何蔭棠中學奪全港創科大賽冠軍 AI水質監察平台追蹤藥物水源污染
本年度由教育局、香港青年協會及香港科學館合辦的「香港學生科學比賽」吸引了 250 支本地中學隊伍參賽,保良局何蔭棠中學的 4 名中五學生李海睿、鄧煒霖、陳溢昇及余映林憑藉用於追蹤抗生素水源污染的「淨水靈 - 自動化 AI 水質監察平台」(下稱淨水靈)脫穎而出,奪得高中組(發明品)冠軍及社會創新大獎,並獲教育局局長蔡若蓮頒發獎項。
獲得大獎的學生團隊喜出望外,回顧淨水靈的研發過程,由最初「盲頭烏蠅」般迷失,以至「面懵懵」走訪豬場及魚場收集潛在用家意見,再「膽粗粗」電郵各領域專家虛心討教,這項殊榮不僅是對 4 位中五學生整年付出的一份肯定,更印證了學校近年推行學術與實踐並重的 STEAM 教育策略的成功。
保良局何蔭棠中學於本學年奪得多項本地及國際 STEAM 賽事獎項,印證了學校教育策略成效。STEAM教育組主任范基柱表示,學校 STEAM 教育策略圍繞兩大核心,先以普及化為目標的「STEAM for all」,透過具趣味的 STEAM 活動啟發學生潛能,從中挖掘出有才華、有熱誠、願意投放時間的學生,在中四起進行深度的梯隊式栽培。
淨水靈是一款結合物聯網及 AI 視覺系統的微型實驗平台。透過追蹤海藻酸鈣珠內基改大腸桿菌的色素蛋白訊號,串聯合成生物學與真實世界的環境數據收集。平台共分三大模組,包括生物感測器培養模組、微流體包埋模組及比色模組,能穩定產出對四環素具有響應性的基因改造大腸桿菌,製備均一的海藻酸鈣微珠後,產生藍色變化,實現簡單半定量分析。
團隊之一的學生陳溢昇表示,整套系統操作簡便,具備於實地環境穩定運作的能力,可取代昂貴耗時的實驗室分析,實現即時、經濟的現場監測及追蹤抗生素污染。
由「盲頭烏蠅」到獲獎 學生超驚喜
在比賽中獲頒兩個大獎,學生坦言超驚喜,然而回顧「淨水靈」的研發起點,他們亦曾面臨萬事起頭難的困境,「如盲頭烏蠅般不知道做什麼題目」。直至閱讀大量報告後才發現香港啟德河的藥物污染在全港及全球的排名相當靠前(約全球十多至二十多名),這個震撼的數據促使他們決心針對抗生素污染(Antibiotics)展開深入研究。
為了讓發明品真正落地,學生們「膽粗粗」向數十位有關生物化學等領域專家教授發送電郵請教,最終獲數位熱心的教授給予專業建議,繼續推動項目。
拒閉門造車 難忘走訪豬場臭味
學生憶述為了解漁業和養豬業使用抗生素的情況,他們希望親身探訪本地養豬場和漁場,過程中嚐過不少苦頭,令他們印象難忘。
學生曾發電郵予多間豬場漁場,全部石沉大海。團隊惟一成功聯絡的場主最初也直言「不要浪費時間」,所幸團隊不甘放棄,場主最終被「想為香港水污染出一分力」的誠意打動,接受訪問。學生余映林表示,「養豬場刺鼻的惡臭令我們在訪問時都不敢脫下口罩,深刻體會到農夫的辛勞,場主提出設計產品必須做到簡單操作才能吸引用家,這些前線的聲音給予我們莫大動力。」
打動渠務署署長 派出專家與學生交流
「淨水靈」最初由學生版本,升級至現時符合工業應用標準,有賴團隊主動聯繫渠務署尋求專業指導。范基柱主任表示,學生為了了解政府檢測污染的指標,主動聯絡渠務署署長莫永昌。莫署長不單親自與學生會面,更就匯報內容及比賽策略悉心指導,令學生獲益良多;他亦安排化驗師和工程師到校,與團隊進行技術交流達十多次,與學生就設計圖、機器精密度及耐用度展開多輪會議。
保良局何蔭棠中學一直積極參與不同 STEAM 比賽,除了在「香港學生科學比賽」囊括兩大獎外,本學年亦是豐收之年。學校在國際基因工程機器大賽(iGEM),勇奪金獎及提名全球最佳硬件設計大獎,以及在第五十一屆日內瓦國際發明展,與仁愛堂田家炳中學組跨校團隊,在公開企業組別獲頒銅獎。
參賽屢獲殊榮 推普及與精英STEAM教育
科創成績斐然,與學校 STEAM 教育策略有關。范主任表示,學校以普及化為目標推行「STEAM for all」策略。在初中階段,透過策劃兼具趣味與實踐性的跨科活動,讓全校學生皆能感受科創魅力。
其中,在中一 AI 智能車項目中,數學科老師陳秉浩特棄用坊間現成材料包,利用學校 3D打印,由零開始自行設計組裝、接駁電線,並學習簡單編程,讓學生透過人手駕駛收集數據來訓練 AI 模型,重現駕駛動作。
珊瑚養育計劃則是與中大珊瑚學院合作,初中學生也能參與觀察或進行護養,透過測試劑測量水質鹽度及礦物質濃度,讓珊瑚碎片養育至六、七厘米大,並親隨中大職員放回吐露港。
學習題材廣泛 學生獲益良多
學生曹雅嵐表示,此活動能應用書本以外的知識,並深刻體會到海洋食物鏈若受破壞,人類與整個生態皆會遭受牽連的道理。
此外,高中學生亦會參與黑水虻廚餘回收計劃。生物科冼浩朗老師表示,黑水虻幼蟲能高效吃掉初中同學吃剩的廚餘,學生在過程中能實際理解生物生命周期。學校現時設有多部智慧型廚餘回收機,內設有感應器,能定時記錄箱內濕度及溫度,學生負責監測,若濕度太高會加入木粉吸乾水分,防止幼蟲逃走,及分解異味。有學生表示,從中反思人類更應從源頭珍惜食物、減少廚餘以保護環境。
發掘興趣潛能 啟迪學生思維
透過上述「STEAM for all」活動,在此核心基礎下,學校能發掘有潛質及興趣中四以上學生,展開「STEAM for elites」,作深度栽培。
范主任表示,學校引領精英學生跨入基因工程、AI 編程等前沿領域,支持他們走出課室、關懷社區,並透過參與本地及國際頂尖科學賽事力求進步。此外,學校亦與專業機構如 Re:learn 合作,在課後開設 AI 人工智能及 AR/VR 課程,全面啟迪學生的科技思維與反思改良能力。