Sci-Flipper社群——結合AI與數位協作PBL的科學教育創新模式 鍾昌宏 臺中市立光榮國中教師 近年來，多項研究指出數位協作、專題導向學習（Project-Based Learning，PBL）與生成式人工智慧（Generative AI，GAI）對科學教育的重要性(Almasri, 2024; Davies et al., 2024; Fitzgerald & Evans, 2024)，本文將探討如何透過教師專業學習社群進行有效的結合與課程實踐。 Sci-Flipper科學社群自2014年成立以來，匯聚來自臺灣各地的科學教師，包含都會區大型學校、偏鄉小學、資優班、普通班、實驗學校和原住民學校的夥伴，年齡層橫跨資深教師到大學師資生。這種多樣性為社群帶來豐富視角，使共同備課時能更全面地考量學生需求。 隨著時間推移，Sci-Flipper社群共備模式不斷演進。從最初的個人教學經驗分享，發展到共同設計單元教學活動、素養導向課程和統整性專題課程。最近，社群更將生成式人工智慧引入課程設計和學生學習，展現與時俱進的創新精神。 一、 引入專題導向學習：以「永續臺灣行動專題」例 社群以七年級生物科「生態與環境單元」進行專題導向學習，是一種學習者中心的策略，讓學生可以在進行專題的探究過程中提高學習動機、自主學習、合作與溝通能力。課程設計的部分，教師運用「重理解的課程設計」（Understanding by Design，UbD）的逆向設計（Backward Design）原則規劃課程。為在課堂中實現差異化學習，滿足不同學生的需求，社群教師投入大量心力進行課前準備與規畫數位協作平臺模版供學生自主學習（如圖1）。在課程實踐部分，學生搜尋生活週遭各種與「2030永續發展目標」（Sustainable Development Goals, SDGs）的作法、產品及活動，通過小組討論選擇真實環境中感興趣的主題，並在教師精心規劃的平臺與學習鷹架下，自主完成學習任務。 圖1 Sci-Flipper社群成員共創之「永續臺灣行動專題」數位協作平臺模版 二、 統整課程設計與在地連結 學習，是經驗持續重組與改造的歷程。考慮到教科書內容往往過於抽象，難以符合不同地區學生的生活經驗，Sci-Flipper社群設計一系列創新活動。例如，引導學生使用「環境部列管污染源資料查詢系統」，檢視學校或住家周遭環境污染事件，並探討其對環境與生態的影響。此外，安排學生走訪當地農會與商家，瞭解友善農法的耕作方式，同時培養學生運用網路搜尋環境永續相關資料的能力。 這種設計使得每組學生選擇的專題主題既多樣又具地方特色，如友善農法耕作的黑翅鳶米、保育多樣化棲地的山豬枇杷、學校附近的無包裝商店等。選擇在地主題作為專題，不僅讓學生能在真實情境中學習，更能建立與家鄉土地的連結和認同感。 三、 數位協作平臺促進個別化學習 在「永續臺灣行動專題」課程中，各組學生選擇的主題皆不相同，為在課堂中有效管理不同主題的個別化任務，Sci-Flipper社群將專題學習內容建置於數位學習平臺上。這使學生能在精心設計的學習鷹架中，依照自己的步調進行PBL學習（如圖2）。考量到各校數位環境差異，社群靈活運用Google協作平臺、Notion、Padlet等不同平臺。 為協助學生順利使用這些數位工具，社群錄製操作說明影片，蒐集生物學習影片，提供資料庫網址，並撰寫參考案例。這些細緻的學習輔助不僅幫助學生理解學習任務，還能降低認知負荷，提升學習效率和專題完成率。 圖2 學生在數位協作平臺上進行PBL 四、 自主學習與GAI的結合 接下來，我們將探討如何將自主學習理念與最新的AI技術結合，以提升學生的學習效果。對七年級學生而言，進行真實情境的永續專題是一大挑戰。從搜尋可靠資料、形成小組共識到規劃內容結構，都是他們較少接觸的學習經驗。Sci-Flipper社群採用自主學習（Self-Regulated Learning，SRL）理念，培養學生評估、規劃、執行、監控，並進行反思和修正的能力。期望學生在專案中培養的自主學習能力，能夠遷移至其他學習情境。 隨著AI技術快速發展，GAI在PBL課程中扮演重要角色。學生利用GAI進行專題相關資訊搜索和參考資料檢視，將複雜概念轉化為國中生能理解的用語，並通過訓練的AI Bot提高知識學習效率（如圖3）。在檢核學習成效時，AI還能扮演教師角色，引發學生思考或進行學習評量。GAI的協作為學生提供更多支持、即時回饋和豐富想法，大大增加自主學習的可能性。 圖3 學生在PBL時會使用的AI工具與教學影片 五、 具體行動倡議與真實世界的連結 「永續臺灣行動專題」期待帶給學生們不僅是永續主題的探索、體驗、個人行動，而是能透過具體行動倡議，嘗試為真實世界的永續發展作出貢獻。Sci-Flipper社群鼓勵學生在完成環境永續專題後，不僅在認知層面有所收穫，更能通過具體行動分享自己對環境永續的看法和作法。學生需要設計並記錄小組行動方案，如拍攝影片、記錄生活中的環保行動、支持環保團體、參與環保志工活動、舉辦校園活動或撰寫文章等。這些行動方案以新媒體形式呈現，並上傳至如Facebook、Instagram、YouTube等社群平臺，以擴大影響力。 學生發展出許多真實倡議行動，有學生採訪在地青農，探討有機農業的理想與現實；有學生採訪在地商家，瞭解從在地食材到餐桌的永續之旅；有學生將專案內容製作成影片並上傳網路；也有學生在社群媒體上創建並經營社團推廣永續理念。 六、 跨校互評、分享與交流 課程評量是檢示學習成效的工具，也可以是不同學校學生間的分享、交流與共學。「永續臺灣行動專題」的PBL課程根據教師準備的評量規準（rubrics）進行評量，包括小組自評、跨校互評和教師評分。學生通過小組成員互評檢視專題成果完整性和個人貢獻度；跨校互評則讓學生有機會看到不同學校多元主題和作法，擴展學習視野，並獲得量化和質性回饋；教師評量則確保專題的正確性和完整性。 課程最後，Sci-Flipper社群為參與「永續臺灣行動專題」的學生舉辦跨校分享與交流會。通過線上參與方式，來自臺灣各地的學生有機會展示自己的學習成果，讓都市、偏鄉或原住民學生能夠聆聽彼此的聲音，共同見證為永續臺灣所做的努力（如圖4）。 圖4 跨校學生彼此交流的多樣PBL專題 七、 結語 Sci-Flipper科學社群的經驗顯示，透過教師專業學習社群的力量，結合創新教學方法、數位工具和真實世界連結，能夠為學生創造出更有意義、更能激發學習動機的教育環境。這不僅培養學生的科學素養和永續意識，更為他們未來面對複雜世界挑戰做好準備。 參考文獻 Almasri, F. (2024). Exploring the impact of artificial intelligence in teaching and learning of science: A systematic review of empirical research. Research in Science Education, 1-21. Davies, S., Seitamaa-Hakkarainen, P., & Hakkarainen, K. (2024). Knowledge creation through maker practices and the role of teacher and peer support in collaborative invention projects. International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning, 1-28. Fitzgerald, M. S., & Evans, K. B. (2024). Integrating digital tools to enhance access to learning opportunities in project-based science instruction. TechTrends, 1-10.