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這裡,是科學領域裡最專業的「翻轉教室」。
Adion老師與蝦蝦老師,長期從事以創意及設計為主軸的「翻轉教育」。多年來,在台灣北中南各地開課已超過三百種創意課程,也應邀到中國大陸開很多課。老師也在「壹電視」電視台和「大愛電視台」錄了很多科學節目,也擔任「東森電視台」科學節目的科學顧問,也在「寰宇電視台/寰宇新聞(中華電信MOD52台)」拍攝過創意科學課程(小小科學家專題/兒童新聞)。老師也寫了8本書(小百科),是寫給小朋友們的。這裡有相當多的創意科學課程,都是老師自己研發設計的,不只在台灣這個島上是獨創,在世界各國也非常少見,並且課程內容廣受孩子們與家長們的喜愛。例如老師自己研發設計的「磁浮列車DIY與相關課程」、「月球登陸模擬器DIY與相關課程」、「創意電梯DIY與相關課程」、「太空飛機發射台DIY與相關課程」、「雙向貓空纜車DIY與相關課程」、「衛星繞地球模型DIY與相關課程」、「潛水艇DIY與相關課程」、「拋物面鏡光學太陽能烤肉DIY兒童科學課程」、「液壓式機器人DIY科學課程」、「生物學蜘蛛網DIY科學課程」、「火星登陸艇DIY科學課程」、「行星探測器DIY科學課程」、「哈伯太空望遠鏡DIY科學課程」、「SETI電波天文台與雷達DIY兒童科學課程」...等,在台灣是獨創,即使在美國/日本/歐洲等先進國家也非常少見這樣的創意,課程內容孩子們都非常喜愛。

​在「翻轉教育」的路上,老師以身作則,不斷地展現創意思維,帶著孩子們一起去探索超有趣的各種科學知識。參加課程的孩子,每一位都是小小的發明家與思想家,小小的 Maker,每堂課都自己動手設計創作出很有趣的創意科學實驗作品!
Adion老師與蝦蝦老師,長期推動創意科學「翻轉教育」時,理念上也跟美國教育界所推動的STEM教育類似,STEM是科學 (Science)、技術 (Technology)、工程 (Engineering) 、數學 (Mathematics)的縮寫。美國教育界推動STEM教育來培養具備全球競爭力的科學人才。


除了開數百堂課給小朋友們上以外,多年來,老師也持續應邀到全台灣北中南各地的國中/高中/小學去開很多課給學校老師上,累計已開了超過80堂研習課給各地的國中/高中/小學老師參加(教師研習),參加過研習的老師已超過1000人。透過科學研習,可以讓各地的學校老師們接觸創意科學,對他們在校授課是有幫助的。
這個科學小教室的一個主要特色,是讓大家能廣泛地接觸各領域的科學,並且始終都從宏觀系統觀點來分析探討問題,以及嘗試從宏觀系統觀點來研習科技系統(與DIY科學作品)的總體設計,這點是很不容易的,因為一般的學校與一般的科學教室大多只會教大家認識基礎科學,無法教導大家來研習系統分析與總體設計。

科學教育在台灣一般都比較注重讓孩子們去認識各種原理與現象,較少教孩子們去進行系統級的設計創作思考,這方面是台灣與歐美較大的差異。歐美先進國家的小朋友,從小就不斷地在嘗試著自己動手設計製作模型飛機、模型火箭等系統級的作品,自己去進行全系統的總體最佳化設計,自己去拿捏推進系統、結構材料、控制系統、升力與阻力分析...等各方面的權衡思考,從中體會系統工程(System Engineering)科學與總體最佳化設計(Optimum Design)的精神。這也是為何歐美先進國家會有那麼多優秀的飛機設計師、戰艦設計人員、太空專家、軟體程式高手、各領域科學家的根本原因。
Adion和蝦蝦都不是學教育出身的,而是學工程與科學出身的,但這個科學小教室每年都向台灣各地提供了很多的創意式科學教育活動,讓大家來參與, 也許正是因為Adion和蝦蝦都不是學教育出身的,所產出的科學教育方式與目前教育體系內的教學方式有很大的不同,課程的主題與內容也都有別於傳統科學教育主要的題材,這些課程內容除了深受小朋友與家長的歡迎之外,許多參與過的學校老師/主任/校長也都很喜愛這樣的創意課程,當然也非常感謝這幾年來熱心參與這些活動的朋友們,科學小教室將再接再厲,持續再推出更多的創意課程,讓大家一起來體驗好玩有趣的創意科學! ​
 
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​很多人經常會問: 這個科學小教室跟一般學校裡的科學課程有什麼不一樣? 跟其他地方的科學課程有什麼不一樣?跟一般傳統的科學教育有什麼不一樣? 答案是: 這個科學小教室始終從系統觀點來分析探討每個科學課題! 以系統工程學的角度來探究許多人類科技結晶的研發設計! 
例如: 當我們要去探討"火箭與太空梭的科學"這個課題時,一般學校老師以及一般科學教育單位,會教導孩子們: 火箭的原理(以吹飽氣球再放開氣球使氣球飛走為例),牛頓運動定律、作用力與反作用力原理...等基礎知識;

然而, 當探討"火箭與太空梭的科學"這個課題時,這個科學小教室不會只是告訴大家上述這些普通的知識,而是會用活潑有趣的方式(系統觀點)讓大家知道更多相當精采的細節,包括: 太空運載火箭的構造與設計理念、液體火箭推進劑與固體火箭推進劑的成分與差異、火箭引擎的構造與設計理念、運載火箭與太空梭設計上的差異、運載火箭的飛行彈道與軌跡、運載火箭如何在八分鐘內將人造衛星送上太空、運載火箭經常綑綁的2枚至9枚助推火箭、美國六艘太空梭的故事、歷史上美國挑戰者號太空梭爆炸事件以及哥倫比亞號太空梭返航墜毀事件、三節式運載火箭的最佳化設計概念、太空梭表面耐熱陶瓷材料的科學、 太空梭重返地球大氣層時的防熱設計與飛行軌跡、太空梭發射場的設計(含美國東岸彿羅里達州甘迺迪太空中心與西岸加州范登堡空軍基地太空梭發射場)、運載火箭導航系統的設計科學、太空梭的發射與測控、美國德州NASA休斯頓太空中心對太空梭的發射管制、人造衛星的飛行軌道與克卜勒三大定律的科學、以運載火箭發射之人造衛星的軌道設計、運載火箭超低溫燃料槽的結構與設計、運載火箭的向量推力設計、農神五號登月火箭的設計科學、以農神五號火箭發射之阿波羅登月太空船的設計科學、阿波羅太空船的發射程序與軌道設計、農神五號火箭第二節氫氧火箭發動機的設計與冷卻、太空梭固體助推火箭噴嘴喉部耐熱石墨的材料科學,中國大陸西昌/酒泉/太原/海南島等太空基地的規劃與設計、中國大陸長征系列運載火箭的發展歷程與總體設計細節、長征運載火箭與東風彈道飛彈的通用設計日本M-V固體推進劑運載火箭的獨特傾斜發射設計(而非垂直發射)、美國太空梭高性能SSME氫氧火箭發動機的技術、可以在兩小時內從台北飛到紐約的Scramjet極音速(Hypersonic)太空飛機的設計科學、台灣高空探空火箭的研發歷程與微衛星運載火箭的研製計畫、核子動力運載火箭的設計概念與可行性、太空船的核子動力火箭推進系統設計...等等---系統工程學的角度來探究......

這個科學小教室經常都會用精彩活潑有趣的方式來讓大家去認識上述的這類科學知識,會搭配許多精彩的圖片及影片,讓大家以輕鬆愉快的方式去學習到許多豐富的專業知識,不論是在探討磁浮列車、潛水艇、生物科技、地球科學,捷運與高鐵系統設計...等,每一種課題都是用這樣的方式去進行,一般如果沒有對所有相關學問徹底鑽研過的老師,是無法這樣開課的,講師必須融會貫通所有相關細節以及總體知識,並靈活整合跨領域的學門,這類的課程對許多老師來說都是極大的挑戰!
 

經過上述的說明,大家應該能明白這個科學小教室跟一般傳統的科學教育有什麼不一樣了吧!呵呵
 
 
來到這個科學小教室的孩子們裡頭,有許多都是父母辛勤栽培的資優班學生,以及對科學很有興趣的孩子他們都很喜歡一而再地參加這裡的創意科學課程因為Adion老師以身作則讀了五千本書腦子裡有著非常豐富的知識讓這些不斷提出各種問題的資優學生們得到了很大的滿足這些孩子平常在學校及其他地方,都沒有人可以解答他們心中的一大堆困惑甚至有些長輩對孩子們頻繁地發問感到厭煩......

帶領資優學生航向正確且持續優異的方向需要一位很強的老師,在持續魔鬼訓練營般的密集知識供應及腦力激盪/系統觀點訓練下孩子們將能提升獨立思考/系統分析能力與總體知識水平為將來成為高知識份子與優秀國際人才打下堅實的基礎!
眼尖的人可能會發現:在這裡,科學小教室每次所開設的科學課程,主題都不一樣,例如上一次上課主題是「認識磁浮列車及高速鐵路設計科學/磁浮列車模型DIY」,這次的主題變成了「認識太陽系與月球科學/動手做月球登陸艇模型」,而下次的主題可能又變成了「認識石油及能源科學/動手做海上鑽油平台模型」,下下次的主題可能又變成了「認識機器人科學/液壓式創意機器手臂模型DIY」...等等。

經常有小朋友說:唉呀~上次錯過了好玩的磁浮列車課程了!的確,下次開設類似主題的課程可能要很久以後了。科學小教室裡由於好玩的科學主題太多了,沒開過的新課程都會優先安排開課的,如果一直重複以前開過的課那就比較沒意思了。這就是這個科學小教室與一般學校及其他科學學習場所最大的不同。
 

 
由於興趣比較廣泛的緣故,Adion在學校唸書時,除了去修本身科系所開設的課程(例如飛機設計、火箭工程、人造衛星系統設計、飛行力學、太空飛行器軌道力學、衛星姿態動力學等、飛機空氣動力學...等)之外,看到學校裡其它科系有開設許多有趣的課程,Adion也會主動去參與,例如地球科學系的地科/地質學/古生物學課程、生物系的昆蟲學/生態學/生命科學課程、土木系的水利工程/水文學課程、社科學院的世界史課程/國際關係與戰略課程/國家安全課程、造船系的船舶系統工程/軍艦設計課程。此外,多年來Adion也廣泛閱讀各種領域的專業書籍。透過長時間這些對不同領域的接觸,Adion的思考邏輯變得比較跳脫傳統思維,在設計科學課程及DIY科學玩具模型時,也比較能夠同時融入多種領域的科學知識。

在傳統的科學教育領域裡,一般學校老師所推動的多半是「基礎科學/現象科學」,例如探討牛頓運動定律、伯努力原理、都普勒效應、三角函數等。而Adion所持續推廣的科學,主要是系統科學、設計創作科學、工程研發科學等,例如探討隱形戰鬥機的設計、磁浮列車系統的設計、防空反飛彈系統的研發設計、摩天大樓高速電梯系統工程的設計等。每一種設計創作科學的主題其實都包含了相當多的基礎科學在裡面,例如:要探討防空飛彈系統的設計時,就會包含到空氣動力學、牛頓三大運動定律、自動控制原理、噴射推進原理、材料科學、結構設計學、系統最佳化設計概念、雷達原理、紅外線科學、電磁波理論...等等。


藉由Adion在科技產業研發部門多年的經驗,讓大家以系統設計及研發創作的角度來學習科學知識,同時大家也動手製作出屬於自己的創意科學模型。透過這個獨特的方式,能夠產生較大的學習效果,曾經參與過這些科學課程的人,不論是小朋友、家長、學校老師、主任、校長、館長...等,大多給予相當不錯的評價。
文化學者龍應台說:有能力的人,請把你的燭光照得更遠。科學小教室秉持這樣的理念,持續推出了更多各領域的創意科學課程,讓大家來參與,讓大朋友小朋友一起在歡樂中成長體驗。
 
 
很多人仔細研究後可能會發現:這個科學小教室裡的各種科學課程,其開課規劃其實是參照規模較完備的綜合大學裡的各領域科學課程來設計的。一所規模較完備的綜合大學(例如台大與成大),學校裡能夠開的課程涵蓋了理/工/醫/農各方面的科學與工程類課程。來這個科學小教室參加研習的小朋友與年輕學子們,若能廣泛地接觸及體驗理/工/醫/農各方面的重點科學知識,配合中/英語雙語、國際觀/世界觀的訓練,將來養成一級國際人才專業素養的機會是很大的。
因此這個科學小教室並不會像一般孩子們常去的科學學習場所那樣,只是著重在中小學的教材領域,而是「由上而下」地以綜合大學的研究/教學思維來向下相容給參加研習的中小學孩子們。讓前來參加創意科學課程的小朋友與年輕學子們,能夠沒有限制地去廣泛接觸太空科學、行星科學、地球科學、大氣科學、環境科學、綠色能源、風力發電、太陽能、國防軍事科技、機器人、橋樑/隧道科學與工程、土木建築工程科學、汽車設計科學、鐵路/捷運/高鐵工程、磁浮列車、飛翼船/地面效應飛行器/氣墊懸浮火車、月球/火星登陸、船舶設計、水力發電、電梯科學、纜車設計、飛彈系統科學、科技產品研發設計、地質學、昆蟲學、生態學、生命科學、水利工程、水文學、國際關係與戰略、國家安全、船舶系統工程、軍艦設計、隱形戰機設計科學、無人飛機設計、人造衛星科學、太空梭設計科學、太空站科學、太陽系探測科學、天文學、生物科技、動物學、植物學、細胞科學、病毒科學、昆蟲與節支動物科學、青蛙的生命週期、猿與人類的演化、生態學、基因科學、遺傳學、免疫學、農業/林業科學、兩棲類、爬蟲類、魚類科學、微生物學、古生物學(恐龍/三葉蟲/蕨類等)、生理學、病理學、藥理學、基礎醫學、心臟外科手術科學、急診醫學、大腦與神經科學、複製羊/複製人、生物醫學技術、無線通訊科學、人體工學...等。
當然,由於前來參加創意科學課程的學員多半是小朋友與年輕學子,因此這些課程都會將深度適當地調整為符合小朋友與年輕學子的程度,並添加許多生動有趣的圖片及影片,使大家可以快樂地學習、從玩樂中學到豐富的知識,透過動手做課程也體驗到工程科技研發/設計創作的精髓。相信這樣的方式,大家在其它地方都很少見到的,這些就是這個科學小教室比較不一樣的特質。也是因為這樣,許多家長非常樂意經常帶著孩子遠從宜蘭/新竹/桃園/苗栗/彰化/基隆...等地來台北參加創意科學課程。也有家長帶著孩子從泰國及中國大陸暑假回台灣時特地前來參加。這幾年來,透過陸續開設了超過300種不同主題的創意科學課程活動,看到每次的課程大家都能快樂地學習並且滿載而歸,更加堅定了這個科學小教室的信念,後續小教室將推出更多元的創意課程及其它活動,讓大家來一起玩科學/玩創意/玩設計/建立系統觀與國際觀/中英語雙語並重,一起體驗,一同成長。
Adion和蝦蝦站在科技研發的最前線,將科學知識與研究心得帶回來跟大家分享。Adion和蝦蝦始終認為,推動科學教育,並不只是學校老師的責任。實驗室裡的科學家,以及科技產業的研發人員,在工作之餘,也應當站出來,跟大家分享各種科技領域豐富有趣的學問與新知,有許多他們所熟知的科學知識細節,是一般國小/國中/高中學校老師比較欠缺的。如果科學家及科技研發人員也都來為科學教育盡一份心力,相信在這樣的教育系統下成長出來的孩子,將來都會是非常有國際競爭力的優秀人才!相信這樣的教育系統,也有能力向國家社會不斷地輸送優秀的一級研發人才,長時間下來將使產業界及科技領域改頭換面,打造出以知識經濟為基礎的優質社會,擺脫傳統社會勞力密集/國際競爭力低落的辛苦局面。

​在推廣科學教育上,Adion和蝦蝦很堅持的一點是,所有科學課程的前半段都會加入基礎知識課程,後半段才是科學玩具模型實作課程。因為,Adion和蝦蝦深知,科學玩具模型雖然好玩有趣,但它的目的只是用來讓大家學習科學時不會流於枯燥乏味。此外,若大家能將科學知識基礎打好,在融會貫通之後,便能透過這些知識自己去創作出各種不同的玩具模型。

對於孩童及青少年來說,知識的啟蒙其實是很重要的,它在很大的程度上影響將來的整個發展。小時候如果嘗試著去自己動手設計製作模型船、風力發電機、機器昆蟲、鐵路橋樑組合...等,在有良好引導及持續學習的狀態下,只要不斷地保持興趣與熱誠,小朋友將來長大後就非常有機會成為一位科學家、學者、教授、汽車設計師、船舶研發人才、科技產品設計人員、生物科技專家、醫學技術研究者、軟體設計專家...等等。
 
 
在亞洲,應試教育/升學主義/填鴨教育等長期主導著大部分孩子們的整個成長主軸,在這種情況下,培養出來的孩子有許多早已流失了創造力及靈活應變的特質,這方面很不利於在將來全球新知識經濟時代下生存與發展。這個世界很大,好玩的東西很多,大自然也充滿著各式各樣奧妙的現象,然而在應試教育/升學主義的主導下,小朋友們從國小六年/國中三年/高中三年整個過程下來,相信有很多人始終都只是聚焦在學校教科書上的知識,很少花時間去仔細瞭解捷運系統是怎麼設計、流感疫苗是如何運作的、101大樓是如何建造出來的、貓空纜車系統是怎樣運行的、恐龍滅絕事件是怎樣的過程、農業科學是用什麼方法確保糧食豐收的、地球及火星/金星大氣層的構造是怎樣的、船舶在水面上航行是如何儘量降低阻力的、鳥類/蜜蜂及飛機/直昇機是怎樣飛行的、電腦光碟機是如何透過雷射光來讀取光碟片裡的資料的、宅急便物流系統是如何高效率地運作的、隱形戰鬥機是如何消失在雷達螢幕上的、高鐵列車進站時是如何準確地停在目標位置的、人類眼球是如何將影像訊號傳送到大腦的、鯊魚的皮膚是如何大幅降低水中阻力的...等等。歐美先進國家的小孩花較少的時間在配合應試教育,花較多時間在研究探討地球上各種有趣的課題,長時間下來,跟亞洲的孩子就出現了明顯特質上的差異。
長期以來,台灣的教育系統,為了讓大家都覺得公平(只要小孩認真就有機會上好學校),教育單位大力推展應試教育,在這種情況下,許多學校與坊間補教業者便鼓吹升學主義,甚至填鴨教育,只要小孩認真配合,學會許多考試技巧,真的就有機會上好學校。然而,長時間下來,許多孩子都累了,一旦上了大學,學習力就疲乏了,創造力更是早已被填鴨教育消耗殆盡。台灣的中小學教育有時看似某些成果「超越」歐美,但大學裡學生的表現就遠遠落在歐美先進國家的後面了。許多孩子在中小學階段完全被大人們安排敦促學習內容(配合應試教育),上了大學後,忽然沒有人在後面逼著讀書,忽然變得很自由,瞬間就不知道要如何學習了,這是很可惜的,在整個學習過程裡最重要的大學階段,卻沒能好好地學習,長跑賽前面贏了,後面卻輸了,最終還是沒有追上歐美先進國家。應試教育/升學主義/填鴨教育扼殺了許多孩子與生俱來的創造力,長期下來也阻礙了社會的創新與進步。如果有機會改變這一切,希望大家一起來努力,讓教育活起來,讓孩子們真正變聰明,讓學習過程快樂地進行。
21世紀是一個知識爆炸的時代,在世界各國廣大科技研發人員與工作團隊的努力下,每年都有很多科技產品與工程建設被設計與製造出來,例如:智慧型手機、超薄型電腦與數位相機、先進的電動車及油電混合車、先進的斜張橋、擁有前衛造型設計的鋼骨建築大樓、新款的智慧型捷運及地鐵交通系統、新研發的抗病毒疫苗、先進的醫學診斷與治療技術及藥物、功能強大的電腦作業系統軟體及應用程式、新款的高速靜音噴射客機、神奇的衛星導航系統......等等,這些東西每一種都蘊含著相當豐富的知識及運作原理,所有的種種加起來,造就了這個知識爆炸的時代。大家處在這個科技年代,若能將許多有用的知識放進腦子裡,適時地加以運用,就能聰明地體驗這個多采多姿的世界,也讓每一天都過得精彩豐富。

這個世界目前是以十倍數的速度在進步,許多科技領域日新月異,學校課本上的知識已經遠遠無法滿足大家跟上時代的需求了。如果現在的孩子們只關注學校課本上的科學知識,例如水果電池、酸鹼中和實驗、青蛙解剖實驗、動能位能原理...等,很容易就與科技時代脫節了。學校課本上所陳述的的基礎科學知識,雖然重要,但有很多都是二十年前就存在於課本上的,基本上大同小異。因此,這個科學小教室鼓勵大家去探索課本以外的知識。科學無所不在,可以看電影學科學,也可以從日常生活中學科學,更可以上網找各種好玩有趣的科學知識。唯有跳脫傳統思維,不斷地積極汲取新知,才能跟上時代,站在科技年代的前端。
Knowledge is Power. 知識就是力量。
醫生靠醫學知識救人;石油鑽探專家靠地質學知識找到油田位置;太空科學家靠火箭設計知識將物體送上太空;刑事警察靠科學辦案解開犯罪謎題;農業生物學家靠植物學知識大幅提高糧食產量;橋樑專家靠土木工程知識建造出大跨距跨海大橋;牙醫師靠齒科學知識替病患正確地修補蛀牙;軟體程式設計師靠軟體工程學知識寫出強大的Windows 7及Windows 8作業系統;空調系統研發工程師靠熱力學及熱傳學知識研發出高效率的冷氣機讓大家舒服地度過夏天;高速鐵路系統專家火車運輸系統科學知識研發設計出安全又快速的TGV、ICE、新幹線(含台灣高鐵)、上海磁浮列車線等高速交通系統,讓世界各國的乘客們可以用很短的時間安全舒適地抵達目的地去旅遊或出差。
現代工商社會由於大家分工太細,大部分的人都會被環境要求去成為某個小領域的專業人員,例如:某個天文學家,他可能花二十年在研究土星環裡某一環的結構/成分/形成原因等,成為土星環專家,其它領域他可能就沒時間過問了;又如:某個汽車研發設計人員,他可能花二十年在研究汽車懸吊系統的結構設計等,成為懸吊系統專家,其它領域他可能就沒時間過問了。這其實不是個好現象。人類不是機器,如果環境條件允許,小朋友們其實可以試著努力去成為具備一定程度全方位知識與智慧的人,避免將來只成為某個領域的工匠型專員。

這個科學小教室鼓勵大家去融會貫通各個不同領域的知識,去活用各種學問。古代的科學家,像牛頓、阿基米德、伽利略、達文西...等,有許多人都同時精通天文、物理、數學、化學、地理、生物、藝術、人文...等各領域的知識,真正靈活整合不同性質的學問,當一個有智慧/有獨特分析判斷能力的知識份子。Adion老師以身作則,鑽研了五千本書籍,並鼓勵大家去融會貫通各個不同領域的知識學問,去鑽研探討太空科學、恐龍、地球科學、火山、生物學、物理學、數學、土木建築科學、橋樑科學、艦艇設計科學、汽車科學、細胞與微生物、月球科學、植物學、天文學、化學、太陽系行星科學、捷運及高鐵系統設計科學、岩石礦物科學、火箭與太空梭、隱形戰鬥機設計、太陽能與風力發電/能源科學、國防武器研發科學與軍事戰略學、醫學科技、動力機械、電腦及資訊科學、人造衛星、直昇機設計、海洋生物學、隧道科學、光學、磁浮列車設計、防空飛彈系統研製科學、核子動力潛艇設計、爬蟲類與兩棲類、氣墊船與飛翼船的設計、土星環的科學、航空母艦戰鬥群的科學、昆蟲學、農業科學、國際政治經濟學、資本主義與社會科學、地理學與地質學、人類發展學...等。當大家真正敞開心胸去接受各種知識之後,在持續鑽研下,相信漸漸地大家就能發現,知識其實是一通百通的,在許多不同的領域都能發現一些相通的邏輯與原理,也能廣泛地感受大自然的奧妙以及人類文明建設各方面設計創作的巧思。一切的一切,都相當的有學問。


在台灣的科技產業裡,每天都有許多人在研發設計各類科技產品:在廣達有許多人每天在研發設計筆記型電腦、在鴻海有許多人每天在研發設計電子產品、在裕隆有許多人每天在研發設計汽車懸吊及轉向系統、在巨大機械有許多人每天在研發設計先進碳纖維及鋁合金自行車車架、在宏達電有許多人每天在研發設計智慧型手機、在友達有許多人每天在研發設計液晶面板、在聯發科有許多人每天在研發設計IC、在台積電有許多人每天在研發設計半導體製程....,這些研發設計活動都非常需要專業知識與創意,如果能夠讓孩子們從小就持續培養科學基礎與研發設計概念,長時間後小孩長大了,自然而然進入科技產業去從事先進科學技術研發專案的機會就會非常大了!
 
 
傳統的科學教育主要都在教大家認識科學現象或原理,這其實是不夠的若僅只是認識科學現象或原理,是無法真正和這個科技時代接軌的在這個科技發達的年代人類文明建設裡所有的東西都是有人去設計的有人設計高鐵系統有人設計手機有人設計醫學疫苗有人設計汽機車有人設計遊戲軟體....等等,整個科技產業需要龐大的研發人才而優質的研發設計人才必須從小就開始培養研發設計的精神與概念不能只是去認識科學現象或原理而已而是應該從小就開始嘗試著自己去研發設計一些東西例如設計玩具機器人設計艦艇模型設計製作飛機模型研製磁浮列車模型...等等如果大家都能像歐美的許多小孩一樣從小就經常自己動手做東西,自己試著去設計製作出自己的科學模型,經常參與學校的科學專題(science project)或科展,自己去尋找可用的材料來做成理想的作品...,相信長期下來,​是很有機會能夠培養出優秀的科技研發人才的!
科學,絕非只是課本上所談論的毛細現象、牛頓運動定律、光線的折射...等比較刻板的課題,
事實上,科學無所不在,也隨時隨地都可以研究思考:
★大家周末去爬山時,在山上看到的景物,可以研究地球科學、火山科學、岩石礦物科學、生物學、昆蟲學與節支動物科學、植物科學、土壤學
★周末去台北美麗華時,可以研究美麗華摩天輪的設計科學、動力機械工程設計科學
★去台北101大樓時,可以研究101大樓的設計及建造科學
★周末去動物園時,可以研究動物學與生命科學、生態學及食物鏈
★大家開車經過雪山隧道時,可以研究雪山隧道TBM鑽掘法先進隧道工程科學、建築土木工程科學
★開車經過橋樑時,可以研究橋樑科學與先進橋樑設計及建造工程
★大家躲在室內吹冷氣時,可以研究冷氣機與空調系統的設計科學、熱力學、熱傳學
★在室內時,可以研究建築土木工程與室內設計科學、房屋設計、景觀設計學、建築施工知識
★周末去海邊玩時,可以研究海洋生物學/海洋科學與地球生物圈/水圈/大氣圈/岩石圈的科學
★大家遇到停水時,可以研究水資源科學、水處理與淨化科學、大自然水循環、翡翠水庫與石門水庫的設計及建造科學
★大家搭飛機出國時,可以研究航空科學與機場設計工程學、飛機設計科學、飛行原理與伯努力定律、飛行器控制科學
★去基隆港遊玩時,可以研究船舶設計工程學與造船科技、碼頭建造工程學、貨櫃輪設計科學、軍艦研發設計科學、水面載具流體力學
★遇到地震時,可以研究地球科學、地震科學、板塊運動理論、地殼構造理論
★遇到颱風時,可以躲在室內研究地球科學、大氣科學、天氣學、熱帶氣旋理論
★去醫院時,可以研究先進醫學技術與醫藥研發科學、醫院管理科學
★感冒時,可以研究流行病學、免疫學與疫苗科技、病理學、藥理學
★看到消防車衝過去時,可以研究火災學、消防滅火科技、風險管理科學
★打手機時,可以研究無線通訊科學、電磁波物理學、手機研發設計科學
★照相時,可以研究數位相機研發設計科學、成像光學、透鏡設計科學
★玩網路遊戲時,可以研究軟體工程學、遊戲設計科學、電腦網路通訊科學
★看到蜥蜴或青蛙時,可以研究兩棲類與爬蟲類生物學、動物學、生態學
★在家用電時,可以研究火力發電科學、核能科學、核能發電廠的設計科學、水力發電科學、風力發電科學、能源科技
★在家用水洗澡時,可以研究自來水配管輸送工程學、水資源科學、水處理與淨化科學、大自然水循環
★開車在機械式立體停車塔停車時,可以都市立體停車塔的設計科學
★開車去加油時,可以研究石油工程科學、能源科學
★去搭乘貓空纜車或日月潭纜車時,可以研究登山纜車的設計科學
★大家出門搭乘捷運及高鐵時,可以研究捷運系統設計科學、高速鐵路工程學、先進軌道運輸科技、歐洲懸掛式單軌捷運系統的設計科學、高速航空火車(Aerotrain)及磁浮列車的設計科學
以上所舉的例子,多半都是系統級的科學每個系統級的科學,都會包含相當多的基礎科學在裡面,舉例來說,若去研究貓空纜車的設計科學,就會需要去瞭解以下各項目的知識:
  • 滑輪原理,滑輪與繩索系統的設計,滑輪省力機械與費力機械原理 
  • 電動馬達電動機的原理及構造、電與磁的科學、高速電動馬達的設計
  • 齒輪的原理及設計,齒輪方面的科學知識,包括漸開線齒形、齒數、模數、壓力角、螺旋角、節圓直徑、齒頂、齒根、齒的咬合等
  • 登山纜車動能與位能轉換物理學,摩擦力物理學
  • 纜車鐵塔結構的設計科學,山坡地鐵塔基礎施工土木工程學
  • 高強度鋼纜的設計與製造科學,纜繩編織科學與材料疲勞壽命測試科學
  • 纜車車廂的設計科學、車廂通風設計、消費者心裡學、人機介面與人體工學
  • 纜車系統商業營運科學、交通事業經營管理科學、消費大眾旅遊心裡學

處處留心皆學問,不斷地探索與發現是一種生活態度哦! ^ ^

 
《將"科學"看作是一個整體》
Adion和蝦蝦傾向於鼓勵大家將"科學"看作是一個整體,就如同日本知名連續劇「醫龍-Team Medical Dragon(医龍/いりゅう チームメディカルドラゴン)」裡的心臟外科手術主刀醫師「朝田龍太郎」將人體各器官看作是一個整體一樣。一般的外科醫師在研究患者的症狀時大多只單獨去看個別的器官,例如肝臟有問題就探討肝臟、消化道有問題就探討消化道,而朝田龍太郎的腦海中有人體整體的圖像,任一器官有問題都有可能是其它部位的問題所連帶造成的。

​類似這樣的思維,Adion和蝦蝦鼓勵大家將"科學"看作是一個整體,例如設想:當我們想要將一艘火星探測太空船從地球發射出去,送往火星去進行行星科學探測任務時,這整個科學任務是一個整體,是一個融合了各種科學學門的巨大系統工程(System engineering),整個任務過程的步驟如下
(1)先用一枚運載火箭(Launch vehicle)或太空梭(Space shuttle)將此火星探測太空船從地球表面發射到太空,整個發射飛行過程只需八分鐘即可抵達太空,發射過程所牽涉到的科學有運載火箭設計科學、飛行彈道科學、高速飛行器空氣動力學(Aerodynamics)、太空軌道力學(Orbital mechanics)、太空船姿態動力學...等。用運載火箭發射太空探測器的過程中,必須不斷地丟棄已燃燒完畢的火箭節段(包括火箭引擎與燃料槽),因為根據牛頓運動定律F=ma,當不斷地丟棄已燃燒完畢的火箭節段時,質量m愈來愈小,若推力F保持定值時,加速度a便會愈來愈大,使火箭的飛行速度可以不斷地增加,最後達到每秒鐘11.2公里的逃逸速度,以離開地球重力場。如果太空探測器要離開太陽系,那最終就必須達到每秒鐘16.7公里的速度,以離開恆星太陽引力的束縛;
(2)接著這艘火星探測太空船在地球軌道上開啟任務控制電腦(Mission control computer),進行開機自我測試,看是否各次系統都無故障,此過程所牽涉到的科學有機上電腦與控制系統設計、大系統整合測試科學等;
(3)接著這艘火星探測太空船透過導航系統(Naviation and Guidance System)來調整姿態與方位(Spacecraft Attitude and Orientation),然後點燃上面級火箭引擎,並沿著霍曼軌道(Homann Transfer Oribit)朝火星預定方位飛去,此過程所牽涉到的科學有導航與控制理論、霍曼軌道科學等;
(4)上面級火箭引擎燃燒完畢關機後,太空船達到預定的速度(speed大約11.2km/s),接著關閉機上電腦與所有電源,進入為期七個月的冬眠飛行(無動力滑行)狀態;
(5)七個月後,太空船抵達火星附近,重啟機上電腦,進行開機自我測試,看是否太空船各次系統都無故障,有些太空船設計成可以張開太陽能板(Solar Panel)以接收陽光,接者點燃逆向火箭引擎(Reverse Rocket Booster)以便減速煞車,有些設計成可以使用太陽能板的背面來與火星高層大氣摩擦來達成氣動阻力煞車減速,此過程所牽涉到的科學有太陽光能電池科學、牛頓運動學、氣動阻力煞車減速技術(Aero-breaking)等;
(6)接著太空船由於速度減慢,於是被火星的引力吸引,開始進入火星大氣層,用船上的耐熱碟來隔絕與火星大氣層高速摩擦所產生的上萬度高溫,減速到較低速度後,彈開降落傘(先彈副傘後拉開主傘),最後登陸時用彈力球或點燃逆向火箭引擎來軟著陸。此過程所牽涉到的科學有:大氣層(Planet Atmosphere)進入與返回(Entry/Re-entry)技術、降落傘設計科學(Parachute Design)、耐熱陶瓷碟(Probe heat shield)材料科學、登陸用彈力球緩衝技術(Soft-landing Tech)等;
(7)太空船登陸艇(Mars lander)已成功登陸在火星表面,接著張開登陸艇,使漫遊車(Mars surface rover)開出來,漫遊車張開太陽能板以接收陽光,然後開往附近有勘查價值的地質環境去考察,用漫遊車上的攝影機與各種探測儀器,去勘查是否有微生物、化石、稀珍岩礦成分、水冰、乾冰、特殊地質構造等。此過程所牽涉到的科學有:登陸艇設計科學、漫遊車設計科學、地質學、太空與外星微生物學、古生物學、岩礦科學、環境科學、生態學、大氣科學等;
(8)若太空船登陸艇是體型較大的機種,可以設計樣品返回艙(Sample-Return Capsule)在裡頭,用小火箭將火星上撿拾到的珍貴微生物/化石/岩礦樣品送上太空並沿著霍曼軌道返回地球,給地球上的科學家在實驗室去化驗。

以上這段說明,
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若大家將"科學"看作是一個整體,就能明白這整個太空任務包含了非常多種的科學領域學科,環環相扣,整個科學任務的總設計師必須對每個領域的科學知識有一定程度的瞭解,每個不同的次系統之間也必須緊密地相互配合與協調運作。初學者及小朋友們便可藉由探討此一太空任務,在整個過程中學到非常多的各領域科學知識。這也是科學最迷人的地方了。
前面提到的日劇「醫龍」裡的外科手術進行過程也是一個非常好的「系統工程學(System Engineering)」的例子,整件事也是非常科學的。手術團隊會先對病患進行手術前的診斷,從而決定治療方式及手術細節。接著手術開始時,主刀醫師、麻醉師、器械護士、第一助手醫師、第二助手醫師、臨床工學士等各個角色都必須緊密配合協作,稍有不慎將有可能導致病人心跳停止或死在手術台上。手術完畢後內科醫師也會對病患進行持續的追蹤與觀察,以免任何術後併發症產生。這個多角色協作是個不折不扣的「系統工程」,這也像日劇「交響情人夢」裡的交響樂團隊,每個人都必須將自己手中的樂器配合整體的節奏來演出,才能讓演奏出的音樂達到完美協作的境界。系統工程其實是無所不在的,從人類社會的種種工業文明建設,乃至於大自然的地球生態系統,都可以清楚地看到它的影子。這也是為何這個科學小教室在進行科學教育推廣時,始終大力推動系統工程科學的根本原因,強調從系統觀點來探討各種科學課題,從系統與宏觀的角度來進行科學任務與科技題材的創作設計,而不像傳統的科學教育多半教大家在觀察科學原理與現象。
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上圖所示,Adion‧蝦蝦科學小教室的核心價值 (Core value) 與基礎知識 (Fundamentals) 是「太空科學與生命科學」,詳述如下。
(1)太空科學(Space science):
我們的太陽系有八大行星,地球只是其中一顆。如果太陽是一顆西瓜,那麼地球大概只是一顆綠豆或一粒粗沙。從上述這個觀點來看所有的事物,大家就會明白,包羅萬象的太空科學有多迷人了。假設我們是一群太空科學家,如果我們想要發射太空船去探測月球,那麼我們必須先瞭解如何讓太空船飛出地球(發射載具/運載火箭設計科學),接著需瞭解如何讓太空船飛到月球(軌道力學),接著需瞭解如何讓太空船登陸到月球表面(軟著陸技術)。到達月球表面後,接著如果太空人想要在月球上建造基地或前哨站,那麼就必須開始考慮:如何在月球上蓋建築物(建築/土木工程科學)、如何設計能在月球表面奔馳的車輛(汽車設計科學)、如何設計能在月球表面行駛的鐵路運輸系統(鐵道科學)、如何設計月球基地的電力供應系統(能源科學)、如何設計月球基地的自來水供應系統/氧氣配送/燃料配送/垃圾清運等、如何設計月球基地與地球總部間的通信系統(無線通訊科學)、如何讓太空人能搭乘定期航班往返地月之間(宇宙航空公司經營科學)、如何讓月球基地的太空人也能連上Internet網路(資訊科學)、如何在月面開採有經濟價值的礦物如氦3(地質學/採礦科學)、如何建造月面防空飛彈基地以保衛重要礦場與設施以免被敵人掠奪(國防科技)...等。以上所述的種種學問,都可參考目前地球上已發展成熟的經驗。透過這樣的思維,地球上的種種知識,變成都與太空科學有關連了!因為如果我們想要去月球或火星上建造基地或前哨站,那麼就必須考慮上述的種種學問。一切的考慮都變得很龐大,牽涉到相當多的領域。

(2)生命科學(Life science):
在透過上述的太空科學思維來探討種種科學時,也可細分為兩大類,一類是與生物無關的科學;另一類是與生物有關的科學。與生物無關的科學,例如:運載火箭設計科學、軌道力學等。與生物有關的科學也相當多,因為人類就是一種生物,人類發展出整個工業文明,有一大半的活動就是為了人類自己食衣住行來服務。例如:如果月球基地的太空人需要常駐在月面,那就需要思考如何蓋一座有透明天花板的溫室並在溫室裡種食用植物(農業科學)以便供應糧食給太空人吃。另外也需,開始考慮:如何在月球上蓋一座月面醫院(醫院管理科學)使太空人生病時可以就醫、如何在月球上蓋一座月面藥物生產工廠(醫藥研發生產科學)以利用月球上的低重力場來合成高純度的藥物、如何在月球上建造一座讓太空人可以生活與休閒的空間/運動中心/游泳池/健身房(人體工學/運動學/心理學)以避免太空人長期下來得太空悠閉症、如何讓太空人可以養貓狗等寵物(寵物飼養科學)、如何在月球上蓋一座飼養雞鴨牛羊的農場(農牧科學/家禽家畜飼養科學)、如何在月球上做防曬處理以免人體被強烈的太陽紫外線曬傷、如何在月面上建立一套醫療急救系統以便緊急處理受到意外的傷患...等等。


看完上述說明,相信大家就會明白,為何這個科學小教室的核心價值是「太空科學與生命科學」,但卻幾乎研究的領域非常的廣了。簡單來說:透過這樣的思維,地球上絕大多數的科學,幾乎都跟太空科學/生命科學有關連的。
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