數學牽頭趣學STEM 「大小老鼠誰先凍死」 解構面積體積關係

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九龍真光中學要求學生利用電腦程式控制動畫貓走路，以畫出一個多角星形，學生為此要利用數學知識計算出貓行走距離及角度。


【明報專訊】不少學校以機械人、生物科技等推動STEM（科學、科技、工程、數學），九龍真光中學則試驗以數學牽頭、結合其他理科推動STEM，例如透過小老鼠嚴寒天氣中會比大老鼠先凍死的生物知識，向學生講解面積與體積的關係，令數學更添趣味。


教局推種子學校先試行


該校數學科主任嚴文迅表示，教育局數學組本學年找數間中學任種子學校，試驗數學推動STEM，該校為其中一間，在中一及中三試行。


他曾希望要中三學生解答星球怎樣才適合人類居住，從中解釋數學問題，但與其他理科教師討論後，認為課題太闊而放棄。後來他天馬行空，思考大動物還是小動物較易凍死，上網找資料後發現體積大的動物喪失熱量速度慢一點，且「有數得計」；動物透過皮膚散熱，以老鼠為例，小鼠長成大鼠，其表面面積增加，雖有更多皮膚散熱，但其體積增加的倍數更大，綜合此兩項因素，大鼠散熱速度比小鼠慢，可透過微積分計算散熱速度，但這涉及微積分，初中生仍未學。他遂改以中三生的數學課題取代，以立方體為例，將其表面面積除以其體積，體積愈大者，除出來的數字愈小，以此方法去了解大小老鼠表面面積與體積的關係。學生其後要做實驗驗證小老鼠快一點凍死，但不用老鼠，而以大小不同的紙杯裝熱水，量度哪杯水温度跌得較快，這樣便將生物、數學及物理共冶一爐。


電腦畫貓路線圖 學多邊形定理


在中一試行的教案則是結合電腦科，要求學生計數繪圖。學生可利用電腦程式控制屏幕上一隻貓行走，以其路線畫圖案，嚴要求學生畫出一個多角星形，為了釐定貓行走路線的長短及角度，學生要掌握中一課程中的「多邊形的內角和」、「直線上的鄰角」定理，及中二的「等腰三角形的底角」定理，校方為此要提早教導學生該課題。嚴說，若只要求學生按數學定理計數，會較沉悶，讓他們控制貓行走則有趣得多，結果學生不止畫出星星，還自發畫更多圖案，及自行上網學中三的數學概念；他計劃日後讓學生利用數學知識輸入程式控制機械車，令他們更有滿足感。


他說，設計以數學科牽頭推動STEM的教案，需要請教其他理科教師，下學年有機會推廣至中二及中四試行，各種子學校將於2018學年與其他學校分享經驗。