【人文物博】在地理教學上融入公民科學:卍慈中學自動氣象站的嘗試

2022年08月03日 星期三

 

一切源自於學生的一句話

筆者每年教授初中地理科「與自然災害共處」和「變化中的氣候、變化中的環境」兩課時,都會向學生介紹香港氣候的基本知識,並教學生繪畫和閱讀香港的氣候圖。今年也不例外,在10月某天的課堂上,學生在筆者講解後自動自覺、機械式地將課本上的香港月平均氣溫和雨量繪畫在格線上,再回答工作紙上有關香港氣候特徵的問題。

完成學習任務後,我見課堂時間尚有兩三分鐘,於是問這班中二學生:「想一想,這幅香港的氣候圖,跟你的生活有何關係?熟讀氣候圖又有何用?」當時學生聽罷我的提問後,就開始沉思起來,似乎他們從來沒有想過這個課題的內容可以應用在生活上。突然,有一位學生認真地說:「朱Sir,這幅氣候圖好像真的跟我沒有太大關係,我不知道讀來有什麼作用。」誠然,這句心底話一直在筆者心中揮之不去。當筆者以為地理科的內容已經頗為生活化的時候,學生的反應告訴我,其實不然。在此後差不多一個月,我不停在想:「到底可以如何令地理課題變得盡可能與學生『貼身』呢?」

嘗試令天氣觀測變得更「真實」:一個將教學隨想實現的過程

學生所畫的氣候圖,數據取自香港月平均氣溫和雨量的三十年平均值。從一個初中學生的視角去看,這些數字的確與他們有一點點距離感(remoteness)。於是筆者就開始搜集資料,看看有沒有可能在成本和技術上可行的情況下獲得校園或附近地區的實時天氣資訊,為學生在課堂研習時提供更逼真(authentic),以及與學生生活經驗更為相關的資料,繼而提升他們的學習動機及專注力。

經過一番探索後,筆者最後計劃在學校架設一座校園自動氣象站,期望藉此機會將公民科學(citizen science)融入在地理教學中。在起始階段,筆者先向香港天文台學術主任了解安裝自動氣象站的步驟和所涉及的成本,然後向校方申請撥款。承蒙校長及校內其他持份者的大力支持,資金很快便獲批,於是筆者隨即以學校名義申請加入香港天文台及香港大學地理系主持的「社區天氣資訊網絡」(Community Weather Information Network, Co-WIN)(註一)。

為確保氣象數據的品質,在委託承建商進行工程前,香港天文台李主任和香港大學地理系林教授曾親臨本校,就自動氣象站的選址、供電系統及數據傳送方案給予專業意見。在比較不同可行選址的優缺點後,自動氣象站最終選址在學校天台的較開揚和空氣流通的東北角,以求避開冷氣機散熱位置、四周屋邨大廈的影子及「西斜牆」。自動氣象站的供電及數據傳送系統則經電線喉管連接到位於圖書館,再經由電腦傳輸到Co-WIN的伺服器及網頁上。

圖一︰本校自動氣象站選址在天台比較開揚和空氣流通的東北角

圖二:連接自動氣象站的電腦,每分鐘會通過互聯網將氣象資料傳送到Co-WIN伺服器,Co-WIN網站上的氣象資料亦會同時更新。

以自動氣象站為中心的公民科學探究

今年2月,本校自動氣象站在工程完成後隨即開始運作。除了學生比較熟悉的氣溫、濕度、風速風向、雨量等天氣因子外,自動氣象站還提供紫外線指數、太陽輻射量,以及海平面氣壓等數據,幫助學生對校園一帶的微氣候及曾發生的天氣事件有更立體的了解。

在課室內,教師可以利用Co-WIN網頁上的實時天氣資料,為學生設計校本教材及體驗式公民科學活動。以地理科為例,教師可指導學生利用天氣數據進行數據處理、演示(例如:繪畫氣候圖)及分析(例如:分析不同天氣系統下的數據變化、或進行比較研究)。在課室外,教師則可以帶領學生到學校天台,了解自動氣象站配備的翻斗式雨量計、風杯型風速計、電阻溫度計、太陽輻射及紫外線感測器等儀器的操作原理(註二),指導學生記錄電子控制台上的氣象數據,讓學生體驗蒐集一手數據的過程,進而反思可以如何提升數據的有效性和可靠性。除此以外,教師也可以與學生一同考察校園附近不同方位的建築物及障礙物,進一步評估不同影響因素對一地氣象站讀數的影響,從公眾的視角參與科學論述的探討。

最新動向:成立學生氣象組織,推動氣象教育

除了使用自動氣象站的硬件和數據進行教學外,筆者在本學年特別假期後開始邀請有興趣參與公民科學探究的學生一同籌組學生氣象組織「卍慈天文台」,期望能構建學生為本的空間予他們進行公民科學探究,並將研究所得分享予師生、家長,以至附近社區的居民。筆者現與學生幹事們一同商討天文台工作分工(例:數據蒐集、天氣預報、天氣事件分享、日常維護及檢查等)及開始試行階段。根據師生共同制定的計劃,我們已在本年6月下旬舉行啟動禮,正式開展「卍慈天文台」的恒常運作,盡微小的力量為全校師生提供天氣服務。

結語
身為一個地理愛好者,筆者每每會為更了解自己所處的地球而感到滿足;而身為一個地理教師,筆者則深信自己所教的是一個「為未來而設計的課程」(curriculum for the future),渴望與學生一同進行公民科學探究,幫助他們培養未來世界所需要的地理技能,以及對當代地理議題的好奇心。期盼有一天,文首提到的學生會因為自動氣象站和「卍慈天文台」的出現,明白氣象知識總有派上用場的時候,並學會「睇天做人」吧。

如果各位同工或同學對使用自動氣象站進行教育工作有更多想法,還請不吝賜教,聯絡「信報教育」與筆者交流分享!

 

撰文︰朱俊錕老師
香港紅卍字會大埔卍慈中學德育及公民教育統籌,近年醉心於推動價值觀教育、地理教研及風景攝影,文章散見於《明報星期日生活》、《信報教育》及《經濟日報》。

 

「人文物博」專欄文章由 ROUNDTABLE EDUCATION提供,由人文學科老師撰寫教學心得和探討學科議題,旨在培養學生掌握和轉移知識的能力,裝備學生面對二十一世紀不確定的社會,成就能適應各種變化的人才。

編按︰以上言論不代表本報立場

註一:「社區天氣資訊網絡」網站
https://cowin.hku.hk/

註二:自動氣象站的技術細節詳見香港天文台李淑明主任和李嘉康主任的文章《簡約但不簡單 — 「社區天氣資訊網絡」自動氣象站》
https://www.hko.gov.hk/tc/%E5%A4%A9%E6%96%87%E5%8F%B0%E7%B6%B2%E8%AA%8C/106239/%E7%B0%A1%E7%B4%84%E4%BD%86%E4%B8%8D%E7%B0%A1%E5%96%AE-%E2%80%94-%E3%80%8C%E7%A4%BE%E5%8D%80%E5%A4%A9%E6%B0%A3%E8%B3%87%E8%A8%8A%E7%B6%B2%E7%B5%A1%E3%80%8D%E8%87%AA%E5%8B%95%E6%B0%A3%E8%B1%A1%E7%AB%99