2013年6月8日

科學玩具-能量-太陽能玩具

有次到科工館開會時,在一樓的禮品販賣區看到一組陳列架上擺放著許許多多的盒裝玩具,從上到下共四層的架子上所擺的玩具造型琳瑯滿目,有些標榜著科學、益智、娛樂等多功能的可變型玩具,內容堪稱多樣,在燈光投射下,禮品陳列區顯得耀眼許多。

這些玩具有個共通性,就是標榜著「太陽能」,也就是利用光電效應來讓光能轉變成電能,再利用電能來驅動其他的機械零件以做出各種不同的動作。原理雖然講得很簡單,但其實並非三言兩語可盡述,需要用物理語言及數學語言才能描述自然的美。
太陽能三合一飛馬戰車,雙翅會上下拍動,四足會機械性地往返
然而重點還是在那塊板子上,沒有能量來源就沒有動力可言

就曾遇過有小朋友看到自製公道杯會講出虹吸原理這個科學名詞,就認為自己以前看過的科學是很簡單的,接著開始把心用在別的地方了,這是很可惜的。若與其更深入一點的討論與應用,則常有支支吾吾的狀況出現,也就是說,雖有能講出科學名詞的基本功(但一開始講不出來也沒關係,不是嗎?),不過卻無實體可用,整個概念架構不明確,會讓人一擊就倒。
不管是兩側附有船槳、船底具有螺旋槳,甚至是直升機,都應用牛頓第三運動定律
只是直升機飛不起來,「為什麼?你的想法是……」才是重要的問題之一

層次更深一點的、多變因下的探究並不是僅會講名詞的人的專利,是任何有興趣的人,不分男女、年齡、疆域、中心思想都可以進行的。在有系統、有條理的環境控制下,做出一系列的觀察、比較、分析、解釋、判斷與思辯,與人為善地合作、討論、分享與做出眾人可接受的結論,才能脫離只看表面而驟下結論的輕率行為。更何況每次的實驗情境並非完全相同,怎麼可以一以概之?
這類型的太陽能玩具價差頗大,像圖中的振翅蜻蜓,有看過原版千元以上的標價
但是也有看過350元的,不過都是從台灣左方和北方進口的舶來品就是了

最初的想法當然是想進行能源轉換,產生足夠的電能來應付越來越多的用電量,所以科學家朝向最原始、古老但也是最基本的太陽能發展,畢竟地球上目前所知的能源型態都是因為太陽而起的,所以從問題的原點來出發的方向是沒有問題的。

但是目前的瓶頸卻在於能源轉換效率不彰,在台南科學園區裡的太陽能晶片大廠聽到的最高轉換效率大約是在23%~25%,也就是僅有四分之一強的能源可以引為己用,其餘的部分還有待材料科學上的重大突破。但現階段的我們以及未來的主人,能否想想我們現在該從自己開始來做點什麼?在開源之前,務必節流,方不致畫一塊大餅,徒然坐吃山空。
不只在迷你車上裝上太陽能板來取代電池,連太空梭也裝上了
雖然可以理解太空梭不會因此而飛起來,但是否能讓人有更深層的思考呢?

在能源教育這一塊重要領域上,並不是只有組裝、玩玩太陽能玩具,比賽誰的玩具跑得快、游得遠就結束了,重點不在這裡!組裝玩具和競賽只是引領入門的策略之一,玩玩具在情意方面是可以增進的,不過情意並不是只有提升興趣,還有其他面向,像是懂得珍惜已有的,認識自己在環境中的角色與定位,才能由此基點出發,航向更偉大的航道。

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