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上一篇網誌介紹了利用 micro:bit 連接 Wi-Fi 組件及 pH 傳感器製作了一個可以實時監察及處理數據的水質酸鹼值裝置，首個實驗就是用來量度珊瑚骨如何改變魚菜共生系統的酸性水質及保持效用的時間之關係。我們以一個運作中的 SuperFarm 魚菜共生系統 Potti 作實驗（下圖一），未加珊瑚骨之前的水質酸鹼度為 5.6，之後放入 100 gm 珊瑚骨在種植盆內。裝置由 2022 年 1 月 4 日（圖中 i）開始執行工作，以每 5 分鐘採樣一次，到了今日（2022 年 1 月 25 日）已經錄得了逾 22,500 個數據。把收集到的數據輸入 Excel 處理得出以下的結果（下圖二）。珊瑚骨可以在短短兩天（圖中 ii）內把酸鹼度由 5.6 提升至 7（中性），並且一直維持了在偏鹼性（pH 大於 7）的範圍內多於 18 天（實驗仍在進行）。結果也看到酸鹼度由最高峰（約 8.2，圖中 iii）慢慢回落，顯示珊瑚骨中和酸性的效用正慢慢減弱，如果酸鹼度低於 6.8 便需要更換新的珊瑚骨以維護系統的水質穩定及水族生物的健康。  圖一：安裝在 SuperFarm 魚菜共生系統 Potti 的了 pH 傳感器及水質情況。  圖二：水質酸鹼度與時間的變化
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物聯網（internet of things, IoT）近件成為教學新趨勢，它是指一個由不同的物體連接在一起的網絡或一個由不同的物體組成的網絡，應用上是由計算裝置、機械、數位機器組成相互關聯的系統，以通用唯一辨識碼（UID）及具有通過網路傳輸數據的能力，達成無需人與人或是人與裝置的互動。物聯網的優點是一切都能自動化，在搭配 AI 的輔助，生活型態上的一切都能智慧化，只需具備感應器、資料存儲裝置及相關的電腦編程技術便能做到。隨著科技的發達，感應器的成本大減，雲端存儲平台也大多免費，應用於教學之上可令大大降低教學成本。 SuperFarm 的物聯網課程以魚菜共生生態系統為基礎，配合物聯網 ESP8266 開發板與基礎 micro:bit 程式設計，讓師生深入體驗「實務程式教學」，透過物聯網開發板實作程式教育，大幅降低 IoT 裝置的硬體複雜度，擴大學習成效（具備生物、物理、化學科技跨學科知識）及趣味性。學員可直接看到程式與硬體互動的結果，並且立即了解感測器資料收集的結果與網站整合應用。 本影片（電腦編程水質酸鹼度測試儀）示範了如何利用 micro:bit 電腦編程、水質酸鹼度測量儀器、雲端數據收集平台 thingspeak 及 3D 打印機製作水質酸鹼度測試的儀器。製作非常簡單，但可令同學對編程、物聯網、3D 打印及生態科學有更深了理解。如欲了解更多，可瀏覽我們的課程資料，或與我們聯絡（stem@superfarmhk.com）。 |
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