「智為學理」計劃：運用人工智能促進初中科學教育中的探究式學習
“AI for Science Education” Programme: Harnessing AI to Promote Inquiry-Based Learning in Junior Secondary Science Education
計劃簡介
本計劃專為初中科學教師設計，旨在提升教師運用人工智能（AI）輔助教學的能力，從而促進學生的探究式學習。計劃分為兩部分：
- (A) 短期課程：為期12小時的實體課程於香港中文大學授課，內容涵蓋AI基礎知識、生成式AI及大型語言模型（LLM）的應用，並提供實際操作機會，協助教師將AI融入科學教學中。
- (B) 校本支援：教師完成課程後，專業團隊將親臨學校，提供針對性的支援，協助教師在實際教學環境中應用所學的AI知識，確保教學效果的持續提升。
本計劃為「智為學理」撥款而設，歡迎已申請或準備申請該計劃的學校參加，並預先報名。透過本計劃，教師將能夠開發與AI相關的教學資源，提升學生的探究能力，為未來的科學教育奠定基礎。
12小時實體課程
課程內容涵蓋理論與實際操作，讓教師於教學當中靈活運用AI工具。
專屬 AI 平台
計劃將提供 GPT-4o 或同級大型語言模型的帳戶，並以 API Key 方式發放，讓教師能在計劃結束後持續應用於教學。
建構教學例子
參加者將於計劃內完成最少二個科學科（中一至中三）應用人工智能的教學例子。
(A) 短期課程
人工智能基礎知識與教育應用：
- 認識AI、生成式AI和大型語言模型（LLMs）的基本概念。
-
探討AI在初中科學教育（生物、物理和化學）中的應用，如預測植物健康的圖像識別、運用AI模擬物理現象（例如光學或力學的作用）、預測或評估化學反應等。
- 介紹並實際操作基礎AI工具，包括ChatGPT、DeepSeek、Magic School、Kaggle Dataset 和 Teachable Machine。
AI工具的進階應用及建構AI教學例子：
- Prompt Engineering策略：學習如何優化AI生成內容的精準度，提升創建初中科學科的學與教資源及提升教學成效。
- 數據驅動教學法：導入初中科學科相關的科學數據庫，學習更有效地創建及設計探究活動，以增強對照實驗及尋找規律等科學探究方法技巧。
- 開發教學案例：針對自然現象或科學場景（如光合作用、太空探索）、實驗模擬、數據收集與結果分析進行設計。
跨領域AI工具整合：
- 創意資源生成：學習使用圖像生成工具（如DeepAI）和互動模擬平台（如Phyphox）來增強學生於科學課程單元的學習體驗。
- 進階工具應用：Wolfram Alpha科學計算、Tinkercad 3D建模。
- 協作實戰：分組設計跨學科的AI教學活動，強化資源開發的實務經驗，促進科學科與其他學科的融合。
教學案例實作與優化：
- 探討適用於科學教育的 AI 工具及建構AI教學例子。
- 實際操作進階AI工具（如Wolfram Alpha、Google Earth Engine、Tinkercad、AI Dungeon）。
(B) 校本支援：AI學與教
支援目標:
- 協助學校優化 2 個「智為學理」計劃的教學資源設計。
- 加強科學科教師運用人工智能（AI）輔助探究式學習的能力。
- 推動學校於初中科學科發展應用人工智能的教學資源，以強化學生學習效能，培養創新與解難能力。
- 提供技術問題的諮詢與指導。
到校支援項目:
- 檢視教學資源2次，每次2小時，共4小時。
- 共同備課1次，每次2小時。
- 於公開課或示範課中提供觀課及評課支援1次。
專屬 AI 平台：
- 提供 4 個 GPT-4o (及同級大型語言模型) API Key，讓教師於教學中應用。
可選部份：全方位離線LLM架設服務
支援項目:
- 安裝與設定離線版大型語言模型（簡稱LLM）。
- 參與學校可保留一台Mac mini M4 （或同等裝置）以運行離線LLM。
備注：參與學校須同時參與「(B) 校本支援-AI 學與教」。
離線LLM的好處:
保障學校數據私隱，減少數據泄露風險（如考試試題，個人資料等）。
離線模型無需持續支付雲端服務費用。
在沒有網絡情況下仍可運行。
離線LLM具擴充性，可自行加入新硬件以提高運行速度或LLM參數量。
離線LLM可根據學校特定需求進行微調。
計劃團隊
計劃總監
莊紹勇教授
中大課程與教學學系 教授
中大學習科學與科技中心 總監
中大香港教育研究所 副所長
計劃副總監
蔡敬新教授
中大課程與教學學系 教授
中大教育學院 副院長
計劃經理
陸晉軒先生
中大學習科學與科技中心
總教育創新發展主任
姚雅尤女士
中大學習科學與科技中心
STEM教育主任
計劃顧問 (按筆劃序)
尹弘飈教授
中大課程與教學學系 教授
張志強教授
中大教育行政與政策學系 教授
侯傑泰教授
中大教育心理學系 教授
區詠娥教授
中大生命科學學院 教授
陳濤博士
中大課程與教學學系 高級講師
鄭文銓博士
中大學數學系 講師
趙建豐教授
中大課程與教學學系 助理教授
練立明博士
中大物理系 高級講師
謝志成教授
中大教育心理學系 教授
戴韵教授
中大課程與教學學系 助理教授
優先報名 (意向表格）
- 有意報名的教師或學校可以先填妥以下表格。
- 由於名額有限，本中心提供「優先報名」讓教師可以提前預留上課名額。
- 若貴校未能成功申請「智為學理」撥款，可選擇不參與是次課程。
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請聯絡我們查詢計劃費用。
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