升學教育｜中學課程啟發學生 創科普及化 改善人類生活【595期】
發佈時間：00:00 2021-10-21
「以前覺得科學或科技離自己很遠，但接觸過後才發現可以很貼近日常生活。」此番感受，不約而同由第二十三屆香港青少年科技創新大賽其中兩組得獎學生道出。近年，物聯網、編程、人工智能、自動化等創新科技在醫療、資訊科技或商業等範疇上需求大增，相關技術聽來抽象難懂，中華基金中學及港島民生書院就透過課程、課外活動或其他學習體驗等，鼓勵學生建立興趣，自發鑽研不同科學或科技的原理，並將知識用於應對人類的需要。
中華基金中學 創水果天然保鮮膜
中華基金中學（下稱中基）三名中五學生江鎧喬、鄭嘉睿和周洛媛，於第二十三屆香港青少年科技創新大賽中憑藉作品「果皮仿生」，取得能源及環境科學（高中組）組別一等獎、高中組艾默生環境科學專項獎，以及極地研究或氣候變化專項獎。
化妝噴槍啟發改善研究
新鮮水果儲存期限短，繁忙的都市人來不及吃完，鮮果可能已腐爛或發霉。三名女生於是想到運用能在大自然分解的物質取代保鮮紙，最初構思於水果表面多添一層薄膜。鄭嘉睿解釋：「薄膜物料中的魚膠粉和甘油可增加薄膜彈性；澱粉用作阻隔外來的水分；紅石榴提取物則有抗菌功效，（成分）還有水。」
江鎧喬表示，最初的實驗是將水果直接沾上由以上物料混合而成的溶液，「但發現（薄膜）太厚，吃用時會影響口感和觀感。」愛美的女生們一向有留意化妝技巧，知道噴槍可令妝容更均勻和細緻，於是到五金店購買噴槍，但問題仍未解決，「直接將溶液噴在水果表面，溶液會倒吸水果的水分，做不到防止水分流失的效果。」最後她們決定仿製保鮮紙，將溶液噴於平板上，並加入食用色素，透過觀察顏色深淺以確保厚薄平均，再冷凍約一至兩小時後取出，成功做出保鮮薄膜的效果。
實驗中尋找驚喜
三人每星期跟負責老師進行一次會議，除了篩選物料和蒐集資料需時，實驗過程也充滿未知數，結果不理想又要重新開始，「有時在實驗室待至晚上六、七時才能離校。」雖然疲累，卻不減她們對科學的興趣。
小學開始接觸STEM（科學、科技、工程、數學）的鄭嘉睿，小五起學習使用微型電腦micro:bit，因而對STEM產生興趣。「當時有訂閱科學雜誌，雜誌附送的迷你顯微鏡，我會拿自己的頭髮來玩玩。」升上中一後，在科學堂有更多機會接觸科學，令她更感好奇，「就連利用不同金屬在Bunsen burner（本生燈）做焰色測試都覺得很好玩。」江鎧喬在旁馬上和應：「當你對實驗未有理解，你永遠都猜不到結果，但見到顏色轉變後，就覺得很有趣。」她很享受實驗的過程，例如跟周洛媛在中二時一同參與必修的專題導向學習課程中，就發明了天然塗改液。周洛媛坦言，中一時覺得科學科牽涉很多概念，至中二參與了天然塗改液的研習，從此改觀。「我們上網找材料時，發現學校的印度橡樹內藏白色樹膠，於是得到學校同意後，便用（樹膠）作研究。」她稱在構思的過程中，「當你以為一些沒機會（做到）的事情剛好發生時，就會發現科學離自己這麼近，沒想像中那麼遙遠和困難，所以開始覺得很有趣。」
大學選科 對生物感興趣
江鎧喬早前曾參加由香港資優教育學苑舉辦有關生命科學的課程，由大學教授講課，「學習綫粒體的發展，內容比平日上課學的還要艱深，但我很享受。」因喜歡留意日常生活中的細節，接下來她將參與學校另一項有關傷口瘉合的研習，「當人體被刮傷時，洗澡碰到水會痛，所以該研習正初步構思如何加快傷口復元。」
本身也喜歡閱讀的江鎧喬，打算大學循中文或生物相關的學科發展。「我享受實驗的過程，也對人體和動植物很感興趣。」她希望在未來兩年的中學生活中，多了解自己的興趣再作決定，「無論將來選擇了哪一個方向，我仍然會對另一方面保持興趣，利用私人時間繼續鑽研。」
重視研習中學習
三名得獎學生對科學的興趣延續至今，中基的初中課程可謂重要的啟蒙。該校STREAM統籌主任鍾桌鴻指，學校着重研習導向的學習模式，中一科學堂會展開發明研習，同學分組創作小發明品，當中不少會用上物聯網（Internet of Things, IoT）技術，故資訊及通訊科技科的課程也會配合，教導學生運用micro:bit或Arduino（開源電子平台）等。中二的增益課程設有獨立成科的Project-based Learning（專題導向學習）。全級學生分成二十五組，當中約一半組別跟從科學或數學科的指導老師研習，過程包括籌備研習、撰寫計畫、實驗、匯報，該校另一名STREAM統籌主任曾家灝表示，「除了應用知識，也希望鍛煉學生的解難能力，並實踐於日常生活。」
善用能力關愛社會
學校從二○一五年開始推動STREAM（STEM加上閱讀及寫作、藝術與設計）理念，一直強調跨學科協作，曾家灝稱學校不論在課程內外都期望「在六年的學習生活埋下種子，學生從關愛社會的角度解決生活遇到的問題。」
中基一向重視可持續發展，曾家灝舉例說，課程向學生灌輸智慧校園及智慧城市的知識，中一同學學過基本編程和操作感應器後，同樣會以研習形式構思如何令空調遙控器自動調節溫度，令溫度不會過低。「雖然坊間有類似的產物，但我們希望給同學嘗試動手創作的機會，親身感受到自己也有能力提升生活質素，做到減排節能。」
為鼓勵學生運用STREAM知識關愛社會，中基積極推動社區服務。鍾桌鴻表示，該校為全港第一所學校成為香港科學館的合作夥伴，由二○一六年開始為香港科學節舉辦工作坊，學校提供場地給公眾人士參與，以推動大眾科學及公民科學；該校學生也曾於香港科學館的生物多樣性展廳主講有關香港鳥類的講座，「學生又曾為長者舉辦中草藥養生之旅，一同採中藥及為長者講解植物的用途之餘，也一起泡養生茶。」
鼓勵出外見識 認清未來路向
隨着STEM成為未來就業的趨勢，中基也將其納入學校的生涯規劃教育中。該校鼓勵學生參加比賽，增加實戰經驗和探索的機會。校長何廸信說：「外面不少比賽由教授級評審或業界行政總裁點評同學的作品，能夠從業界人士中學習，是很好的鍛煉機會。」曾家灝稱有學生對資訊及通訊科技特別感興趣，遂鼓勵他參加比賽，該名學生曾在思科創意解難挑戰賽奪得冠軍，曾家灝見證學生由原本只是喜歡玩電腦遊戲，到後來逐漸因興趣而鑽研背後的原理，「其實比賽是幫助他慢慢認清未來的路向，他也透露將來大學選科有意選報Computer Science（計算機科學）。」
中基早於二○○九年開始推動生涯規劃，學校現時為中四至中六學生提供個別就業輔導。何廸信稱近年的確增加了不少跟STREAM相關的活動，例如二○一七年參觀華大基因國家基因庫，二○一九年則有學生參與香港大學深圳醫院的工作影子計畫。新冠疫情爆發後，學校「轉移陣地」，例如邀請香港科學園或數碼港中的高端科技研發業界人士，為學生及老師提供培訓，範疇包括編程和智慧水耕等。
港島民生書院 三層設計提醒病人服藥
港島民生書院兩名中五學生楊紫棱和鄭希兒憑藉作品「藥物服用提醒器」，於第二十三屆香港青少年科技創新大賽中，獲頒智能設計（高中組）組別三等獎。二人在中二的科技教育課中，需要運用科技創作產品以解決生活上的困難，當時鄭希兒憶起有家人和朋友患有高血壓，「見過他們因為沒有及時服藥而感到不適或頭暈，所以希望構思可有效地提醒病人服藥的作品。」
不斷改良產品有效性
她們蒐集資料時，知道坊間不乏同類產品，卻發現有些裝置只會提醒一次而沒有跟進，「不知道病人是否真的有服藥。」部分應用程式則以英文作為主要語言，不便所有患者使用。二人於是構思利用micro:bit在藥盒上設定計時及感應光的功能，「可計算病人隔多久需服一次藥；當打開藥盒時有光透入，便知道病人有吃過藥。」不過，她們考慮到病人有可能沒把藥盒放在身旁，故之後增添手帶，同樣利用micro:bit設置提醒功能，如果手帶響起超過五分鐘後病人仍未服藥，藥盒會連結至家人的手機並發出提示訊息，由他們提醒病人服藥。
留意未來趨勢 為興趣鑽研
兩名女生均沒有修讀資訊及通訊科技科（ICT），本在完成中二的研習後便完成「任務」，但中三時在老師推薦下，竟願意花額外時間繼續改良作品並參賽，鄭希兒直言正因為沒有修讀ICT，反而更希望抱着學習和增廣見聞的心態，參加跟科技有關的不同活動和比賽。「以前對科技不感興趣，甚至抗拒，因為自覺應付不來。」直至中三，她開始透過新聞和互聯網意識到世界急速變化，「例如日本有餐廳利用機械人送餐、市場營銷也會使用大數據，我就發現科技可以與生活息息相關，也可以在廣泛範疇應用以解決社會需要。」
她們受訪時透露，翌日會參與全港青年STEAM比賽暨展覽所安排的培訓，學習應用人工智能的技巧，以及需求分析，再為發明品訂立方向及實行試驗。
對醫療感興趣 了解生物科技
高中有修讀生物科的鄭希兒，對人體及動植物感興趣，有意於大學循理科發展，升讀與醫療相關的學科。即使將來修讀非科技相關的學科，她仍有興趣繼續鑽研科技知識，例如基因改造等生物科技技術。楊紫棱則有意於大學修讀社會科學，二人均表示，就算將來不是修讀跟科技直接有關的科目，但透過中學時參加的創科比賽，有助她們學習了解身邊人的需要和想法，繼而利用知識幫助別人。
重新規劃 趕上科技趨勢
港島民生書院早年取消初中電腦科，高中中學文憑試（DSE）課程也不設資訊及通訊科技科。校長嚴志成認為有需要讓學生與未來趨勢接軌，「創科是有需要發展的，那是否可以將其普及化？」
該校資訊科技組主任梁競遠指，學校能夠提供更多元化的選擇對學生是好事，希望學生能夠循感興趣的方向發展。二○一七年度起，學校開始啟動STEM方面的發展，首先以課外活動形式讓學生接觸科技，例如參與「Girls Go Tech計劃」中為期五至六個星期的工作坊，學習編程技能和製作應用程式。
納入常規課程
至二○一八年度， 該校正式設立科技教育科（Technology Education），希望從學科推動科技普及化，首年先於中二及中三推行，所以鄭希兒和楊紫棱算是首批接觸此新科目的學生。梁競遠解釋，該科目涵蓋知識、技能及態度，知識包括認識硬件及網絡應用；技能包括編寫程式或操作軟件等；態度則學習何謂正確使用電腦、認識版權和網絡欺凌等。
翌年，中一級加設科技教育科，同時中四開辦資訊及通訊科技科。以往未設有此科，梁競遠認為雖然學生可以在大學才開始修讀，「但沒有高中課程幫助銜接，學習會比較困難。 」加上科技盛行，很多範疇都包含資訊科技的元素，「以醫療方面為例，現在已有遙距或人工智能診症，所以希望學生在初中建立（科技）基礎，將來需要應用起來也較容易上手。」
創客為發展主軸
鄭希兒和楊紫棱的參賽作品，其原型源自於中二科技教育科的功課。梁競遠指創客（Maker）為學校STEM發展的主軸，意即學生運用創意和動手做，將意念發展為成品，所以不少課堂上的功課均是透過研習而得出的作品，例如設計智能裝置幫助解決身邊人的需要、設計遊戲等。該校期望學生可整合所學習的知識，動手使用並操作硬件，而非只停留於想像或理論。
設科技學會 深入接觸
除了於課程推行普及教育，學校也希望為有興趣深入鑽研科技的學生提供額外培訓，現時該校設有兩個學會STEM Club及Computer World。 STEM Club近一、兩年主力學習人工智能、編寫程式和操作遊戲Minecraft；Computer World則較多接觸無人機編程和模擬飛行駕駛。隨着科技教育科、資訊及通訊科技科與學會落實推行，學校於去年九月啟用全新的STEM Lab，該處提供多部手提電腦、活動式桌子，方便騰出空間進行操作無人機和機械人的練習和培訓。
為讓同學認識更多相關行業的實際運作，學校曾安排學生參觀不同科技公司，例如由香港科學園內的公司分享研究項目，以及介紹其研發的產品。
文：劉嘉曉 圖：褚樂琪、受訪者提供
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