愛迪生的白熾燈 燈泡的故事可以追溯到19世 紀，當時湯瑪斯．愛迪生（見圖）成 功發明了白熾燈泡，這是第一種能 夠廣泛使用的電燈。白熾燈的原理 非常簡單：當電流通過燈絲時，燈 絲會因高溫而發光，從而產生亮光。 燈絲材料：愛迪生最初使用碳化竹 子作為燈絲，後來改用 鎢絲，因為鎢的熔點極 高（超過3000°C），能夠 持續發光而不容易燒毀。 缺點：白熾燈的光雖然溫暖，但效 率低下，只有約10%的電能 轉化為光，其餘約90%都變 成了熱量，因此非常耗電。 小實驗：自製簡易燈泡 材料：一支鉛筆芯、一節電池、兩 條電線。 方法：將鉛筆芯兩端分別連接到電 池的正負極，觀察鉛筆芯是 否發光。 原理：鉛筆芯中的石墨會因電流通 過而升溫，這與白熾燈的發 光原理類似。 節能燈與LED技術 隨着科技進步，白熾燈逐漸被 更高效、更環保的光源取代。以下 是兩種重要的升級： 1. 節能燈（CFL） 是一種使用汞氣體的燈管，當 電流通過燈管時，汞氣體會發出紫 外線，紫外線再激發燈管內壁的螢 光粉，從而產生可見光。 優點： 比白熾燈節能約75%，壽命 更長。 缺點： 含有少量汞，一旦破裂，可 能對環境造成污染。 2. LED燈（發光二極管） 是燈光技術的一次重大突破， 它利用半導體材料，當電子通過半 導體時，能量釋放會產生光。 優點： 1. 高效節能：比白熾燈節能 約90%。2. 壽命超長：可使 用數萬小時。3. 環保：不含 汞，對環境友好。 應用：LED不僅用於家居照明，還 廣泛應用於手機屏幕、交通 信號燈和汽車前燈等領域。 智慧燈泡 隨着物聯網（I oT）技術的普 及，燈泡不再只是單純的光源，而 是可以連接到互聯網的智能設備， 這就是智慧燈泡（Smart Bulb）。 1. 功能 ‧遠程控制：通過手機App控制燈 光的開關、顏色和亮度，即使不 在家中也能操作。 ‧場景設定：根據不同需求設置燈 光模式，例如學習模式的冷光或 睡眠模式的暖光。 ‧語音助手整合：與 A m a z o n Alexa、Google Assistant或Siri等語 音助手聯繫，通過語音指令控制 燈光。 ‧自動化功能：智慧燈泡可以根據 環境光線、自定義時間或動作感 應，自動調整亮度。 2. 背後技術 ‧藍牙與Wi-Fi：智慧燈泡內置藍 牙或Wi-Fi模塊，讓它能夠與手機 或其他智能設備通訊。 ‧RGB LED：智慧燈泡使用RGB LED芯片，能夠混合出數百萬種 顏色，滿足不同照明需求。 ‧人工智能（AI）：某些高端智慧燈 泡能夠學習用戶的使用習慣，自 動調整燈光。 Li-Fi技術及多功能進化 隨着科技不斷進步，燈光技 術正在以驚人的速度演變，未 來的燈泡將不僅僅用於照 明，而是成為我們生活中 不可或缺的智能工具。 以下是一些令人期 待的創新方向： 1. Li-Fi技術 想像一下，未來 的燈泡不僅能照亮房 間，還可成為高速互 聯的數據樞紐。Li-Fi （光通訊）技術利用燈 光波傳輸訊息，其速 度比傳統Wi-Fi快數倍 甚至數十倍： ‧高速數據傳輸：下載大 型文件僅需幾秒，流媒體 播放更流暢。 ‧高安全性：Li-Fi信號無法穿透 牆壁，數據被截取的風險大幅降 低，特別適合銀行、醫院等需要 高保密的環境。 ‧應用場景廣泛：在飛機、醫院等 無法使用無線電波的地方，Li-Fi 將提供穩定可靠的網絡連接。 2. 燈光多功能進化 智慧燈泡將不僅是照明設備， 而是成為家中的多功能助手，整合 更多高科技感應器和功能： ‧空氣質量檢測：燈泡內置傳感 器，可實時監測室內空氣質量， 提醒用戶是否需要通風或調節濕 度。 ‧溫度與環境感應：燈泡根據室內 溫度或光線的變化，自動調整亮 度或色溫，營造最佳的居住環境。 隨着燈光技術的智能化、環保 化進程加速，未來的燈泡將不僅僅 是光源，而是一種改變我們生活方 式的高科技工具。而這些創新，正 讓我們距離更加智能、可持續的生 活一步步靠近。 小思考，大智慧 LED燈為甚麼比白熾燈更節能？ 試解釋原因。 參考答案 1. 能量轉化效率高：LED燈的能量大 部分都被轉化為可見光，而白熾燈 的能量大部分（約90%）被浪費為熱 能，僅有10%左右的能量用於 發光。這使得LED燈在相 同功率下提供更高的亮 度。 2. 使用壽命長： LED燈的壽命可 達25000至50000 小時，而白熾燈 的壽命則僅約 1000小時。更 長的使用壽命 意味着更少更 換，間接節省 了能源和資源。 星島教室 科技與生活 陳炳耀 中華基督教會 銘賢書院 科技教育領域及STEAM統籌主任 作者介紹 每天晚上，我們只須輕輕按下 開關，房間便被明亮的燈光照亮。 但你有沒有想過，這一盞看似普通 的燈泡，背後蘊藏了多少科學原 理、技術創新和智慧應用？從最初 的白熾燈到今天的智慧燈泡，燈光 改變了我們的生活。今天我們就來 探索燈泡的進化之旅，看看它如何 從簡單的光源，進化成現代家居的 科技核心！ 本 欄 ， 由 教育評議會邀請 資深中小學老師、 校長及大學講師撰 稿，旨在為學生提供 多元化的STEAM學習材 料，引發學生探求知識的 興趣，將學習融入生活，培養 學生的世界觀、敏銳的觸覺、積 極學習的態度。 評估是學習不可或缺的重要環節。透過 評估數據，教師可以了解個別學生的學習需 求和差異，提供個性化的學習支援和及時回 饋，幫助學生調整學習方式，改進學習效 果。教師還可以根據整個班級的數據，調整 和改進教學方法，提升整體教學質量及學生 的學業表現。 雖然教師和其他教育工作者已經認識到 評估的重要性，並進行多種形式的評估（包 括課堂觀察、課堂練習、家課、測驗和考 試），收集了大量的評估數據。但他們要肩 負繁重的教學和行政工作，缺乏時間分析這 些評估數據。因此，筆者的研究團隊利用用 於統計計算的R語言的Shiny框架，開發了 名為「ShinyTAM」的互動式線上數據分析工 具。教師上傳評估數據之後，可以很快得到 分析結果，從而了解學生的學習表現，以及 評估試卷質素。 「形成性評估」助訂學習目標 ShinyTAM簡單易用，教師用戶可以在 平台下載數據範本和數據輸入手冊，將數據 導入系統，數據通過驗證之後，就會開始分 析。 「形成性評估」是指在教學過程中評 估學生的學習情況，為學生學習提供回 饋，同時教師亦可以利用這些回饋調整教 學策略。ShinyTAM透過羅氏模型（Rasch Model）分析評估數據，計算學生能力並報 告每位學生的最近發展區，即學生的現有 能力與潛在發展水平之間的差距。這樣， 教師就可以協助學生在其最近發展區內 進行針對性的學習，令他們較容易達到目 標，發揮潛能。當學生看到自己的付出有 回報，就可提升自信心和學習動機，更積 極面對學習挑戰。 ShinyTAM還會計算學生能力內非預期 的錯誤作答。對於這些意外失誤，教師可 鼓勵學生探究原因，識別和解決問題，提 升學生解決問題的能力。由於這些試題是 學生能力範圍內可解答的，學生可以相對 輕鬆地識別錯誤原因並找出正解，從而深 化對知識的理解和記憶，增強自信心和學 習動力。 除此之外，ShinyTAM亦會計算意外驚 喜，即學生能力外非預期的成功作答。教師 可以從中鼓勵學生總結並分享成功經驗，不 僅幫助學生在未來的學習中應用成功策略， 又可提升他們的自信心。另外，教師可以讓 學生家長知道子女的成功，讓家長一同肯定 學生的成就，及時且具體的表揚會激勵他們 繼續努力。對於能力較高的學生，教師更可 以用成功的體驗，鼓勵他們設定和挑戰更高 的學習目標。 分析試卷試題質素 為了有效評估，教師需要檢討評估內 容、題目深淺度、學生整體答對率、題型及 評卷準則等，這對工作繁重的教師而言非常 艱巨。而ShinyTAM除了透過分析跟進學生 的學習成果，還可以計算試題的難度，並透 過懷特圖（Wright Map）呈現學生能力與試題 難度的對比，幫助教師判斷試題難度是否適 合學生能力。 教師可透過分析檢視試題設計的合理 性，考慮在未來適當調整試題難度，讓學生 在其能力範圍內接受挑戰。比如，若試題過 於簡單，教師可提供更具挑戰性的學習機會 並提高試題難度；若試題難度分布不均，教 師則可考慮增加中等難度的題目。 同時，ShinyTAM提供試題報告，幫助 教師理解試題的擬合度。若擬合度不佳，表 示試題可能無法有效區分學生能力。教師可 檢查試題內容是否符合預期，並在未來的 測試中修改或刪除該試題。若學生因為不熟 悉某些特定試題類型而未能正常作答，教師 則可以考慮通過講解，幫助學生熟悉這類試 題。 為了幫助教師更好地理解不同班級的學 生在每一條試題上的表現，ShinyTAM還提 供傳統的試題報告，比如百分比得分，以及 每個選項或分數類別的學生能力平均值。 ShinyTAM還會提供各班級在每條試題上的 平均得分。 評估工作是教育的重要一環。有效的線 上數據分析工具能夠為教師提供具體分析， 了解個別學生及班級的學習表現，減輕教師 的繁瑣工作之餘，更為評估的有效性提供有 力且客觀的參考。根據目前的回饋，教師用 戶普遍對這款工具有非常正面的評價，並表 示會推薦予其他教育同工。研究團隊建議中 小學教師多利用ShinyTAM分析評估數據， 深入了解學生的學習表現，並對試卷和試題 進行全面的質素評估，使教育評估工作變得 更有效。如果讀者想體驗ShinyTAM數據分 析工具，可瀏覽https://shinytam.eduhk.hk/ zht/ 香港教育大學課程與教學學系助理教授朱金鑫 研究助理霍堯俊 ShinyTAM數據分析平台 ⲙ侷䊘ㄍ氠雅⛓➶ꅾ侷㳴 「ShinyTAM」 互動式線上數據 分析工具，讓教 師上傳評估數據 之後，可以很快 得到分析結果， 從而了解學生的 學習表現，以及 評估試卷質素。 本欄歡迎院校學者投稿，分享個人學術見解及研究成果，1400字為限，查詢及投稿請電郵︰education@singtao.com。 知識轉移 「教」研並進 D6 侷芎 07.16.2025 星期三
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