Erosion 課堂 Step By Step Guide
課前提問 / 學習目標 :
- 認識侵蝕的概念
是什麼原因令導致上圖的侵蝕？
==> 海水侵蝕
海岸侵蝕指的是由於波濤、洋流、潮汐、受風驅動的海水、浮冰或其他如風暴影響產生的作用，導致沿岸的土地損失或移位，或沉積物和岩石經歷漫長時間後遭到移除。
- 學生能說出甚麼是海浪侵蝕
- 學生能說海岸線的形成
課堂內容 :
- 使用 DC Motor 配合車輪推動水形成浪撞擊沙土，模擬海水侵蝕。
- 透過改變 DC Motor 的速度來調整海浪密度從以探究海浪密度對侵蝕的影響。
準備材料 :
- 膠盒 (如食物盒 , 最好為透明)
- 沙粒 / 泥土
- DC Motor
- Slider (建議使用)
- Wheel
- iPad
- SAM Studio
- 間尺
- 計時器
- lego 支架 / SAM labs 黃色 Holder
SAM Space 編程教學 :
1. 在「Outputs」中把「DC Motor」拖拉到工作台上。
2. 在「Inputs」中把「KEY PRESS」拖拉到工作台上。
「KEY PRESS」的是一個虛擬按鈕,作用如同「Button」一樣。
3. 把「KEY PRESS」連到「DC motor」。
連接原理是「Input 」的實心圈連到「Output」的空心圈上。
然後按下「KEY PRESS」上的實心點,看看「DC motor」有什麼反應。
此時 , 同學應對 DC Motor 的操作有初步的概念。(同時做出單方向海浪)
製作海水侵蝕模型 :
1. 在膠盒上穿出一個小孔讓 DC Motor 的軸能穿過。(不要太低)
2. 把 Wheel穿過膠盒並連接到 DC Motor上 (如上圖) ,
建議加入Holder固定並墊高 DC Motor , 可使用 SAM 黃色 Holder 或其他 Lego 配件。
模擬雙向海浪 :
注入約 3cm 的水至膠盒。(至少要到車輪底的高度)
加入 Slider 控制 Motor 速度 :
連接 Slider 並接駁至 DC Motor , 推動 Slider 可開啟 Motor 並控制速度 (同時保持開啟/關閉)
即刻你沒有實體 Slider 你也能使用 Virtual Block 的 Slider 做到同樣效果
如何找出 Virtual Block?
在 Working Space 的右上角有一個工具欄 , 按一下進入設定。
勾選 「Show Virtual blocks」 , 這樣你就能在沒有實體的情況下使用。
完成設定後會出現 Virtual blocks！
改變 Motor 轉動方向 :
在 「Behaviors」中的「MOTION」取出「SWITCH DIRECTION」並加至 KEY SPACE 跟 DC MOTOR 的中間 ,
當按下「KEY SPACE」時 Motor 的轉動方向便會改變。
整個編程 :
1. 透過 Slider 改變 DC Motor 速度
2. 透過 KEY SPACE 改變 DC Motor 方向
測試 :
- Motor 能開啟並改變速度嗎？
- Motor 的方向能改變嗎？
- 有成功造出海浪嗎？
加入沙粒開始實驗 :
1. 將沙粒加入到膠盒 (Motor 的另一面) ==> 模擬海岸線
2. 加入清水 ==> 模擬海浪
3. 量度及記錄沙堆的開始高度
開始實驗並進行記錄 :
1. 以 Motor speed 100 進行測試 , 每隔 15秒記錄沙堆的高度 (最高最厚點及最低點)
| 高度 / 時間 | 0秒 | 15秒 | 30秒 | 45秒 | 60秒 | 75秒 | 90秒 | 105秒 | 120秒 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最高點 | |||||||||
| 最低點 |
2. 以 Motor speed 50 進行測試 , 每隔 15秒記錄沙堆的高度 (最高最厚點及最低點)
| 高度 / 時間 | 0秒 | 15秒 | 30秒 | 45秒 | 60秒 | 75秒 | 90秒 | 105秒 | 120秒 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最高點 | |||||||||
| 最低點 |
試利用以上的數據,製作出折線圖。
- 你應有 1 條 Motor = 100 speed 及 1 條 Motor = 50 speed 的折線
- 試比較2條折線的高度 , 你有什麼發現？
延伸編程 - 製作一個能自動改變轉向的系統 :
以上是整個編程 , 加入 「interval」來控制每次改變方向的時間
首先在「Behaviors」中的「Switches」加入「Toggle」 ,
「Toggle」是一個開關掣 , 讓系統能自動化 , 只需按下一次「Key press」便能保持開關。
然後在「Time」選出「Interval」並加至 「Toggle」及「Swict Direction」的中間
「Interval」的作用是經過某個時間間距後 trigger 動作 , 因此可以自動做出每 x 秒轉向一次。
按下「Interval」再按下小齒輪可進入「設定」 來改變時間間距
改變時間後再按 Done
- 試以更頻繁的轉向進行實驗 , 觀察轉向的頻率對沙堆高度的影響。
總結 :
- 海浪密度愈高，侵蝕愈多。 | Motor 轉向頻率愈高，沙堆的高度下降得愈快及愈多。
- 海岸線是長年累月被海浪侵蝕所造成的結果。 | 隨實驗時間增加，沙堆會逐漸消失。
- 任何簡單系統都需要 Input 、 Processing 、Output | Slider(input) , 連線(Processing) 、Motor (Output)