文/黎恩麟
隨着數位科技快速發展，人工智能（AI）已成為課堂輔助教學的重要工具。近年廣為推行的STEAM跨學科教育，涵蓋科學、科技、工程、藝術及數學五大範疇，核心目標在培育學生綜合思維與解難能力。然而，如何把抽象科學原理、繁複數據概念具體化呈現，一直是現階段教學面臨的難題。有見及此，本校教師團隊積極引入AI技術，藉以突破教學限制、優化課堂成效。
早前，本校舉辦中二級STEAM跨學科活動「動力滑翔機」，由科學科、數學科及視覺藝術老師跨科協作，導入AI互動教學模式，透過AI可視化互動教學設計，將抽象理論轉化為沉浸式動態體驗，有效強化學生學習動機，提升整體學習效益。
STEAM跨學科課程架構
是次跨學科活動，結合科學原理、數據分析與藝術美學設計，建構完整且系統化的跨學科教學流程，內容如下：
- 科學科｜基礎理論
講解滑翔機基礎結構，闡述流體力學核心原理，包括升力、重力、空氣阻力等基礎概念。
- 視覺藝術科｜外觀設計
融合美學理念與空氣動力學，引導學生設計不同機翼造型，涵蓋矩形翼、梯形翼、後掠翼、三角翼等多元款式。
- 綜合科技科｜數位製作
運用CorelDRAW等電腦輔助設計軟件繪製設計圖，搭配鐳射切割技術，將創作構想轉化為實體滑翔機。
- 科學科｜進階力學
深入講解彈射起飛的作用力與反作用力原理，教導學生繪製隔離體圖(Free-body diagram)，拆解滑翔機飛行時的力學變化。
- 數學科｜數據統計
收集各款滑翔機飛行數據，運用統計學知識量化分析，客觀評估並篩選效能最佳的機翼設計。
- 視覺藝術科｜塗裝創作
負責機身與機翼整體塗裝設計，結合藝術創意與產品設計思維，兼顧實用性與美觀性。
- 成果總結｜多元評鑒
舉辦滑翔機飛行距離比賽及外觀設計評選，透過實作測試與同儕互評，全方位展示學習成果。
傳統教學多以靜態圖片、文字講解理論，學習模式較為單一。在嚴謹的跨學科流程中導入AI可視化技術，能夠重塑學習模式，大幅提升教學與學習成效。
助力學生自主探究
本校透過研發AI互動教學工具，讓學生可於課堂內外自主探索學習。AI系統能將抽象物理概念、複雜數據變化，以動態、直觀的畫面呈現，有效減少理解門檻，激發主動學習熱忱。
1.虛擬風洞模擬具象化流體力學
空氣動力學概念抽象難懂，向來是學習難點。透過AI驅動虛擬風洞模擬系統，學生繪製機翼剖面設計後，系統即時生成氣流流動動畫，清晰展示氣流速度差異與升力生成過程，協助學生輕鬆理解伯努利定律等核心物理概念。
2.機翼參數自訂模擬飛行效能
AI互動模型開放多元參數設定，學生可自由調整機翼展弦比、表面積等數值。系統即時運算分析，動態展示不同機翼設計的飛行穩定性、滑翔表現，讓學生透過反覆測試、迭代改良，自主探究機翼結構與飛行成效的關聯。
3.多維數據分析優化設計選擇
學生可輸入各組滑翔機設計參數至AI數據平台，系統自動生成多維度雷達圖，量化分析升力、阻力、穩定性、機身重量等關鍵指標。透過調整環境變數對比數據，學生能客觀分辨設計優劣，為數學科數據統計與優化分析提供扎實的模擬數據支援。
4.彈射軌跡預測強化力學應用
講解牛頓第三運動定律期間，學生可運用AI物理模擬器，調整彈射角度、拉力強度等參數。系統會即時計算並繪製飛行拋物線，預測飛行距離，讓學生明白實際最佳滑翔角度並非理論單一的45度，受多項外力變數影響，引發深度探究思考。
5.測量誤差模擬建立科學素養
測量誤差難以用文字清晰講解，AI模擬程式可還原不同測量場景，搭配不同精準度量具進行示範。系統透過放大動態圖表，具體展示人為、儀器誤差的容差範圍，以及微小偏差如何在運算中被放大、影響最終結果，幫助學生建立嚴謹的科學測量觀念。
結語
於STEAM跨學科課程融入AI可視化互動教學，不只是教學工具的升級，更是教學模式的革新轉變。新模式打破單向知識灌輸，轉為師生互動、自主探究的學習型態；把枯燥的文字公式，化為淺白易懂的動態視覺模型。
在AI工具的輔助之下，學生不再被動接收知識，而是化身為探究者、設計者與分析者，靈活整合科學探究、工程設計及數據分析能力。透過虛擬模擬與實體製作並行的學習模式，不僅提升學生對跨學科知識的學習興趣，更能逐步培養邏輯思維與綜合解難能力，為日後應對多元複雜議題穩固根基。
（作者為香港道教聯合會圓玄學院第一中學科學科教師）
（本文為作者觀點，不代表本媒體立場）
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