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國立高雄師範大學 工業科技教育學系 荊溪昱、王仁俊所指導 馬宜平的 國小六年級學生科學生涯選擇模式之探討與STEM教育對學生科學生涯選擇模式的影響 （2020），提出手搖手電筒實驗關鍵因素是什麼，來自於社會認知生涯理論、生涯選擇模式、STEM教育、結構方程式模型、模糊德懷術。
而第二篇論文長庚大學 醫療機電工程研究所 李明義所指導 賴郁辰的 肢體擺動發電儲能裝置及充放電迴路設計、開發及驗證 （2009），提出因為有 人動發電、肢體擺動、儲能電池的重點而找出了 手搖手電筒實驗的解答。
手搖手電筒實驗進入發燒排行的影片
為期一周的電磁夏令營，這次大家做的活動有:認識電子，然後自製驗電器；進入電流電池和電流磁效應的世界，製作了水果電池、紙喇叭，還有奇妙的磁場，初步認識電磁感應，用手搖手電筒來理解；電解和電鍍的技術原理，做了專屬自己的電鍍鋁板，還有好多好多有趣的實驗例如自製肥皂、做豆腐等食品的科學原理，希望大家都有個充實的夏令營!
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國小六年級學生科學生涯選擇模式之探討與STEM教育對學生科學生涯選擇模式的影響
為了解決手搖手電筒實驗 的問題，作者馬宜平 這樣論述：
本研究以社會認知生涯理論為基礎，第一部分旨在透過PISA 2006學生問卷中有關「科學自我效能」、「科學結果期待」、「科學興趣」與「科學生涯意向」的相關題目組成問卷，進行資料分析，企圖建構一套國小學生科學生涯選擇的因素結構模型，並進一步探究科學學業成就與科學生涯意向的相關性與不同性別學生在科學生涯選擇上的差異；第二部分則嘗試發展符合STEM教育精神之教學設計，以在國小階段落實十二年課程綱要中的生活科技課程精神，希望能讓STEM教育發揮成效，以符合學生學習需求。本研究發展的教學設計經選取與各部份內容相對應的領域核心素養具體內涵後，再透過14位諮詢委員進行模糊德懷術問卷調查，依據收集之資料進行統
計分析；第三部分則對學生進行STEM教育，以了解STEM教育對國小六年級學生科學生涯選擇的影響，並進一步探究不同性別學生的差異。根據上述，本研究發現，國小六年級學生科學生涯選擇模式與社會認知生涯理論中的生涯選擇模式略有不同，科學自我效能對科學生涯意向的迴歸係數不顯著，但科學自我效能仍能透過科學結果期待與科學興趣對科學生涯意向產生間接影響，且在校科學成績僅和科學自我效能相關，和文獻探討指出個人的學業成就也會對結果期待產生直接影響相悖。另外，影響國小六年級學生未來是否選擇以科學作為生涯發展方向的因素，彼此間的相關程度並未呈現性別差異的存在，唯女學生在此階段已出現負向的科學生涯意向表現，是值得注意的
現象。而本研究自編STEM教學設計經評估，獲致研究結論如下：一、囊括STEM四大學科領域及10項核心素養具體內涵，且皆具適切性；二、「自然科學領域」為自編STEM教學設計中契合度最高之教學領域，並以「符號運用與溝通表達」為該領域整體與相應學習內容符合程度最高之核心素養；三、「科技領域」與「工程領域」為自編STEM教學設計中契合度次高之教學領域；四、「數學領域」為自編STEM教學設計中契合度仍有努力空間之教學領域。在STEM教育的影響方面，發現STEM教育能促進國小六年級學生的「科學結果期待」與「科學生涯意向」，間接印證了社會認知生涯理論中生涯選擇模式所呈現出的「結果期待」能影響「生涯意向」的立
論。進一步分析不同性別的差異，發現STEM教育對兩性學生「科學自我效能」的影響皆有限，但能有效促進男學生的「科學興趣」，且對不同性別學生的「科學結果期待」與「科學生涯意向」皆有促進效果，唯就「科學生涯意向」的得分情形來看，STEM教育實施後，對以科學做為未來生涯選擇方向的角度來看，男生的意願依舊高於女生。最後，綜合文獻分析、研究結果與結論，分別就教育實務與未來研究提出建議，以提供參考。（本研究內容部分引用研究者已發表於臺灣教育評論月刊2020年第九卷第二期名為「國小六年級學生科學生涯選擇之探討」一文與第七期名為「實施STEM教育的困難與解決策略」一文，以及科技與人力教育季刊第七卷第一期名為「S
TEM教育對學生科學生涯選擇的影響」一文與將刊登於人文社會科學研究第十五卷第二期名為「國小STEM教學設計─以手搖式手電筒的設計、製作為例」一文。）
肢體擺動發電儲能裝置及充放電迴路設計、開發及驗證
為了解決手搖手電筒實驗 的問題，作者賴郁辰 這樣論述：
開發無污染之新能源已成為世界各先進國家努力之目標，而人們在日常生活中肢體動作頻繁，其動能若能有效轉換與儲存成電能，即可開創一種新的環保能源。本研究之目的為開發一套具有發電、儲能與放電功能之「肢體擺動發電儲能裝置」，針對人體在日常生活中上肢與下肢等運動方式，分析其擺動模式進而設計發電機機構，再經由加工組裝實現機構雛形。本研究之工作內容包含三部分；第一部分進行肢體擺動電能轉換單元設計，工作內容包含三項，發電機構設計、機構動態模擬及發電電壓分析；發電機構設計理念係利用人體行走時上下肢擺動，將發電機構固定於小腿上，再利用小腿之簡諧運動使機構內擺錘擺動，其所產生之動能，經由擺臂帶動固設於發電機構上方旋
轉軸上之增速齒輪箱，進而透過樞接於增速齒輪箱輸出軸上之微型發電機使其轉動發電；發電機構包含一微型電機、增速齒輪箱、擺臂、擺錘及外框架等元件；所開發之發電機構擺臂長度為15公分，外框架成倒扇形，其下緣寬度為12公分，擺錘擺動幅度為45度，擺錘重量為200克；本研究係利用Solid Works工程設計軟體進行機構設計與分析；接著，利用動態模擬分析軟體COSMOS/Motion進行擺錘機械能轉換為動能之模擬分析。模擬時係設定小腿長度(膝關節至踝關節距離)為45公分，發電機構上緣之旋轉軸中心距離膝關節旋轉中心為22公分，小腿擺動幅度為50度，每秒行走1步(1Hz)，模擬結果發現擺鎚可產生5760mWh
之動能。然後，本研究便進行實體加工並組裝完成發電機構雛型。接著，也進一步測試發電電壓，測試方式係以手部來回晃動外框架，每秒使動擺錘來回擺動一次的方式，再以TDS1012示波器記錄發電機輸出端之電壓波形，實驗結果得知發電機輸出電壓波形為正旋波，頻率約為300Hz，峰值電壓為2.1V。本研究第二部分係進行儲能及放電迴路設計；工作內容包含儲能電池選用評估與電路設計製作。首先在儲能電池選用評估方面，係將市售手持式電子產品所常用之各類二次電池進行能量密度比及安全性分析，最後選定鋰聚合物(Li-po)電池，其特性為能量密度高、操作電壓高、輸出功率大、放電平穩、工作溫度區間大、充放電循環可達 500 次以上
及自放電低與儲存壽命長等；接著，進行放電迴路設計製作，本研究為了達到最終產品符合可攜式與微小化之設計目標，因此選用無需外加工作電壓且為低電壓輸入之升壓轉換器(TI TPS61200DRC)，僅需提供高於0.5V之輸入電壓，即可升壓並輸出5V之直流電，所以藉由此元件便可做為儲能升壓至4.2V供鋰聚合物電池充電使用；至於儲能及放電電路之設計係由發電機馬達為輸入端，經由三相全波橋式整流器進行直流轉換，再利用升壓轉換器升壓至4.2V，俾能將電能儲存至電池中。本研究係使用Altium Designer 6.8 電路設計工具軟體開發儲能及放電迴路，並已完成電路實體製作及電路盒。第三部分之主要工作係進行統整
合與應用實驗；工作項目包含系統元件整合、系統測試規劃與輸出功率分析。首先，系統元件整合是將第一部分完成之肢體擺動電能轉換單元與第二部分完成之儲能及放電迴路單元進行整合；在完成發電機與儲能及放電迴路連接後，系統測試方式係以手部晃動外框架，每秒使擺錘來回擺動一次的方式，再以TDS1012示波器記錄發電機輸出端之電壓波形，實驗結果得之發電峰值電壓為4.2V。接著，本研究為了驗證所開發之「肢體擺動發電儲能裝置」確實能符合原設計之目標，也進行了人體穿戴發電應用驗證；實驗係徵召一位身體健康年輕之受測者(年齡28歲，身高175cm)，將發電機構固定於離膝關節20公分處，電路盒固定在大腿後，並連接發電機構與儲
能及放電迴路；本研究係利用NI USB-6009 訊號擷取器連接於儲能及放電迴路輸出端以擷取充電電壓；為了評估受測者在不同速度下之發電功率，本研究也分別設定了三種跑步機之履帶速度(3、4及5km/h)進行實驗。另外，儲能及放電迴路輸出端以500Ω電阻為模擬負載。實驗數據顯示發電功率與受測者行走速度成正相關；其中，受測者在設定為 5km/h之跑步機履帶速度時可產生856mWh電能。除此，為了評估人體小腿長度(膝關節至踝關節之距離)對發電功率影響，本研究也進一步徵召三位健康男性之受測者，其小腿長度分別為41、45與51公分，實驗時係設定跑步機之履帶速度為5km/h下進行，儲能及放電迴路輸出端以50
0Ω電阻為模擬負載，實驗數據顯示發電功率與受測者之小腿長度成正相關；在固定為5km/h之跑步機履帶速度下，小腿長度41、45與51公分時，分別可產生617、856及1119mWh電能。最後，為了評估不同速度下之儲能電池儲能效率，也徵召一位受測者，分別設定3、4及5km/h之三種跑步機履帶速度進行實驗，儲能及放電迴路輸出端以儲能電池為負載，實驗數據顯示受測者行走速度與充電效率成正比，在3、4及5km/h 之跑步機履帶速度測試條件下分別有40±3，52±5及77 ± 7%的充電效率。本研究所完成之「肢體擺動發電儲能裝置」，係由人體穿戴及行走時小腿之往復運動產生電能；經實驗顯示所能發電之功率，於行走
速度為5km/h時可產生1100mWh，此電量已足夠滿足一般可攜式電子產品所需電力；行走速度越快，此裝置發電量越大；另外，本研究也進行了應用驗證發現行走速度與小腿長度會影響發電功率。未來可進一步進行發電機構及儲能及放電迴路微小化設計，增加其實用價值。