【數字與人文】數字教育藍圖下如何落實跨學科學習?

●圖為學生團隊及其研發的生態淨水裝置。作者供圖
●圖為學生團隊及其研發的生態淨水裝置。作者供圖

  教育局配合國家「科教興國」的戰略於早前發布教育局《中小學數字教育發展藍圖》(《藍圖》),主張藉數字科技融入課堂內外的學習,增加人工智能(AI)應用場景,以豐富學生學習經歷。筆者深信數字科技是推動跨學科學習與情景教學的催化劑。因此筆者去年取得社企民間高峰會資助,以社區熱議的屯門河惡臭為主題,開展《屯門河岸社區優化計劃》。筆者以「人工智能+科目」的概念,把高中五個科目的課題結合數字教育資源,建構了一個應用人工智能的跨學科情景學習的實踐框架。

  剖析社區空間演變

  在中史與地理科的協作中,學生運用數字檔案庫與地理資訊系統(GIS),重構屯門河的時代演變與空間分布。

  中史科學生透過電子化歷史檔案,追溯屯門在1950年代前以漁農業為主的鄉郊形態。學生剖析了1970年代起政府發展新市鎮期間,大規模填海與河道渠道化工程如何改變河道自然形態,以及避風塘防波堤的興建如何削弱水流交換,導致污染逐漸累積的歷史原因。

  而地理科則引導學生分析河道規劃與污染分布的關係。學生參照空間數據與實地考察,發現上游主要受鄉郊污水渠及地盤工程影響,中下游則承受工業區與高密度住宅區的排污壓力。同時學生參考觀塘翠屏河工程的成功經驗,從而探討屯門河空間活化的可行性。

  化學科將課室延伸至社區採樣與數據分析。小組曾進行上下游實地採樣,並運用專業化驗儀器進行定量檢測。化驗數據證實水體處於嚴重缺氧及厭氧狀態、中下游存在工業廢水、水質具富營養化危機。

  在香港高等教育科技學院的專業支援下,學生運用人工智能分析研究數據,並透過文獻對比發現傳統化學沉澱或金屬還原法並非最好解決方案。為此,學生自主研發出一款生態淨水裝置「河神」,結合天然沸石與活性碳進行物理吸附,並利用水生植物根系及益菌處理硝酸鹽,實現了低成本的淨水方案。該方案亦成功取得香港青年協會Seek Our Ways比賽的高中組冠軍及最受歡迎方案大獎。

  經濟科學生運用經濟學理論,將屯門河污染定義為「負面外部性」、「公地悲劇」與「市場失效」。學生評估了政府透過加強巡查罰款,令排污者承擔外部成本,以及向具正面外部性的淨水設施提供補貼。

  而中文科則發揮「跨科整合」的關鍵作用。學生匯整歷史背景、地理空間數據、化學實驗結果與經濟科的評估方式,以實用文格式撰寫一份具體可執行的「治理建議書」,把抽象的跨學科解決方案轉化為具備社區實踐價值的行動藍圖。

  從課程領導的角度來看,這次實踐經驗反映數字教育藍圖的落實關鍵在於「真實情景」與「數據驅動」。若使用數字化工具並與大專協作,教師能輕鬆打破學科壁壘,令學生在面對高中課程的同時,能學會以科學數據與人文視角回應社會需求,邁向科教興國的目標。

  ●顏雋 迦密愛禮信中學教師