【STEM教育】STEM教學先驅引入AI編程教育 英小學生屢獲創科獎代港出賽

中小學 14:35 2022/09/06

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英皇書院同學會小學STEM及AI編程教育講求全人參與。

STEM教育可說是大勢所趨,位於中西區的英皇書院同學會小學自2015年起已著手STEM教育,校長和老師們提倡全民STEM,一直堅信STEM及AI是未來世界大方向,對下一代而言是必不可缺的知識。校方甚至在早期備受質疑時亦力排眾議,堅決在校實行編程和AI教育。

英皇書院同學會小學(下稱英小)最初在常識科應用STEM概念,課程內容如仿生學對學生富啟發性,能令學生反思生活細節的課題。小一生較難學習編程,因此都是動手做居多,例如三年級會加食物色素到士多啤梨,讓小朋友分辨加工食物的優缺點,又會分析食物顏色對食物觀感影響。副校長屈嘉曼認為,STEM不是高小生的專利,低年級學生亦可參與,例如小一生利用頭尺學習身體比例。她指出︰

STEM不只是技能教授,更重要是自發探究精神及求真態度的培養,而這才是學生畢生受用的。

英皇書院同學會小學老師提倡全民STEM。(左起余朗源老師、顏正朗老師、葉柏言同學、屈嘉曼副校長、鄭愛遠主任)(黃建輝攝)

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計算思維學解難

2017年英小進而發展編程教育,其中課程包含計算思維,例如演算法,為了讓初小生更易理解,小一至小三利用硬件如Scratch Jr.,學習簡易編程邏輯,幫助學生學會將問題分拆,逐步處理問題。教材以圖像為主,而編程亦利用Blockly方塊,簡化編程難度,都是為了引起學生對編程興趣,令學生可以盡早掌握並理解編程概念。余朗源老師認為愈早開始接觸STEM,其實反而會消除其中的距離感,一年級生未必要學到很深入,但當他們有編程思維及基本概念,到高年級要設計專題研習時,才更願意作出嘗試。

AI現時已經與日常生活息息相關,例如無人商店、掃地機械人,英小老師皆認為AI教育的必要性不斷提高,但大部分人在學習AI前卻已怕了AI,以為AI就等於機械人,是抽象模糊的概念。顏正朗老師指其實YouTube推薦影片等大數據分析結果,都是AI在生活中的日常應用。因此2018年英小在小四至小六引入AI課程,主要分為兩學科,包括創新科技科及常識科。

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創科學習AI編程後跨學科應用到常識科,隨著課程難度的不斷調整,英小以圖像化教學取代Python,主力以Scratch AI作為AI編程的教學語言,使用KOI作圖像辨識,小五接續加上文字、人臉辨析,小六則是語音辨析,務求令小學生亦可做到AI編程。當學生掌握不同軟件及編程技巧,產品發明空間便可以不斷擴大,在小五至小六發揮創意設計及製作生活化的AI發明。來年英小更計劃將AI教育下放至小一開始進行學習。

STEM非男生專利

上學年英小獲優質教育基金(QEF)撥款推行「英小AI人工智能科技學習及體驗計劃」,與專業機構合作,計劃旨在加強編程教育(AIot),將人工智能結合物聯網,以及設計思維訓練,訓練學生設計出符合用戶偏好的產品。英小亦經常到其他學校分享發展STEM教育的經驗,並在2021年成立「AI教育資源中心」。

英小STEM及AI編程發展並非一群精英學生的專利,而是全人參與,每一位學生都能做到的事。屈副校長表示,重點在於將課程化整為零,將箇中概念逐步教授學生,令全部學生都能掌握編程技巧。她提及STEM非男生專利,校內有許多具才能的女同學參加。除了普遍的知識、技能學習,英小亦考慮到學生在態度和情意的培育,例如無人駕駛的意外道德考慮,如果無人車發生車禍誰負責?或者車禍被迫選擇下應該撞向電單車、休閒車還是自我撞毀?這些道德難題一般學校STEM都較少觸及,但英小卻希望鼓勵學生思考,因為這些難題都是編程時會遇到且需決定結果。

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創科培訓納入資優架構

英小的創科培訓跟從資優三層架構,首層校本全班式著重全人參與,讓每個學生都有參與STEM的機會,亦是創新科技科課程的一部份。次一層校本抽離式亦設有拔尖課程,從小四開始設課後機械人編程班及STEM創意發明班,機械人編程班講求在一個項目表現上精益求精,例如以最快速度推水樽,而STEM創意發明班側重發明新產品以解決現有的問題。兩班同學中有潛質發展的再獲校外支援式,被學校舉薦到校外報讀資優學苑、新一代文化協會MASTER等加強培訓。

師生在STEM比賽中都取得優異成績,全校學生共計獲得50個獎項以上,包括20多個冠軍或金獎。英小學生經常代表香港參加國際比賽,例如獲2021及2022Robofest機械人大賽—Bottle Sumo冠軍和RoboParade冠軍,代表香港區出戰國際賽。另有學生在第十二屆全國青少年科學影像節數萬份作品中脫穎而出,被評為優秀作品。

在本地比賽方面,學生曾在全港數一數二大型的2021ICT獎學生創新(小學組)獎獲得金獎。顏老師強調,STEM小隊內二十多個同學都有參賽機會,亦有十多個學生得獎,而不只是某一兩個出色同學才能取得成功。英小因小校緣故,一級兩班全校只有200多人,但人數少分配到每個學生資源機會就更多,志向發展STEM的學生自然更容易被老師發掘。

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記者:嚴天任