : 浮 水 能 力 測 試 ( 無 人 機 + 負 重 200g)
考 核 三 : 飛 行 穩 定 性 測 試 ( 不 載 重 )
考 核 四 :
考 核 五 :
考 核 六 :
考 核 七 :
micro:bit 編 程 無 線 搖 控 機 械 臂 運 作 測 試
機 械 臂 採 樣 及 吊 重 測 試
系 統 飛 行 及 機 械 臂 操 作 測 試
系 統 水 上 降 落 及 起 飛 測 試
233
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 x 環 境 科 學 (Drone x Environmental Science)]
9:30 – 9:50 林 村 河 的 地 理 環 境 及 基 本 現 況
RY
9:50 – 10:40 河 溪 水 質 及 檢 驗
朱 子 泳 博 士
10:50 – 11:00 無 人 機 水 樣 採 集 任 務 的 考 核 要 求
RY
11:00 – 12:30 無 人 機 水 樣 採 集 系 統 優 化 及 乾 地 測 試
RY,AH,CY, 布 生
1:45 – 2:15 系 統 組 合 及 控 制 員 ( 機 、 臂 ) 選 拔
RY,LO,AH,CY, 布 生
2:15 – 2:30 水 池 採 樣 測 試
RY,LO,AH,CY, 布 生
2:30 – 2:45 出 發 前 最 後 準 備
AH,CY
2:45 – 3:00 前 往 林 村 河 採 樣 地 點
3:00 – 3:30 水 樣 採 集 實 驗 (30mins) AH,LO,CY
3:30 – 3:45 回 校
3:55 – 4:30 水 質 分 析 及 總 結
RY
234
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 08 -- 無 人 機 x 環 境 科 學 )
本 堂 討 論 問 題 :
( 圖 二 )
5. Learning & Teaching (Phase 1)
( 圖 一 )
1. 林 村 河 的 起 點 和 終 點 位 於 什 麼 地 方 ?
2. 參 考 右 圖 ( 圖 一 ) 林 村 河 在 流 出 大 海 之 前 , 會 先 與 哪 一 條 河 匯 合 ?
3. 環 保 署 抽 取 河 水 檢 驗 後 , 將 水 質 分 成 哪 五 個 級 別 ?
4. 參 考 右 圖 ( 圖 二 ), 環 保 署 在 林 村 河 共 設 有 多 少 個 水 質 監 測 站 ?
5. 河 水 樣 本 中 的 大 腸 桿 菌 含 量 與 水 質 有 什 麼 關 係 ?
6. 除 了 大 腸 桿 菌 含 量 外 , 今 堂 還 介 紹 了 哪 幾 個 常 用 的 河 水 質 素 指 標 ?
7. 河 溪 對 香 港 而 言 有 什 麼 重 要 性 ?
8. 右 圖 ( 圖 三 ) 所 示 本 港 哪 一 條 河 溪 的 出 口 ?
9. 下 圖 ( 圖 四 ) 所 示 的 儀 器 可 用 以 檢 測 河 水 樣 本 的 什 麼 特 性 ?
( 圖 四 )
( 圖 三 )
10. 「TDS」 是 什 麼 意 思 ?TDS 數 值 的 高 低 與 河 水 水 質 有 什 麼 關 係 ?
235
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Application of Drones in
Environmental Monitoring
Glacial Modelling
River & Flood Assessment
Coastal Erosion Tracking
Species Identification
Population Assessments
236
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Hong Kong a u t h o r i t i e s set to ramp
up f i g h t a g a i n s t a i r p o l l u t i o n f r o m s h i p s
by f l y i n g d r o n e s to m o n i t o r e m i s s i o n s .
30 Jan, 2019
Hong Kong environmental inspectors will take
to the skies to police the city’s waters with drones
to help enforce a new law requiring ships to burn
cleaner marine fuels.
The sensor-equipped drones designed by the
HKUST will be flown into smoke plumes spewed
from ships to conduct real-time measurements
mainly of sulphur dioxide emissions.
237
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Drone-assisted
Water Sampling
an effective means of
collecting water samples for
water quality monitoring and
marine conservation in
coastal areas at a low cost.
238
5. Learning & Teaching (Phase 1)
239
5. Learning & Teaching (Phase 1)
大 腸 桿 菌
(E. coli)
大 腸 桿 菌 含 量 越 高 表 示
受 糞 便 污 染 的 程 度 越 大
2017 年 林 村 河 及 大 埔
河 水 質 監 測 數 據 總 結
240
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 x 創 業 (Drone x Entrepreneurship)]
9:30 – 9:45 環 境 科 學 ( 續 ) --- 水 質 檢 測 :TDS 及 濁 度
RY
9:45 – 9:50 Lesson 01 – 08 總 結
RY
9:50 – 10:25 手 勢 操 控 , ActiveTrack 及 FPV 體 驗
RY,AH
10:35 – 10:55 FPV、 小 型 無 人 機 (Tello) 遊 戲 及 實 習
RY,AH
10:55 – 11:05 發 展 無 人 機 創 業 機 會 的 可 能 性
RY
11:15 – 12:00 Marketing Strategy YEUNG
12:00 – 12:15 10-min Planning RY
12:15 – 12:25 無 人 機 創 業 企 劃 方 案 要 求
RY
12:25 – 12:30 無 人 機 の 最 後 一 課 (16/02) RY
241
5. Learning & Teaching (Phase 1)
無 人 機 ◎ 跨 學 科 ◎ 創 意 學 習 ◎ 實 驗 計 劃
(Lesson 09 -- 無 人 機 x 創 業 )
( 圖 一 )
本 堂 討 論 問 題 :
1. 右 圖 ( 圖 一 ) 所 示 的 儀 器 可 用 以 檢 測 河 水 樣 本 的 什 麼 特 性 ?
( 圖 二 )
2. 「TDS」 是 什 麼 意 思 ?TDS 數 值 的 高 低 與 河 水 水 質 有 什 麼 關 係 ?
3. 什 麼 物 質 會 增 加 水 的 導 電 性 ?
4. 右 圖 ( 圖 二 ) 的 micro:bit 裝 置 運 用 什 麼 原 理 來 檢 測 河 水 樣 本 的 濁 度 (Turbidity)?
5. 參 考 下 圖 的 編 程 , 當 中 的 變 數 「transmittance」 是 什 麼 意 思 ?
6. 在 「 無 人 機 。 跨 學 科 。 創 意 學 習 。 實 驗 計 劃 」 的 課 程 中 , 包 括 哪 12 項
主 要 內 容 ?
7. 助 理 市 場 經 理 (Assistant marketing manager) 的 主 要 工 作 是 什 麼 ?
8. 進 行 市 場 營 銷 (marketing) 需 考 慮 哪 四 項 因 素 ?
242
TDS = Total Dissolved Solid
( 水 中 總 溶 解 性 物 質 的 濃 度 )
5. Learning & Teaching (Phase 1)
• 純 水 是 絕 緣 體 。
• 河 水 中 含 無 機 鹽 ( 例 : 鎂 鹽 、 鈣 鹽 ),
所 以 河 水 具 輕 微 導 電 性 。
• 當 河 水 中 的 無 機 鹽 越 多 , 水 的
電 導 率 就 越 高 。
• 但 TDS 並 不 能 直 接 反 映 水 質 的 好 壞 。
• TDS 數 值 並 不 反 映 水 中 細 菌 和 病 毒 等
有 害 物 質 含 量 。
243
Micro:bit 濁 度 測 量 儀
(Turbidity Meter)
5. Learning & Teaching (Phase 1)
244
?5. Learning & Teaching (Phase 1)
RIASEC
帶 來 的 啟 示 …
245
5. Learning & Teaching (Phase 1)
• 活 動 宣 傳 ?
• 慶 典 表 演 ?
• 科 技 教 育 ?
• 旅 遊 推 廣 ?
• 遊 戲 競 技 ?
• 團 隊 訓 練 ?
• 復 康 醫 療 ?
• 高 架 維 修 ?
• 環 境 檢 測 ?
• 建 築 檢 查 ?
246
5. Learning & Teaching (Phase 1)
https://www.droneii.com/drone-applications-2019
247
5. Learning & Teaching (Phase 1)
https://www.droneii.com/drones-and-thecoronavirus-from-crisis-to-opportunity
248
5. Learning & Teaching (Phase 1)
249
5. Learning & Teaching (Phase 1)
250
5. Learning & Teaching (Phase 1)
[ 無 人 機 創 業 企 劃 (Drone Entrepreneur Proposals)]
9:30 – 9:45 無 人 機 課 程 總 結
RY
9:45 – 10:00 RIASEC 帶 來 的 啟 示
RY
10:10 – 10:35 S1, S2 企 劃 匯 報 GUEST
10:45 – 11:15 S3, S4 企 劃 匯 報 GUEST
11:25 – 11:45 課 程 評 核 、 檢 討 問 卷 及 最 後 課 業
RY
11:45 – 12:00 頒 發 獎 項 及 修 業 證 書
GUEST, RY
12:00 – 12:30 大 食 會
AH, RY
251
5. Learning & Teaching (Phase 1)
Lesson 10
Entrepreneur
Proposal
Presentation
252
5. Learning & Teaching (Phase 1)
藥 物 送 遞 及
樣 本 回 送
(Drug Delivery)
跨 海 大 橋 及
高 架 路 軌 檢 查
(Bridge Inspection)
清 潔 玻 璃
外 牆 服 務
(Glass Curtain
Wall Cleaning)
樹 木 普 查 護 樹
監 控 及 雀 鳥 保 育
(Tree Care &
Conservation)
253
專 家 意 見
5. Learning & Teaching (Phase 1)
S1: 標 本 通 常 只 有 一 個 , 如 果
無 人 機 有 意 外 就 有 機 會 失
去 了 唯 一 的 標 本 。
通 常 病 人 出 院 時 已 拿 取 所
有 藥 物 。
對 獨 居 或 患 有 認 知 障 礙 的
病 人 來 說 , 無 人 機 能 夠 作
提 示 作 用 。 ( 現 職 醫 院 護 士 )
S2: 無 人 機 監 測 其 實 政 府 ( 木 土
工 程 處 ) 都 有 做 , 可 能 不 算
太 創 新 , 但 正 因 如 此 , 證 明
這 概 念 是 可 行 的 。
( 土 木 工 程 師 )
S3: 外 國 有 用 UAV, 快 捷 方 便 ,
省 卻 人 親 身 上 樹 的 時 間 。 然 而 香 港 的
樹 木 都 較 擠 迫 ,UAV 能 否 從 樹 枝 間 飛
行 ?
( 香 港 註 冊 樹 藝 師 )
S4: 現 時 的 無 人 機 難 以 對 窗 戶 造 成
足 夠 壓 力 , 抹 布 與 窗 戶 難 充 分
接 觸 , 抺 窗 效 率 會 較 低 。
但 與 抹 窗 機 器 人 比 較 , 飛 行 器
的 彈 性 更 高 , 不 過 可 能 需 要 改
裝 設 計 , 提 升 抹 窗 效 率 。
( 中 大 工 程 系 畢 業 生 )
254
師 姐 的 話
5. Learning & Teaching (Phase 1)
好 可 惜 今 天 來 不 到 見 證 , 但 你 們 只 是 在 中 學 階 段 已 能 合
作 完 成 這 個 大 project, 真 的 很 厲 害 !
不 要 少 看 你 們 在 這 課 程 中 曾 經 發 問 、 嘗 試 和 發 現 的 東 西 ,
這 是 一 種 不 論 你 將 來 在 什 麼 地 方 發 展 , 都 畢 生 受 用 的 能 力 與
經 驗 。
願 你 們 繼 續 保 有 這 顆 好 奇 心 與 不 怕 失 敗 的 熱 誠 !
Proud of all of you!
朱 葆 婷 校 友
255
師 兄 的 話
5. Learning & Teaching (Phase 1)
雖 然 我 唔 能 夠 出 席 , 但 睇 左 大 家 嘅 創 意 之 後 , 我 都
有 小 小 想 法 同 大 家 分 享 。
首 先 我 覺 得 大 家 對 無 人 機 嘅 應 用 已 經 有 深 層 次 嘅 理
解 , 每 組 嘅 想 法 都 好 好 可 以 幫 助 到 唔 同 層 面 嘅 人 。 而 我 個
人 印 象 最 深 刻 係 抹 窗 , 因 為 剛 剛 新 年 大 掃 除 媽 媽 會 伸 手 出
窗 外 抹 窗 , 而 成 件 事 係 好 危 險 。 如 果 有 左 呢 D 技 術 就 可 以
減 低 事 故 同 令 家 人 安 心 。
256
師 兄 的 話 ( 續 )
5. Learning & Teaching (Phase 1)
科 技 日 新 月 異 對 於 呢 一 句 說 話 , 可 能 大 家 仲 未 有 深 刻
嘅 體 會 。 我 體 會 最 深 嘅 係 由 電 腦 未 被 普 及 , 到 智 能 手 機 以
及 往 後 種 種 嘅 新 科 技 , 每 每 新 事 物 嘅 出 現 , 我 都 可 以 係 腦
入 面 描 繪 出 未 來 世 界 嘅 新 景 象 。
最 後 我 相 信 大 家 學 到 嘅 , 唔 只 係 無 人 機 相 關 嘅 技 術 同
應 用 。 憑 著 對 新 科 技 嘅 興 趣 / 好 奇 心 , 以 及 對 身 邊 事 物 嘅
關 注 , 透 過 熟 習 , 改 良 「 解 決 問 題 的 模 式 」, 將 來 需 要 面
對 難 題 時 可 以 應 用 返 今 日 所 學 到 嘅 東 西 。
謝 效 江 校 友
257
課 程 檢 討 (Google Form) 結 果
5. Learning & Teaching (Phase 1)
258
5. Learning & Teaching (Phase 1)
259
Students’ Response
5. Learning & Teaching (Phase 1)
> 80%
260
同 意 + 非 常 同 意 %
5. Learning & Teaching (Phase 1)
100
90
80
70
60
100%
100%
100%
100%
50
40
100%
100%
30
20
<70%
10
100%
0
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10Q11Q12Q13Q14Q15Q17Q18Q19Q20
問 卷 題 號
261
Q.16 請 選 出 你 最 喜 歡 的 五 次 無 人 機 課 堂 :
5. Learning & Teaching (Phase 1)
L10:RIASEC、 無 人 機 創 業 企 劃 方 案 匯 報 、 無 人 機 課 程 整 合 及 總 結
L09:TDS 及 濁 度 測 量 、 手 勢 操 控 , 智 慧 跟 隨 及 FPV 體 驗 、 小 型 無 人 機 …
L08: 林 村 河 地 理 環 境 及 基 本 現 況 、 水 樣 採 集 任 務
L07:360 伺 服 電 機 編 程 控 制 、 無 人 機 水 樣 採 集 系 統
L06:Micro:bit 編 程 : 燈 號 、 光 / 溫 度 測 量 、 無 線 測 量 傳 訊 、180 電 機 編 …
L05: 三 角 函 數 與 區 域 測 量 、 無 人 機 於 測 量 業 的 應 用 、 三 維 立 體 掃 瞄 技 …
L04:Tello Edu 進 階 編 程 飛 行 、 無 人 機 編 程 與 多 邊 形 方 程 、 三 角 函 數 與 …
L03: 航 拍 技 巧 、 分 組 飛 行 實 習 (2)、 基 礎 編 程 概 念 、DroneBlocks 編 程 …
L02: 無 人 機 飛 行 安 全 事 項 、 無 人 機 駕 駛 技 巧 、 分 組 飛 行 實 習 (1)
L01: 無 人 機 科 技 發 展 的 歷 史 、 無 人 機 科 技 介 紹 及 示 範 、 無 人 機 的 近 代 應 …
0 2 4 6 8 10 12 14
262
Lesson 12: Field Experiment (Clear Water Bay)
263
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Drone Water Sampling … HOW?
264
• Engineering Design of
Drone-assisted Surface
Water Sampling System
6. Learning & Teaching (Phase 2)
265
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Drone
Water
Sampling
System
Water Landing Model – Type 1 (Bimotor)
Water Landing Model – Type 2 (Unimotor)
Hanging Basket Model – Type 1 (Uniarm)
Hanging Basket Model – Type 2 (Triarm)
Engineering Design of
Drone-assisted
Surface Water Sampling System
Water Sampling
& Analysis
(Sea Water & River Water)
TDS
TD
NO3-N
266
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Phase 2: Engineering Project
Design of the Drone-assisted
Surface Water Sampling System
• Thanks to the appreciable reliability of
drone technology, UAVs have played an
active role in environmental research and
marine conservation.
• Making a drone-assisted surface water
sampling device was decided on as an
exciting STEAM task for students in the
second phase of the programme.
267
第 二 階 段 :
無 人 機 水 樣 採 集 系 統 設 計
6. Learning & Teaching (Phase 2)
本 組 成 員 參 與 學 校 的 「 無 人 機 。 跨 學 科 。 創 意
學 習 。 實 驗 計 劃 」, 學 習 無 人 機 飛 行 原 理 、 操 控 技 巧 、
編 程 飛 行 、 區 域 測 量 和 創 業 企 劃 等 單 元 , 並 透 過 編 程
及 伺 服 電 機 機 械 設 計 , 製 作 水 樣 本 採 集 裝 置 。
完 成 36 小 時 的 跨 學 科 STEAM 課 程 後 , 本 組 計 劃
運 用 所 學 知 識 , 研 發 配 備 micro:bit 編 程 裝 置 的 無 人
機 , 期 望 可 以 發 展 出 一 套 方 便 可 靠 、 危 險 性 低 且 成 本
低 廉 的 「 無 人 機 地 表 水 樣 本 採 集 系 統 」, 為 海 洋 生 態
保 育 提 供 更 豐 富 的 水 質 科 學 數 據 。
268
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Designs were suggested :
Hanging Basket Model
• “Water Landing Model”
• “Hanging Basket Model”
Both devices were equipped with a micro:bit coded
remote-controlled water collecting arm.
The uplifting force
was greatly weakened
due to the unstable
air current turbulence
produced underneath.
The swirling hanging basket
was highly unstable and was
not that successful in the
water sampling process.
Water Landing Model
269
6. Learning & Teaching (Phase 2)
本 組 計 劃 以 具 GPS 定 位 及 避 障 功 能 的 小 型 四 軸 無 人 機 為 基 礎 ,
研 發 一 套 可 執 行 水 樣 採 集 任 務 的 無 人 機 系 統 。 在 設 計 過 程 中 :
• 須 避 免 無 人 機 意 外 入 水 , 並 要 測 試 安 全 飛 行 的 負 載 上 限 ; 及
• 採 水 臂 不 可 遮 擋 視 覺 感 應 器 , 以 免 防 碍 飛 行 定 位 及 避 障 性 能 。
水 降 式 採 水 系 統
(Water Landing Sampling System)
吊 籃 式 採 水 系 統
(Hanging Basket Sampling System)
270
水 降 式 採 水 系 統
(Water Landing Sampling System)
6. Learning & Teaching (Phase 2)
水 降 式 設 計
預 期 可 讓 無 人 機 降 落 於 水 面 , 以 機 械 臂 採 集 水 樣 後 ,
從 水 面 起 飛 回 航 。 然 而 :
❑ 挑 戰 1: 小 心 設 定 浮 水 基 底 的 形 狀 及 體 積 , 以
提 供 足 夠 的 浮 力 , 但 是 機 體 不 得 靠 貼
水 面 , 而 重 心 又 不 能 過 高 , 增 加 水 上
傾 側 和 反 機 風 險 。
❑ 挑 戰 2: 螺 旋 槳 產 生 向 下 的 氣 流 被 浮 水 基 底 擾
亂 , 令 昇 力 大 大 減 弱 , 令 無 人 機 出 現
動 力 飽 和 甚 至 不 能 起 飛 的 情 況 。
271
水 降 式 採 水 系 統
(Water Landing Sampling System)
6. Learning & Teaching (Phase 2)
272
Water Landing Models
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Mark II Mark IV Mark VI
Mark VIII
Mark X
Mark I Mark III Mark V
Mark VII
Mark IX
273
6. Learning & Teaching (Phase 2)
• Water Landing?
(Consideration of Density)
1.25L Bottle
• Larger Volume
• Lower Mass
Lower Density
Positioning of the Landing Base?
Aluminium Bar
274
• Water Landing?
(Consideration of Density)
Bamboo Stick
Foam Ball
Bamboo Stick
275
• Water Landing Model – Type 1 (Bimotor)
Water Collecting Arm
Robotic Control Unit
Water Landing Base
276
Sampling Bottle
(10ml)
Servo Motor
(FS90R)
Micro:bit
(on servo driver board)
Wooden Stick
Foam Bowl
Foam Ball
Aluminium Strip
Foam Block
277
278
• Water Landing Model – Type 2 (Unimotor)
Micro:bit
(on servo driver board)
Wooden Stick
Foam Bowl
Sampling Bottle
(10ml)
Servo Motor
(FS90R)
Aluminium Bar
Foam Ball
Bamboo Stick
279
280
6. Learning & Teaching (Phase 2)
吊 籃 式 採 水 系 統
(Hanging Basket Sampling System)
吊 籃 式 設 計
以 長 索 懸 吊 裝 有 採 水 臂 的 吊 籃 在 無 人 機 上 。 在 水 面 上 空 放 下
採 水 臂 採 樣 後 , 收 起 採 水 臂 回 航 。 此 設 計 負 載 較 輕 , 且 不 用
在 水 面 降 落 , 減 去 因 湧 浪 導 致 機 身 入 水 的 風 險 。 不 過 :
❑ 挑 戰 : 螺 旋 槳 向 下 產 生 的 氣 流 令 吊 籃 強 烈 旋 擺 , 難
讓 採 水 臂 穩 定 地 收 集 水 樣 。
❑ 改 良 1: 改 用 2m 吊 索 可 使 吊 籃 遠 離 螺 旋 槳 以 減 低 旋 擺 。
❑ 改 良 2: 將 採 水 臂 增 至 三 個 , 改 善 吊 籃 平 衡 , 亦 增 加 採 集
水 樣 本 的 體 積 。
281
6. Learning & Teaching (Phase 2)
吊 籃 式 採 水 系 統
(Hanging Basket Sampling System)
282
• Hanging Basket Model – Type 1 (Uniarm)
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Micro:bit
(on servo driver board)
Foam Cover
Foam Box
Sampling Bottle
(10ml)
Wooden Stick
283
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Servo Motor
(SG90)
284
• Hanging Basket Model – Type 2 (Triarm)
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Foam Bowl
Micro:bit
(on servo driver board)
Servo Motor
(SG90)
Wooden Stick
Sampling Bottle
(10ml)
285
6. Learning & Teaching (Phase 2)
286
6. Learning & Teaching (Phase 2)
3D printed
Landing Gear
with Hook
287
6. Learning & Teaching (Phase 2)
288
6. Learning & Teaching (Phase 2)
289
6. Learning & Teaching (Phase 2)
290
6. Learning & Teaching (Phase 2)
海 洋 保 育 的 後 援 科 技 : 無 人 機 地 表 水 樣 本 採 集 系 統
(Technology for Marine Conservation: Drone-assisted Surface Water Sampling System)
透 過 有 效 的 水 質 監 控 以 減 少 海 水 污 染 , 是 保 護 海 洋
生 態 環 境 的 重 要 一 環 。 本 組 的 STEM 行 動 項 目 提 出 了 善
用 無 人 機 科 技 的 建 議 , 發 展 更 節 省 人 力 和 合 乎 成 本 效 益
的 自 動 化 水 樣 採 集 方 法 。 尤 其 是 發 展 中 國 家 , 更 需 要 高
效 監 察 科 技 及 健 全 環 保 法 律 制 度 , 方 可 有 望 抗 衡 日 益 嚴
重 的 海 洋 污 染 問 題 。
整 全 的 水 質 數 據 有 助 呈 現 海 洋 的 狀 態 全 貌 , 亦 能 夠 支 援 監 察
海 洋 污 染 物 的 濃 度 , 促 進 海 洋 環 境 及 物 種 保 育 研 究 。 願 本 組 的 研
究 和 實 驗 活 動 能 夠 喚 起 大 眾 對 海 洋 保 育 的 關 注 , 留 意 人 類 活 動 對
海 洋 生 境 的 影 響 , 一 起 守 護 健 康 的 海 洋 生 物 食 物 鍵 和 珍 貴 的 地 球
海 洋 資 源 。
291
6. Learning & Teaching (Phase 2)
跟 傳 統 監 測 船 採 集 水 樣 的 方 式 比 較 , 以 無 人 機 進 行 採 樣 具 備 多 個 優 點 , 例 如 涉 及 的 人 力 成 本 較 低 , 機 動 性 高
但 耗 用 能 源 較 少 , 保 養 維 修 費 用 相 對 低 廉 , 對 海 洋 生 物 的 騷 擾 程 度 低 , 而 且 沒 有 海 上 航 道 的 限 制 , 可 採 樣 的 範 圍 較
大 。 此 外 , 航 拍 測 量 和 人 工 智 能 等 技 術 漸 趨 普 及 , 無 人 機 能 夠 遵 循 預 先 編 定 的 飛 行 路 線 自 動 往 返 。 相 關 技 術 亦 可
應 用 於 發 展 自 動 化 水 樣 採 集 , 讓 無 人 機 按 指 示 完 成 多 個 定 點 採 樣 , 甚 或 進 行 自 動 海 洋 巡 邏 , 辨 識 顏 色 或 溫 度 異 常 的
水 域 , 即 時 進 行 航 拍 記 錄 並 收 集 樣 本 , 進 一 步 實 現 高 效 率 的 自 動 化 無 人 機 海 洋 水 質 檢 測 和 污 染 源 監 控 流 程 。
292
無 人 機 水 樣 採 集 及 水 質 分 析
(Drone-assisted Surface Water Sampling & Testing)
6. Learning & Teaching (Phase 2)
清 水 灣
(CLEAR WATER BAY)
團 隊 計 劃 嘗 試 使 用 該 系 統 到 本 港 多 處
水 域 進 行 採 水 試 作 實 驗 , 具 體 測 試 系 統 在
不 同 風 力 和 水 流 情 況 下 的 操 作 表 現 , 實 證
項 目 的 可 行 性 。
首 次 試 作 實 驗 於 香 港 科 技 大 學 (HKUST)
旁 邊 的 石 灘 進 行 。
當 日 早 上 天 氣 良 好 , 岸 邊 風 力 不 少 ,
不 時 出 現 白 頭 湧 浪 。 然 而 , 無 人 機 飛 行 穩
定 , 吊 籃 旋 擺 幅 度 輕 微 , 遙 控 機 械 臂 操 作
良 好 , 順 利 採 得 水 樣 本 作 分 析 。
293
6. Learning & Teaching (Phase 2)
系 統 先 後 兩 次 成 功 飛 往 離 岸 十 多 米 外 的 水 域 取 得
西 貢 清 水 灣 海 水 樣 本 , 初 次 實 現 了 無 人 機 地 表 水 樣 本
採 集 。
經 試 劑 和 儀 器 量 度 後 , 顯 示 樣 本 含 約 200mg/L
碳 酸 鈣 ( 反 映 水 硬 度 ) 和 超 過 999mg/L 的 總 溶 解 固 體
( 反 映 鹽 度 ), 但 當 中 未 有 發 現 硝 酸 鹽 氮 ( 反 映 污 染 程 度 ),
顯 示 樣 本 水 質 良 好 。
294
6. Learning & Teaching (Phase 2)
無 人 機 水 樣 採 集 及 水 質 分 析
(Drone-assisted Surface Water Sampling & Testing)
第 二 次 實 驗 地 點 為 學 校 附 近 的
林 村 河 錦 和 橋 。 當 天 (19/3) 天 氣 良
好 , 河 邊 風 力 不 強 , 無 人 機 成 功 於
河 道 排 水 口 取 得 樣 本 。
林 村 河
(LAM TSUEN RIVER)
適 逢 潮 漲 , 吐 露 港 海 水 流 入 林 村
河 與 淡 水 混 合 , 提 高 了 河 水 的 碳 酸
鈣 和 總 溶 解 固 體 濃 度 --- 測 試 數 據 顯
示 碳 酸 鈣 和 總 溶 解 固 體 濃 度 分 別 為
100 mg/L 和 680 mg/L。
295
5. Learning & Teaching (Phase 2)
此 外 , 試 劑 測 得 樣 本 含 約
2mg/L 硝 酸 鹽 氮 , 顯 示 林 村 河
樣 本 水 質 略 遜 於 清 水 灣 。
不 過 , 根 據 美 國 國 家 環 境 保
護 局 (EPA) 的 水 質 標 準 , 硝 酸 鹽
氮 的 最 大 污 染 物 容 許 濃 度 (MCL)
為 10mg/L, 即 按 照 硝 酸 鹽 氮 濃
度 而 言 , 林 村 河 樣 本 水 質 仍 屬 理
想 水 平 。
296
Water Quality
Analysis
Water Test Kit
(Nitrates, TH, COD)
6. Learning & Teaching (Phase 2)
TDS
(Total Dissolved Solid)
Micro:bitTurbidity Meter
297
6. Learning & Teaching (Phase 2)
水 樣 採 集 及 水 質 分 析 1,2
(Drone-assisted Surface Water Sampling & Testing)
298
6. Learning & Teaching (Phase 2)
The First Ocean Park International STEAM Education Conference 2019
(Paper Accepted, 04 Apr., 2019)
A Finnish Interdisciplinary Approach to STEAM Learning:
Drone-assisted Surface Water Sampling
While many drone-related learning activities such as drone-racing and
drone-making are being reported, pedagogical models connecting drones
to STEAM learning are limited. Hence, a pilot scheme called “Applications
of Drones in Interdisciplinary Learning & Entrepreneurship Education” was
launched, aiming to develop a cross-curricular framework of drone-based
learning in the context of secondary education. A Finnish interdisciplinary
approach was adopted to cultivate students’ transversal
competences by integrating knowledge of aerophysics, trigonometry, coding
and engineering design under the theme of drone technology.
299
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Thanks to the appreciable reliability of drone
technology, the unmanned aerial vehicles (UAV)
have played an active role in environmental
research and marine conservation. Surface water
sampling and water analysis, in particular, came to
our attention because drone-assisted water
sampling could be an effective way to
monitor water quality and pollution sources
at a low cost. Making a drone-assisted surface
water sampling device was decided on as an
exciting STEAM task for students in the second
phase of the programme.
300
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Students acquired skills through
hands-on experiential learning and
applied what they learnt to design a
drone-assisted surface water sampling
system which offers an effective means of
collecting water samples for water quality
monitoring and marine conservation in
coastal areas. Cooperating with educators
from the HKUST, students will later conduct
trial experiments to collect sea water
samples which will then be analyzed at the
university laboratories.
301
Encouraged to learn from failure, the students eventually
6. Learning & Teaching (Phase 2)
invented an innovative tri-armed hanging drone-assisted water
sampling system. The novel contraption was proved to be
effective preliminarily by sea water sampling trials conducted at Clear
Water Bay. The water collected will then be examined at the HKUST
chemistry laboratories.
Micro:bit Remote
Arm Controller
Monitoring Drone
Tri-armed Hanging Basket
Sampling Drone
302
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Knowledge and skills were studied by crossing the boundaries between science, mathematics, information
technology, engineering and entrepreneurship, meanwhile 21st century skills like technology literacy,
collaboration and creativity were also developed. The course evaluation revealed that all the learners showed
positive attitudes towards the engineering tasks and agreed that their STEAM literacy had been
considerably fostered through the scheme.
303
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Development of Drone (UAV) Water Sampling Technology
…. to conduct in situ measurements of electrical conductivity
(EC), pH, dissolved oxygen (DO), and temperature, and collect
water samples simultaneously at different depths using an
unmanned aerial vehicle (UAV). The UAV system consists of a
hexacopter, water sampling cartridges (WSC), and a sensor
node. Payload capacity and endurance of the UAV were
determined using an indoor test station.
304
6. Learning & Teaching (Phase 2)
305
6. Learning & Teaching (Phase 2)
Source:
Science of the Total Environment
670 (2019)
Over the last decade, advancement in drone
technology has seen the development of
drone-assisted water sampling payloads
resulting in the ability to conduct water
sampling and retrieve physico-chemical data
from aquatic ecosystems. The application of
drones in this context provides the potential
to fulfil some aspects of the biological and
physico-chemical sampling required to meet
large-scale water sampling programmes in a
safer, efficient and more cost-effective manner.
306
NXTEducator Summit in Taipei
307
Exposure
&
Opportunities
Learning & Teaching Expo
Ednovation
Fest
Global Spotlight on
Employability Skills
7. Presentation & Sharing
NXTEducator
Summit
Professional
Development
@ Jyvä skylä
Proposal
Presentation
@ CHW
i-Journey
Fair
NXTEducator Global
Educational
Innovation Awards
Ocean Park
International
STEAM Education
Conference
Sharing
(Shantou Guangha
Private School)
Sharing
@ CALFSS
Report
Submission
to
Prof.
Heikkinen
Interview
(Sing Tao)
Tai Po Inno Expo
Interview (HundrED, Finland)
308
7. Presentation & Sharing
賽 馬 會 不 一 樣
教 育 節
30/11/2019
06/03/2019
迦 密 愛 禮 信 中 學
STEM Week 交 流
21/09/2019
22/06/2019
14/12/2018
迦 密 聖 道 中 學
(CHWSS)
i-Journey
Fair ( 教 育 局 )
學 與 教 博 覽
海 洋 公 園 STEAM
教 育 國 際 會 議
創 科 @ 大 埔
17-18/02/2019
01/03/2019
i-Journey 分 享
( 教 育 局 )
學 與 教 博 覽
(14/12/2018)
創 科 @ 大 埔
(17-18/02/2019)
迦 密 愛 禮 信 中 學
STEM Week
(06/03/2019)
汕 頭 私 立 廣 廈 學 校 交 流
(23/01/2019)
教 育 局 i-Journey
課 程 設 計 分 享
(01/03/2019)
海 洋 公 園 STEAM
教 育 國 際 會 議
(22/06/2019) 教 育 局 i-Journey Fair
(21/09/2019)
芬 蘭 HundrED 訪 問
(30/09/2019)
賽 馬 會 不 一 樣 教 育 節
(30/11/2019)
NXTEducator
全 球 教 育 創 新 大 賞
(11/12/2019)
星 島 日 報 教 育 版 訪 問
(20/01/2020)
文 匯 報 教 育 版 訪 問
(01/05/2019)
教 育 局 中 學 校 本
課 程 發 展 組 分 享
(24/10/2019)
Global Spotlight on
Employability Skills
(10/12/2019)
教 育 局 i-Journey Hub
(16/12/2019)
309
Proposal Presentation
in Jyväskylä
7. Presentation & Sharing
Presentation in CHW
Lesson Observation (Prin. Joseph K P Kung, Mr. S W Yeung)
310
7. Presentation & Sharing
學 與 教 博 覽
2018
Application of Drones in
Interdisciplinary Learning and
Entrepreneurship Education
無 人 機 在 跨 學 科 學 習 及 創 新 教 育 上 的 應 用
311
7. Presentation & Sharing
無 人 機 能 否 成 為
有 效 教 具 , 提 升 學
生 的 科 學 學 習 素 養
和 解 決 困 難 能 力 ?
Sharing (Shantou Guangha Private School)
汕 頭 私 立 廣 廈 學 校 師 生 分 享 交 流
◆ 無 人 機 科 技
◆ 教 學 應 用 : 使 用 無 人 機 收 集 數 據
◆ 無 人 機 在 「 跨 學 科 」 教 育 上 的 應 用 ?
◆ 無 人 機 學 習 團 隊 介 紹 及 示 範
◆ 跨 學 科 無 人 機 課 程
312
7. Presentation & Sharing
我 加 入 無 人 機 隊 時 剛 剛 升 上 高 中 ,
生 活 開 始 更 加 忙 碌 , 時 間 也 變 得 越 來 越
不 足 夠 , 但 我 當 初 仍 然 選 擇 了 加 入 無 人
機 隊 , 正 是 被 無 人 機 用 途 上 的 多 樣 性 與
發 展 潛 力 所 吸 引 。
無 人 機 的 應 用 層 面 非 常 廣 闊 , 包 括 農
業 、 電 影 業 、 軍 事 等 , 而 我 們 在 這 短 短
36 個 小 時 裏 面 , 學 習 內 容 包 含 了 環 境 科
學 、 工 程 設 計 、 編 程 飛 行 以 及 區 域 測 量
這 些 到 達 大 學 程 度 的 知 識 , 這 種 探 索 未
知 知 識 跟 可 能 性 的 魅 力 , 讓 我 在 短 時 間
内 愛 上 了 無 人 機 。
劉 錦 欣 同 學 [ 中 四 ] 分 享
313
7. Presentation & Sharing
在 無 人 機 課 程 中 的 知 識 在 平 常 學 習
生 活 中 是 很 少 遇 到 的 知 識 , 並 且 是 較 為
深 奧 的 。
例 如 在 第 四 節 課 的 時 候 , 我 們 運 用 了
之 前 數 學 課 上 學 習 到 的 三 角 學 , 計 算 無
人 機 的 視 角 , 利 用 航 拍 照 片 和 高 度 計 算
長 度 。 這 節 課 的 難 度 十 分 的 大 , 令 我 印
象 深 刻 。
余 慕 遠 同 學 [ 中 三 ] 分 享
還 有 最 最 最 最 深 刻 的 就 是 第 八 節 課 ,
因 為 在 這 一 節 課 上 , 我 們 在 挑 戰 在 無 人
機 上 做 浮 水 裝 置 或 者 吊 廂 裝 置 …
314
7. Presentation & Sharing
創 科 @ 大 埔
Tai Po Inno Expo, Science Park
315
7. Presentation & Sharing
Experience Sharing with
the 2 nd cohort i-Journey participants
(SLPD, EDB)
316
Project Sharing
& Taster Lesson
@ STEM Week, CALFSS
無 人 機 課 程 體 驗 及 交 流
( 迦 密 愛 禮 信 中 學 )
317
Interview with
Wenweipo
(Education)
文 匯 報 教 育 版 訪 問
318
7. Presentation & Sharing
A Finnish
Interdisciplinary
Approach to STEAM
Learning:
Drone-assisted Surface
Water Sampling
The First Ocean Park International
STEAM Education Conference 2019
第 一 屆 海 洋 公 園 STEAM 教 育 國 際 會 議
2019
319
7. Presentation & Sharing
The First Ocean
Park International
STEAM Education
Conference 2019
320
7. Presentation & Sharing
Innovations in Education sharing
at “HundrED.org ”
(a hub of global education innovations, Finland)
321
7. Presentation & Sharing
i-Journey Fair
SLPD, EDB
322
7. Presentation & Sharing
芬 蘭 教 育 創 新 組 織
HundrED.org
專 訪
323
7. Presentation & Sharing
Internal Capacity Building,
School-based Curriculum Development
(Secondary) Section,
Education Bureau
324
7. Presentation & Sharing
賽 馬 會 不 一 樣 教 育 節
(Ednovation Fest)
325
Global Spotlight on
Employability Skills
hundrED.org, Finland
7. Presentation & Sharing
326
7. Presentation & Sharing
NXTEducator
全 球 教 育 創 新 大 賞
台 灣 溫 世 仁 文 教 基 金 會
327
7. Presentation & Sharing
328
7. Presentation & Sharing
“The NXTEducator Summit, organized jointly by Sayling Wen Cultural & Educational Foundation
and Finnish-based non-profit education promoter HundrED, selected the seven winners out of
almost 100 entries from 21 countries submitted by Chinese-speaking K12 educators.
329
新 加 坡
7. Presentation & Sharing
台 灣
NXTEducator
全 球 教 育 創 新 大 賞
( 傳 媒 報 導 )
330
7. Presentation & Sharing
台 灣
331
馬 來
西 亞
7. Presentation & Sharing
日 本
332
7. Presentation & Sharing
美 國
馬 來
西 亞
333
7. Presentation & Sharing
i-Journey Hub
SLPD, EDB
334
星 島 日 報
教 育 版 專 訪
7. Presentation & Sharing
335
星 島 日 報 教 育 版
專 題 故 事
7. Presentation & Sharing
336
7. Presentation & Sharing
337
Summary of i-Journey Study Report
7. Presentation & Sharing
338
7. Presentation & Sharing
“iMPACT”
A Fruitful Learning
Experience &
Achievement
in ‘i-Journey’
Compendium of
‘i-Journey’
(1 st Cohort)
339
7. Presentation & Sharing
340
Rovaniemi, Finland
341
MENTOR'S MESSAGES (1)
Professor Hannu Heikkinen, Finnish Institute for Educational Research, University of Jyväskylä, Finland
Dear Yeung Chung Yiu Richard,
8. Enlightenment
Thank you for a very exciting plan and also for your thoughts about the visit in Finland. I must say this sounds
really one of the most innovative and brave plans I have seen.
I was especially excited how you would use drones for studing the specification and checking the field-of-view of a
drone as well as calculating the dimensions of the school playground by using the information provided by the
drone and applying trigonometry. Wow, must I say! I want to be there in your school playground and see how that
happens! I have not used drones to anything however, but after I read your plan the feeling that I do need one
grew stronger.
But anyway, let’s talk more of this when we meet. It remains to be seen to what extent the school experience and
scheduled program will directly support your plan. We don’t have drones in use in the schools, I think. But anyway
I am pretty confident that the experience in Finland will open up new ideas and thoughts about education in
general.
There are differences between our cultures and traditions as well as educational practices and one of them is
surely that in Finland there is a strong tradition of equal and free dialogue between students, teachers, teacher
educators and researchers.Thus, please don’t hesitate to ask me if there is anything in your mind.
6 April, 2018
342
MENTOR'S MESSAGES (2)
Professor Hannu Heikkinen,
Finnish Institute for Educational Research, University of Jyväskylä, Finland
8. Enlightenment
Hi Richard,
I hope you are well and safely back home. I hope you enjoyed the trip!
Today, I just took another look at the video made by you about your statues in the grass of Jyväskylä harbor
as well as our Ruusupuisto building. It gave me good memories of the time we spent together here in
Jyväskylä. Thank you for all those good discussions and your active contribution. The summer has been
warm since then which is not usual. Maybe you brought some of the warmth with you.
I must say I was also very impressed of your presentation of your school project about using drones to
different purposes in education, and especially the maths dimension of it. I hope my initial comments as well
as the feedback after your presentation was useful. However, if you are interested in continuing the
discussion about the project I am fully at your service.
29 May, 2018
343
8. Enlightenment
MENTOR'S MESSAGES (3)
Professor Hannu Heikkinen, Finnish Institute for Educational Research, University of Jyväskylä, Finland
Hi Richard,
Thank you for your reply and the video. I hope my comments are still useful and I am sorry I was not able to reply earlier. My
yesterday was too full of other urgent duties.
I am still impressed of your work with drones. I actually picked up professor Stephen Kemmis from Australia and told him
about your project. He is a world known expert of action research and interested in projects focusing on pedagogical
development. (https://scholar.google.fi/citations?user=DW2CHQkAAAAJ&hl=fi&oi=ao)
He was impressed too after seeing your video. We believe you are doing a cutting edge work in developing methods applying
drones in education. As you tell in the video, there are many applications for drones in different fields but not that much in
education.This is really important and innovative work!
Regarding the presentation, it is a good overview on the experience in Finland as well as the drone project. However, in case
my critical friend’s comments are welcome, you might want to think about the focus of the presentation and maybe there is
too much details and information for some purposes and the challenge might be to reduce it to the most essential. That
depends also on the time you have for your presentation. In case you are short of time, you might want to decrease the
information of using drones for other purposes than education, like inspecting power lines etc. But for me, also that part was
interesting.
I really appreciate your work with developing drone education, and I am happy and proud of you, and for this opportunity to
follow up your development work.
31 May, 2018
344
8. Enlightenment
反 思 1
跨 學 科
課 程
跨 學 科
教 師
教 師 大 多 屬 專 科 專 教 , 能 夠 掌 握 本
科 以 外 的 知 識 不 多 。 專 科 教 師 要 推 行
「 跨 學 科 學 習 」(interdisciplinary learning),
大 多 只 能 透 過 「 跨 部 門 」 合 作 模 式 推
展 – 即 教 師 本 身 並 無 「 跨 學 科 學 習 」
的 經 驗 , 卻 要 求 學 生 掌 握 「 跨 學 科 學 習 」
的 能 力 --- 教 師 如 何 能 夠 體 會 箇 中 的 困
難 ?
「 跨 學 科 老 師 」 較 能
推 展 「 跨 學 科 學 習 」: 研 究 無 人 機 的
飛 行 原 理 , 學 習 micro:bit 編 程 , 了
解 本 區 ( 大 埔 區 ) 規 劃 、 土 地 用 途 及 河
流 水 質 情 況 等 。 透 過 體 驗 和 實 踐 , 方
能 掌 握 各 知 識 領 域 之 間 的 聯 繫 和 關 係 ,
踏 實 推 行 跨 學 科 課 程 。
345
8. Enlightenment
反 思 2
合 作
學 習
能 力
組 合
「 合 作 學 習 」(cooperative learning) 是
否 一 個 有 效 的 學 習 模 式 ? 能 否 促 進 不 同 能
力 的 學 生 彼 此 學 習 ? 理 論 或 是 可 行 , 然 而
教 師 不 一 定 充 分 了 解 各 同 學 的 強 弱 項 , 以 致
出 現 不 理 想 的 配 搭 , 學 生 也 不 易 找 到 自 己 參
與 和 貢 獻 的 方 式 , 最 終 未 能 達 致 預 期 的 協 作
效 果 。
在 進 行 「 合 作 學 習 」
之 前 , 可 先 讓 同 學 進 行 RIASEC 問
卷 , 讓 師 生 一 同 了 解 自 己 的 能 力 傾 向
(aptitude), 方 便 教 師 編 配 出 較 有 根 據
的 能 力 組 合 (skill set), 並 讓 組 員 彼 此
認 知 大 家 的 強 弱 項 , 作 出 更 理 想 的 分
工 和 協 作 安 排 。
346
8. Enlightenment
反 思 3
生 涯
規 劃
校 友
資 源
學 生 在 考 試 導 向 (examination-oriented)
的 氛 圍 下 , 學 習 知 識 多 以 應 付 考 試 為 目 的 ,
而 缺 乏 理 解 待 人 態 度 、 語 言 表 達 能 力 和 解 決
問 題 能 力 等 「 軟 技 巧 」(soft skills) 的 重 要
性 。 此 外 , 礙 於 教 師 對 職 涯 世 界 的 有 限 認
知 , 不 易 讓 學 生 明 白 硬 知 識 和 軟 技 巧 與 個 人
事 業 發 展 的 關 係 。
可 善 用 校 友 資 源 , 配
合 跨 學 科 主 題 , 邀 請 相 關 行 業 的 校 友
分 享 職 涯 上 的 經 驗 見 聞 。 此 舉 既 能 開
拓 學 生 眼 界 視 野 , 提 高 學 習 動 機 和 建
立 正 確 價 值 觀 , 有 利 延 伸 學 生 的 學 習
到 更 實 在 的 層 次 , 促 進 生 涯 規 劃 (life
planning) 及 全 人 發 展 。
347
8. Enlightenment
反 思 4
學 習
擁 有 感
專 屬
網 站
建 立 學 生 的 「 學 習 擁 有 感 」 是 促 進 「 自
主 學 習 」(self-directed learning) 的 策 略 之
一 。 教 師 可 以 使 用 什 麼 方 式 或 工 具 來 提 升
學 生 對 自 己 學 習 的 擁 有 感 (sense of
ownership)? 如 何 提 供 合 適 的 平 台 , 讓 同
學 展 示 不 同 形 式 的 課 業 作 品 , 增 加 更 多 建 立
成 功 感 的 機 會 ?
打 造 一 個 提 供 課 程 內 容 、
記 錄 學 習 感 受 和 分 享 多 媒 體 作 品 的 專 屬
網 站 Learning LogBook。 當 中 每
組 均 設 有 「 組 別 專 頁 」 展 示 團 隊 作 品 ,
每 位 學 生 亦 有 展 示 個 人 課 業 的 專 頁 , 建
立 歸 屬 感 和 擁 有 感 , 並 鼓 勵 同 學 整 理 學
習 和 分 享 知 識 , 促 進 互 相 學 習 , 提 升 學
習 團 隊 的 知 識 量 。
348
Interdisciplinary
learning is
implemented mostly through inter-departmental
collaboration. However, if teachers themselves do not
possess rich experience in interdisciplinary learning, it is
indeed not easy for them to develop students’
interdisciplinary competencies.
8. Enlightenment
Teachers designing interdisciplinary
curricula should first test the curriculum
contents from a learner’s perspective to identify
possible difficulties by themselves. This
ascertains the links between relevant subjects
and thus facilitates effective curriculum
mapping and cross-KLA collaboration.
REFLECTION
349
8. Enlightenment
Teachers should have a thorough understanding of the
strengths and weaknesses of individual students so as to help them
position themselves in a group and find their way to contribute.
The RIASEC test enables students to identify their aptitude.
To achieve more effective
REFLECTION
collaborative learning, teachers
can use the relevant data to group
students in such a way that ensures a
more reasonable combination of abilities
and hence better division of
responsibilities and cooperation.
350
REFLECTION
8. Enlightenment
Given that most teachers have limited
knowledge of the world of work, they may
not be able to satisfactorily explain to
their students the relevance of “hard
knowledge” and “soft skills” to career
development.
Therefore, teachers should take advantage of alumni
resources by, for example, inviting graduates working in
different sectors to hold career sharing sessions to widen
students’ horizons, enhance their learning motivation and
instill in them positive values as a means to promote
life planning and whole-person development.
351
8. Enlightenment
One of the strategies of promoting
self-directed learning is to
empower students to take ownership of
their own learning. Setting up the Learning
LogBook platform enables students to
showcase their group and individual
assignments.
While fostering a sense of ownership, this also
enables students to learn from each other and
increases everyone’s volume of knowledge by
encouraging students to consolidate their learning
and share knowledge.
REFLECTION
352
8. Enlightenment
353
School-base STEM
Curriculum Development?
( 校 本 STEM 課 程 發 展 ?)
試 行 計 劃 1
Pilot
Scheme 1
• Framework Design
( 框 架 設 計 )
• Safety & Practicality
( 安 全 及 可 行 性 )
• L&T Strategy
( 學 與 教 策 略 )
• Alumni Participation
( 校 友 參 與 )
試 行 計 劃 2
Pilot
Scheme 2
• Refinement & Enrichment
( 優 化 及 增 潤 )
• Assessment Plan
( 評 估 計 劃 )
• Overseas Exchange
( 海 外 交 流 )
跨 科 組 協 作
(STEM 相 關 學 科 )
Interdepartmental
Collaboration
[STEM related disciplines]
• Curriculum Mapping
( 課 程 統 整 )
• Teaching Alignment
( 教 程 編 配 )
• Staff Development
( 教 師 發 展 )
8. Enlightenment
354
8. Enlightenment
Assessment Plan
( 評 估 計 劃 )
DIY Drone
( 自 組 無 人 機 )
What Comes Next
( 下 一 步 … ?)
Python & AI
(Python 及 人 工 智 能 )
Overseas Exchange
( 海 外 交 流 )
3D Printed
Drone Parts
( 打 印 無 人 機 部 件 )
Website Activity Tracking
( 網 站 活 性 跟 蹤 )
355
What Comes Next ?
8. Enlightenment
DIY
Drones?
356
What Comes Next ?
8. Enlightenment
3D Printed
Drone
Parts ?
• nice display
• high stability
• least material
• small base area
Tello STAND
357
Tello STAND WITH
8. Enlightenment
BATTERY
STORAGE
• nice display
• high stability
• least material
• small base area
• readily accessible
What Comes Next ?
358
What Comes Next ?
8. Enlightenment
Tello LANDING GEAR
• high flight stability
• easy landing
• least material
359
8. Enlightenment
Tello LANDING GEAR
WITH HOOK
• high flight stability
• easy landing
• least material
• stable delivery
What Comes Next ?
360
Tello CANDY
HOLDER
8. Enlightenment
• high flight stability
• least material
• stable delivery
• high carry weight
What Comes Next ?
361
What Comes Next ?
8. Enlightenment
Tello GAME
DESIGN
362
8. Enlightenment
363
OVERSEAS EXCHANGE
Visit to the Vintage Camera's
Museum, Singapore
8. Enlightenment
364
OVERSEAS EXCHANGE
8. Enlightenment
Visit to the Unmanned
Aerial Vehicle (UAV) Centre,
Chang Jung Christian
University, Taiwan
365
Conclusion
8. Enlightenment
• Strengthen students’ ability to apply cross-KLA knowledge. (SE, ME &
TE).
• Nurture students’ creativity, collaboration and problem solving skills
(Drone-assisted surface water sampling system).
• Foster Students’ innovation and entrepreneurial spirit, focus on the
development of positive values and attitudes (Entrepreneurship
Proposals).
• Promote the pedagogical model in the “STEAM for ALL” direction to a
greater extent (Interdepartmental Collaboration).
366
8. Enlightenment
Development
of School-based
Interdisciplinary STEM
Learning Activities
Exemplars developed in the SBCDS, EDB
(2019-2020)
367
8. Enlightenment
Commercial Heat Pack
商 品 鐵 粉 暖 包
“Self Made” Heat Pack
自 製 鐵 粉 暖 包
Trail STEM Learning Experiment:
(Compare the Performance of Heat Packs by using Micro:bit Programming)
368
8. Enlightenment
溫 度 / 0 C
比 較 自 製 鐵 粉 暖 包 和
商 品 鐵 粉 暖 包 的 發 熱 表 現
37 商 品
32
27
自 製
24
200 400 600 800 1000 1200
時 間 /s
Data Collection & Analysis
369
Basic Framework of
Interdisciplinary STEM Learning Activities
8. Enlightenment
370
Exemplars of Interdisciplinary STEM Learning Activities
8. Enlightenment
Light, Trigonometry,
3D Drawing
Pinhole Camera:
Design & Application
(F.3)
From Obscura to
Aerial Camera
(F.3)
Light, Reflection,
Trigonometry,
Spreadsheet
Circuit &
Coding
Circuit Problem Solving &
Design of Vehicle Cabin
Safety Alert System
(F.2)
371
電 路 推 理 解 難 及
汽 車 安 全 系 統 模 型 設 計 ( 中 二 )
Circuit Problem Solving &
Design of Vehicle Cabin Safety
Alert System
8. Enlightenment
372
Black Box Circuits
8. Enlightenment
373
8. Enlightenment
374
Vehicle Cabin
Safety Alert System
(switch controlled ver.)
8. Enlightenment
某 汽 車 公 司 正 開 發 一 個 「 乘 客 安 全 提 示 系 統 」。
根 據 公 司 要 求 , 系 統 必 須 具 備 以 下 功 能 :
乘 客 進 入 車 箱 後 :
• 坐 在 座 位 上 , 關 門 響 聲 提 示 、
安 全 帶 提 示 燈 及 風 扇 同 時 啟 動 。
• 關 上 車 門 後 , 響 聲 提 示 停 止 。
• 繫 上 安 全 帶 後 , 燈 號 熄 滅 。
乘 客 離 開 車 箱 時 :
• 解 除 安 全 帶 , 提 示 燈 亮 起 。
• 開 啟 車 門 , 聲 提 示 響 起 。
• 離 開 座 椅 , 系 統 關 閉 。
375
375
8. Enlightenment
乘 客 進 入 車 箱 後 :
• 坐 在 座 位 上 , 關 門 響 聲 提 示 、
安 全 帶 提 示 燈 及 風 扇 同 時 啟 動 。
• 關 上 車 門 後 , 響 聲 提 示 停 止 。
• 繫 上 安 全 帶 後 , 燈 號 熄 滅 。
乘 客 離 開 車 箱 時 :
• 解 除 安 全 帶 , 提 示 燈 亮 起 。
• 開 啟 車 門 , 聲 提 示 響 起 。
• 離 開 座 椅 , 系 統 關 閉 。
376
Vehicle Cabin
Safety Alert System
(micro:bit controlled ver.)
8. Enlightenment
377
Vehicle Cabin
Safety Alert System
(micro:bit controlled ver.)
8. Enlightenment
3D Printed Car Shell
378
Red LED
(door alert)
Yellow LED
(system status)
micro:bit B
(signal display)
micro:bit A
(response activation)
8. Enlightenment
Green LED
(safety belt alert)
3D Printed Car Shell
Vehicle Cabin
Safety Alert System
(micro:bit controlled ver.)
379
seatbelt
electromagnet
micro:bit B
8. Enlightenment
micro:bit A
380
8. Enlightenment
381
8. Enlightenment
382
從 針 孔 照 相 機 到 航 拍 相 機
-- 科 學 與 數 學 的 應 用 ( 中 三 )
From Pinhole Camera
to Aerial Camera
8. Enlightenment
383
8. Enlightenment
384
8. Enlightenment
385
8. Enlightenment
386
8. Enlightenment
387
8. Enlightenment
388
針 孔 照 相 機 的 設 計
和 應 用 ( 中 三 )
Design & Application
of Pinhole Cameras
8. Enlightenment
389
8. Enlightenment
亞 里 士 多 德
( 古 希 臘 哲 學 家 , 公 元 前 384-322 年 )
(Problems, Aristotle)
墨 子
( 中 國 戰 國 時 代 哲 學 家 , 公 元 前 468-376 年 )
《 墨 經 》
Records of Mozi’s and
Aristotle’s Research
on the Properties of Light
and Formation of Images
物 體
穿 有 小 孔 的 外 牆
室 內 牆 壁
W
「 光 之 人 , 煦 若 射 。
下 者 之 人 也 高 ; 高 者 之 人 也 下 。
足 蔽 下 光 , 故 成 景 於 上 ;
首 蔽 上 光 , 故 成 景 於 下 。」《 墨 經 》
390
8. Enlightenment
Investigate the Effect of Pinhole Sizes / No. of Pinholes /
Distribution of Pinholes on Image Formation
391
Making a Pinhole Camera with Variable Focal Length
to Study the Relationship between
Focal Length and Image Height
8. Enlightenment
392
8. Enlightenment
Investigate the Relationship between Focal Length and Angle of View of a Pinhole Camera
d
H
O
h (fixed)
angle of view
d
H
O
h (fixed)
d
H
O
h (fixed)
D (fixed)
393
Investigate the Relationship between Focal Length
and the Height of Object Captured
8. Enlightenment
應 變 項
獨 立 變 項
394
Design a Pinhole Camera with
Variable Focal Length
to Study the Relationship between
Focal Length and Image Height
8. Enlightenment
d = 135mm
Screen (50×50mm)
d = 85mm
d = 50mm
Aluminium Foil
(12×12mm)
Viewing Hole (8×8mm)
(for capture photos)
(depends on phone model)
thickness = 2 mm
72mm
(depends on
phone model)
395
Determination of Angle of View
of the Camera of a Smartphone
8. Enlightenment
396
Using the Principle of the Pinhole Camera to measure
the approximate value of the Diameter of the Sun
8. Enlightenment
397
8. Enlightenment
398
8. Enlightenment
399
科 學 教 育
與 價 值 觀 教 育
( 責 任 感 、 承 擔 精 神 )
Science Education
& Value Education
(Responsibility, Commitment)
二 氧 化 碳 與 氧 於 自
然 界 中 的 平 衡 ( 中 二 )
Natural Balance
of CO 2 and O 2
8. Enlightenment
Sci Ed
Unit 5
Energy
Unit 7
Living Things
and Air
400
8. Enlightenment
401
Proposed Inter-departmental
Collaboration
of STEM Education
ME
8. Enlightenment
SE
TE
S3
ME
SE
TE
S2
S1
Interdisciplinary
STEM Module
402
S3 1 st Term TE-ME
Application of Basic
Trigonometry in
Programmed Flight
Missions of Drones
ME
S3 2 nd Term SE-ME-TE
Design & Application
of Pinhole Cameras
SE
8. Enlightenment
S2 2 nd Term TE-ME
Application of
Basic Geometry in
Programmed
Flight Missions of
Drones
S3 1 st Term SE-ME
From Pinhole Camera
to Aerial Camera
S2 2 nd Term SE-ME
SIX
Interdisciplinary
STEM Modules
TE
Measurement of the
Drone Flying Speeds
S2 1 st Term SE-TE
Circuit Problem Solving &
Design of Vehicle Cabin
Safety Alert System
403
Foundation of Subject
Knowledge & Skills
8. Enlightenment
S1
S2
(1 st Term)
S2
(2 nd Term)
S3
(1 st Term)
S3
(2 nd Term)
Module 1
Circuit Problem
Solving &
Design of Vehicle
Cabin Safety Alert
System
(SE-TE)
Module 2
Measurement of the
Drone Flying Speeds
(SE-ME)
Module 4
Application of Basic
Trigonometry in
Programmed Flight
Missions of Drones
(TE-ME)
Module 6
Design & Application
of Pinhole Cameras
(SE-ME-TE)
--
Module 3
Application of Basic
Geometry in
Programmed Flight
Missions of Drones
(TE-ME)
Module 5
From Pinhole Camera
to Aerial Camera
(SE-ME)
--
404
8. Enlightenment
Module SE ME TE
1
Circuit Diagrams
Current, Voltage & Resistance
Series / Parallel Circuits
Short Circuits
--
Micro:bit Coding
Design & Make
2 Speed, Distance and Time Rates, Ratios & Proportions --
3 --
4 --
5 Light Rays from an Object
6 Light Rays from an Object
Angles & Parallel Lines
Polygons
Pythagoras’ Theorem
Trigonometry
Similar Triangles
Pythagoras’ Theorem
Trigonometry
Rates, Ratios & Proportions
Similar Triangles
Trigonometry
Block-based Programming
Block-based Programming
--
Design & Make
Excel / Google Sheets
3D Drawing & Printing
405
406
9. Acknowledgement
We are grateful to ALL those participating in the project.
The overseas professional training in Finland was supported
by the ‘i-Journey’ programme.
The pilot drone scheme was funded by the One-off Grant to
Secondary Schools for the Promotion of STEM Education.
407
9. Acknowledgement
How did the “DREAM” come true?
CHW Buddies
i-Journey Buddies
Pre-Trip
Proposal
~ 20%
Enrichment
IMPLEMENTATION
B. Surveying
Vetting Committee
Prin. Kwan
Mr. Yeung
Prof. Heikkinen
Prof. Kemmis
Alumni
408
9. Acknowledgement
探 索 、 研 究 、 學 習 、 享 受 、 成 長
WE LEARN TOGETHER
409
Special Thanks to the Finland Education Experts
9. Acknowledgement
Ms. Minna Suikkari
Lead Expert
EduCluster Finland
Mr. Aapo Halonen
Principal
Teacher Training School
University of Jyvä skylä
Finland
Dr. Seppo Pulkkinen
Headmaster
Kuokkalan Yhtenä iskoulu
Finland
Mr. Aki Puustinen
Headmaster
Muuramen Lukio
Finland
410
Special Thanks to My Mentors & Advisors
9. Acknowledgement
Prof. Heikkinen Hannu
Head of Education and the World of Work
Finnish Institute for Educational Research
University of Jyvä skylä , Finland
Prof. Joseph K C Kwan
Director of Health, Safety and Environment
HKUST
Mr. Joseph K P Kung
Principal
Shung Tak Catholic English College
Mr. S W Yeung
Teaching Consultant
Department of Education Studies
HKBU
411
9. Acknowledgement
Special Thanks to My Colleagues (Carmel Holy Word Secondary School)
S M Ho
Technical Support &
Drone Maintenance
C K Lo
Physics &
Mathematics
C M Pang
Programming
& micro:bit coding
K T Liu
Aerophysics &
Mechanical
Engineering
K M Po
Craftwork
& Maker
C Y Wong
Laboratory
Support
W A Tse
Programming
& micro:bit coding
412
Special Thanks to Alumni & Buddies
9. Acknowledgement
Y N Chan
General Studies
K M Jim
Building Survey
C K Yeung
E-commerce
& Marketing
Kaine
Y S Pang
Physics
(i-Journey)
K H Lai
Drone Piloting
Frances
K Y Huen
English
(i-Journey)
Dr. T W Chu
Environmental
Science
Helena
W Y Kwok
Liberal Studies
(i-Journey)
413
Mentors, Advisors & Buddies (i-Journey, Programme A1)
Prof. Hannu Heikkinen
Prin. Aapo Halonen
Prin. Aki Puustinen
Prin. Seppo Pulkkinen
Ms. Minna Suikkari
Prof. Joseph K C Kwan
Ms. Ingrid S K To
Prin. Joseph K P Kung
Mr. S W Yeung
Ms. Frances K Y Huen
Mr. Kaine Y S Pang
Ms. Helena W Y Kwok
(Finnish Institute for Educational Research, University of Jyväskylä, Finland)
(Teacher Training School, University of Jyväskylä, Finland)
(Muuramen Lukio, Finland)
(Kuokkalan Yhtenäiskoulu, Finland)
(EduCluster Finland)
(Safety & Environment Office, HKUST)
(School Leadership and Professional Development Section, EDB)
(Shung Tak Catholic English College)
(Department of Education Studies, HKBU)
(TWGHs Chen Zao Men College)
(Buddhist Wong Wan Tin College)
(Lung Cheung Government Secondary School)
Colleagues & Alumni (Carmel Holy Word Secondary School)
Prin. H Y Chan Mr. W A Tse Mr. H K Tse (alumni)
Mr. G B Colley Mr. C M Pang Mr. K H Lai (alumni)
Ms. M L Chau Ms Y T Lam Mr. K M Jim (alumni)
Mr. C K Lo Mr. K M Po Dr. T W Chu (alumni)
Ms. S M Ho Mr. C Y Wong Mr. C K Yeung (alumni)
Mr. K T Liu Mr. C C Lee Mr. Y N Chan (alumni)
Ms. P T Chu (alumni)
9. Acknowledgement
414
9. Acknowledgement
Prof. Hannu Heikkinen ( 芬 蘭 于 韋 斯 屈 萊 大 學 教 育 研 究 所 ) Prin. Aki Puustinen ( 芬 蘭 穆 拉 梅 高 中 中 學 )
Prin. Aapo Halonen ( 芬 蘭 于 韋 斯 屈 萊 大 學 教 師 培 訓 學 校 ) Prin. Seppo Pulkkinen ( 芬 蘭 庫 奧 克 拉 綜 合 性 學 校 )
Ms. Minna Suikkari ( 芬 蘭 教 育 集 群 )
關 繼 祖 教 授 ( 香 港 科 技 大 學 安 全 及 環 境 處 ) 杜 淳 嘉 女 士 ( 香 港 教 育 局 學 校 領 導 及 專 業 發 展 組 )
龔 廣 培 校 長 ( 天 主 教 崇 德 英 文 書 院 ) 楊 少 榮 先 生 ( 香 港 浸 會 大 學 教 育 學 系 )
禤 家 如 老 師 ( 東 華 三 院 陳 兆 民 中 學 ) 彭 欣 成 老 師 ( 佛 教 黃 允 畋 中 學 )
郭 詠 怡 老 師 ( 龍 翔 官 立 中 學 )
陳 凱 茵 校 長 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 林 月 菁 女 士 ( 迦 密 聖 道 中 學 )
Mr. Colley, Gavin Bruce ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 李 志 聰 先 生 ( 迦 密 聖 道 中 學 )
周 美 玲 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 謝 效 江 先 生 ( 校 友 )
勞 子 傑 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 賴 家 謙 先 生 ( 校 友 )
何 素 雯 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 詹 國 銘 先 生 ( 校 友 )
廖 健 德 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 朱 子 泳 博 士 ( 校 友 )
謝 瑋 晏 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 楊 俊 傑 先 生 ( 校 友 )
彭 志 明 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 朱 葆 婷 小 姐 ( 校 友 )
布 桂 滿 先 生 ( 迦 密 聖 道 中 學 ) 陳 應 南 先 生 ( 校 友 )
黃 志 勇 老 師 ( 迦 密 聖 道 中 學 )
415
9. Acknowledgement
416
Oodi Helsinki Central Library, Helsinki
417
10. References
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New York London: W. W. Norton & Company.
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/detail/water-sampling-with-drones
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CGTN: https://news.cgtn.com/news/3d3d514e77516a4e32457a6333566d54/index.html
425
CONTENT
10. References
1. The significance of local curricula and the local
curriculum process
2. Basic education as the foundation of general
knowledge and ability
3. Mission and general goals of basic education
4. Operating culture of comprehensive basic education
5. Organisation of school work aiming to promote
learning and well-being
6. Assessment
7. Support in learning and school attendance
8. Pupil welfare
9. Special questions of language and culture
10. Bilingual education
11. Basic education based on a particular philosophical
or pedagogical system
12. Optional studies in basic education
13. Grades 1–2
14. Grades 3–6
15. Grades 7–9
426
10. References
CONTENT
1. The Finnish Dream: A Good School
for All
2. The Finnish Paradox: Less Is More
3. The Finnish Advantage: The Teachers
4. The Finnish Way: Competitive
Welfare State
5. Is the Future Finnish?
427
10. References
CONTENT
1.Make Recess the Right of the Child
2.Use Small Data for Big Change
3.Enhance Equity in Education
4.Avoid Urban Legends About Finnish
Schools
428
10. References
CONTENT
1.An open mind
2.Trial and error
3.Working harder and smarter
4.Sisu
5.Being yourself
429
10. References
CONTENT
1.Well-being
2.Belonging
3.Autonomy
4.Mastery
5.Mindset
430
目 錄
10. References
1. 幸 福
安 排 時 間 讓 大 腦 休 息 / 一 邊 活 動 , 一 邊 學 習 / 放 學 後 , 讓 身 心 重 新 充 電 /
簡 化 空 間 / 呼 吸 新 鮮 空 氣 / 到 野 外 走 走 / 保 持 寧 靜
2. 歸 屬
組 織 學 生 福 利 團 隊 / 認 識 每 一 個 孩 子 / 和 學 生 玩 耍 / 慶 祝 學 習 成 果 /
追 求 班 級 夢 想 / 禁 止 霸 凌 / 打 造 共 伴 學 習 系 統
3. 自 主
一 開 始 就 給 予 自 由 / 留 一 些 彈 性 時 間 / 提 供 更 多 選 擇 / 和 學 生 一 起 參 與 計 畫 /
讓 孩 子 玩 真 的 / 信 任 學 生 , 同 時 賦 予 責 任
4. 技 巧
教 學 要 抓 對 重 點 / 探 索 教 科 書 / 適 當 運 用 科 技 / 將 音 樂 融 入 各 種 課 程 /
多 方 引 導 / 證 明 所 學 / 主 動 和 學 生 討 論 成 績
5. 心 態
尋 找 心 流 體 驗 / 臉 皮 要 更 厚 一 點 / 邊 喝 咖 啡 邊 合 作 / 歡 迎 專 家 蒞 臨 /
放 假 就 是 要 休 息 / 不 要 忘 記 樂 趣
431
10. References
目 錄
1. 新 生 活 的 開 始
2. 芬 蘭 教 育 的 特 質
3. 芬 蘭 的 基 礎 教 育
4. 走 訪 各 地 的 感 動
5. 教 育 的 未 來 式
432
10. References
目 錄
1. 前 進 奧 地 利 : 奧 地 利 給 我 的 教 育 衝 擊
2. 學 習 不 該 只 有 一 種 方 式 : 奧 地 利 教 育 如 何
培 養 學 生 的 學 習 力
3. 奧 地 利 給 我 的 文 化 衝 擊 : 從 日 常 生 活 中 ,
發 展 出 的 奧 地 利 教 育
4. 奧 地 利 給 我 的 人 生 啟 發 : 每 個 孩 子 , 都 需
要 一 個 永 不 放 棄 他 的 大 人
5. 奧 地 利 教 育 制 度 改 革 : 不 論 哪 一 個 國 家 ,
都 還 在 學 習 更 好 的 教 育 方 式
433
目 錄
10. References
1. 語 文 科
語 言 是 通 往 所 有 科 目 的 基 本 工 具 ── 瑞 典 高 中 語 文 課 綱
媒 體 識 讀 和 報 章 投 稿 ── 非 文 學 類 閱 讀 寫 作
文 學 中 的 民 主 素 養 ── 文 學 類 閱 讀 寫 作
從 吸 收 知 識 到 生 產 知 識 ── 學 術 寫 作 和 畢 業 專 題 研 究
閱 讀 習 慣 養 成 ── 補 習 也 沒 有 用 的 國 文 考 試
2. 歷 史 科
學 校 沒 教 的 歷 史 ── 一 段 人 、 時 間 和 勞 動 的 簡 史
勞 工 運 動 史 和 民 主 化 的 意 義
歷 史 第 一 章 教 什 麼 ?── 歷 史 的 用 途 和 史 料 批 判
種 族 和 階 層 偏 見 ── 吉 普 賽 人 為 什 麼 不 工 作 ?
我 們 從 納 粹 歷 史 學 到 什 麼 ?── 反 歧 視 和 民 主 教 育 的 絕 佳 教 材
從 「 你 怎 麼 想 」 到 「 為 什 麼 你 會 這 麼 想 」── 政 治 宣 傳 和 假 新 聞
3. 數 學 科
提 高 對 數 據 的 敏 感 度 , 增 強 對 政 治 宣 傳 的 抵 抗 力
沒 有 一 件 事 是 理 所 當 然 的 ── 數 字 和 進 位 制 的 故 事
老 師 , 為 什 麼 我 們 在 歷 史 課 上 要 算 數 學 ?── 從 唯 物 和 唯 心 史 觀 看 到 立 體 的 歷 史
社 會 老 師 和 數 學 老 師 槓 上 了 ── 從 數 據 看 性 別
434
435
11. Appendix
OUR PROJECT WEBSITES
436
MALAYSIA
UNITED KINGDOM
FINLAND
SINGAPORE
MACAO
UNITED STATES
SOUTH KOREA
CHINA
JAPAN, BRAZIL, THAILAND, FRANCE,
AUSTRALIA, INDONESIA, TUNISIA,
SPAIN, CROATIA, NETHERLANDS,
RUSSIA, SWEDEN …
HONG KONG
11. Appendix
TAIWAN
DISTRIBUTION OF
VISITORS OF OUR
PROJECT WEBSITES
437
11. Appendix
Zhongli
Taoyuan
Taipei
Yilan
Zhubei
Toufen
TAIWAN
Changhua
Douliu
Taitung
438
FINLAND
Helsinki, Jyväskylä,
Turku, Muurame
11. Appendix
CHINA
Shanghai, Changzhou, Hangzhou,
Ningbo, Guangzhou, Shenzhen
UNITED STATES
California, New York, Washington,
Pennsylvania, Virginia, Texas, Oregon
UNITED KINGDOM
London, Manchester,
Cwmbran
SOUTH KOREA
Seoul, Busan,
Daejeon,
JAPAN
Tokyu, Osaka,
Kanagawa
MALAYSIA
Kuala Lumpur,
Selangor, Penang
AUSTRALIA
Sydney
439
11. Appendix
440
11. Appendix
> avg
> avg
> avg
> avg
> avg
> avg
> avg
> avg
> avg
441
11. Appendix
片 長
0:34
0:55
0:49
0:41
1:17
1:00
1:07
0:37
0:50
1:00
0:39
442
11. Appendix
每 部 影 片 的 開 頭 前 15 秒 ,
觀 眾 最 容 易 在 這 段 期 間
停 止 觀 看 。
相 對 觀 眾 續 看 率 會 將 影 片 與 所
有 片 長 相 近 的 YouTube 影 片
相 互 比 較 , 顯 示 影 片 對 觀 眾 的
吸 引 力 。
443
drone, interdisciplinary
Application of Drones in
Interdisciplinary Learning &
Entrepreneurship Education
THE END
444