觀塘瑪利諾書院以AI生成模擬實驗器 科學理論具象化提升學習興趣
特區政府於《施政報告2024》提出成立「數字教育策略發展督導委員會」,推動數字教育,並更新初中科學科課程,支援教師使用人工智能教學,亦於《施政報告2025》宣布撥款20億元支援中小學推動數字教育。
觀塘瑪利諾書院已經第二年推行AI入課,其中科學科目引入以AI生成的科學實驗模擬器,使學生在進行真實的實驗之前,能夠預先體驗實驗重點。以「化學濃度與溫度反應」為例,學生可以任意調節各項變數,以觀察液體顏色變化,再檢視現實實驗結果是否與模擬實驗相符。該校化學科教師張舜剴博士指出,AI容許學生在近乎無成本及無風險的前提下進行多次實驗,學生亦可透過AI預測實驗結果、深化對科學原理的理解。他又提到,AI將抽象的科學原理及數據具象化,一樣有助學生理解。
模擬實驗容許反覆嘗試 突破資源及課時限制
相比傳統教學,模擬實驗有多項優勢。以上述「化學濃度與溫度反應」實驗為例,受限於課堂時間及資源,過往學生一般只能進行一次實驗,不能反覆嘗試,無法比較不同實驗條件。模擬實驗則能調整各項變數,變相進行多次實驗,同時學生亦可先用模擬器預測結果,最後進行真實實驗來驗證準確性,學生可親自探索不同條件下的細微差異。
另外以「空氣阻力與跳傘」為例,傳統做法會將小型降傘從學校高處擲落地面測試,同樣礙於資源及時間,學生只有一次機會嘗試,若計算錯誤或操作不當,實驗便告失敗,無法再次進行實驗。透過使用模擬實驗,學生能多次調整變數,如擲下物的重量、空氣阻力、高度等,掌握各項變數之間的關係後,才進行真實實驗。模擬實驗更能即時顯示數據如速度及高度,讓原本只能以肉眼觀察的過程變成實在的數字。
具象化提升學習興趣 學生用AI輔助學習
張老師指,模擬實驗的具象化效果對學生幫助很大,特別是學校是男校,男孩子對於動畫的視覺效果反應較大,學習興趣明顯提升。在備課階段,教師可以將教科書的內容變成圖像,讓學生更易理解抽象原理。
觀塘瑪利諾書院的學生亦認為,模擬實驗比起課本文字更加生動,有助他們記住知識。另外,模擬實驗可以調整現實中難以控制的參數,並即時看到結果,模擬器的即時回應有助驗證假設。他們又提到,日常學習也會應用AI,例如向AI持續發問及對話,幫助釐清概念,或是以AI生成溫習筆記、針對個人弱項生成練習題、及將答案交由AI批改並提供題解等。
AI促進學生「三角互證」 加快學習進程
冼雅琳校長提到,「傳統科學教學流程是『實驗、數據、分析』,現在AI就做多一步,提供多角度分析,甚至可進行『三角互證』(Triangulation),科技的進步確令有志從事研究的學生加快學習進程」。
就學校應用AI的策略,她強調AI發展是大勢所趨,如同當年互聯網推出,重點是引導學生善用,而非禁止。在學校應用AI的最大挑戰是確保內容的準確性,學生需懂得判斷AI資訊的真偽。學校的三年發展計劃有包括推廣AI應用,上學年是醞釀期,包括教師培訓與內部分享。目前進入第二年,已逐步將AI應用於課堂如科學科,內容涵蓋了資料蒐集、內容組織及課前預習。未來學校會持續善用資源,與大學合作課程進行專業發展。教師亦會協力開發AI教材,建立共享資源庫,期望將氛圍延伸至學生,形成共同探究的學習文化。