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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

(A)

FINLAND EDUCATION

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New York London: W. W. Norton & Company.

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The United States of America: Corwin.

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/detail/water-sampling-with-drones

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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

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