【智為未來】AI賦能物理科教學 從知識傳遞到思維建構
在人工智能深刻改變知識獲取方式的今天，如果學生能隨時向AI查詢任何物理答案，那麼物理課堂的價值究竟為何？這個問題驅使我重新思考科學科教學的本質。作為物理科教師，我近年積極探索AI輔助科學科教學的實踐路徑，透過融合AI、探究式學習與數據驅動教學策略，重新設計學生的學習體驗，讓教學真正回應AI時代對科學素養的新定義。
傳統模式下，我們往往將大量時間花在批改、整理成績、製作工作紙等重複性工序上，日復日地消耗着用於課堂設計和學生輔導的心力。我嘗試運用生成式AI作為教學協作夥伴，將複雜的物理概念拆解為具體的學習階梯，並針對不同能力的學生設計分層教材。
當AI能在數分鐘內輔助批改與數據整理時，教師便有更充裕的時間深入思考「如何教」，重新投入到與學生面對面的對話與啟發之中，回歸教育工作最具人文價值的本質。
角色翻轉促進深度學習
除了教材上的創新，我更着力設計學生在課堂中的體驗。我參考何世敏博士（2023）提出的「自主學習四學架構」，設計了一場師生角色的翻轉：從解題者變為出題者。學生須同時考慮動量守恒與能量守恒的雙重約束，確保設計的碰撞情境既符合數學計算，亦合乎現實世界的物理邏輯。
在「學生自學」階段，學生先透過AI聊天機械人溫故知新，梳理核心概念並提出疑問；進入「組內共學」，學生親自出題，為同儕設計一道符合物理定律的碰撞問題，組員間互相商議與修正。我開發的AI模擬器內建合理性檢測機制，當學生輸入違反物理定律的設計時，系統即時給予「不合理」的反饋，引發認知衝突，促使學生反思設計邏輯；而AI Bot則作為蘇格拉底式的對話夥伴，引導學生逐步定位問題根源，在反覆試錯中建構出合理的設計。
在「組間互學」環節，各組展示並互評題目設計，透過「踢館」解題進行深化。最後在「教師導學」階段，我檢視各組的思維歷程，疏解共性難點，引導學生從被動的接收者蛻變為主動的知識建構者。
在AI與科學科課程融合的教學實踐中，教師的核心價值回歸教育最根本的層面：設計能激發思維的學習體驗、提供學習引導與支持，以及培養學生面對未知的能力。教師亦從傳授者，昇華至課堂的「設計師」——將時間轉化為更精準的教學設計、更深入的個別輔導。以布盧姆認知分類學為框架，AI讓教師有條件將課堂重心從「記憶」和「理解」，提升至「分析」、「評估」與「創造」。上述課堂正是一個例子：學生在「創造」問題的過程中，必須「分析」物理定律的邊界，並「評估」設計是否站得住腳。這種思維攀升遠比傳統的單向講授深刻得多。
我亦嘗試在AI的輔助下開發物理教學手機應用程式，整合錯題簿、互動模擬器與探究式遊戲功能，嘗試以科技應對教學難點。除了工具的創新，我亦向學生傳遞信念：在AI時代，每人都有能力從科技的「使用者」蛻變為「創造者」。
回到最初的問題——物理課堂的價值在哪裏？我認為AI可以給出即時回饋、輔助驗證與延伸思考的鷹架，但唯有課堂能培育提問的勇氣、驗證的習慣，以及面對未知時不退縮的思維韌性。教師的專業判斷與人文關懷，始終是那道無可取代的光，推動學生完成從「接收知識」到「建構知識」的思維躍遷，引領他們在人與AI共存的時代，學會思考、學會質疑、學會成為自己學習的主人。
●黃鍶晴老師 廖寶珊紀念書院
●中大賽馬會「智」為未來計劃
由香港賽馬會慈善信託基金捐助，香港中文大學工程學院及教育學院聯合主辦，旨在透過建構可持續的AI教育生態系統將AI帶入主流教育。通過獨有且內容全面的AI課程、創新AI學習套件、建立教師網絡並提供AI教學增值，計劃將為香港的科技教育寫下新一頁。
