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2025第五屆【未來教育 臺灣100】
成果展現

跨域解題—AI與SDGs的交會

財團法人善科教育基金會
專案簡介

永續發展是21世紀最重要的全球議題之一。2015年聯合國宣布了「2030永續發展目標」(Sustainable Development Goals, SDGs),展現人類共同面對重大挑戰的決心;然而,推動過程卻充滿挑戰,成效遠不如預期。

近幾年,新興數位科技,尤其是人工智慧(Artificial Intelligence, AI)迅速崛起,吸引了全球的目光,這不禁讓人思考:數位科技能否成為解決永續發展問題的利器?在歐盟倡議之下,許多政府機關與標竿企業已陸續啟動「數位與永續雙軸轉型」(Twin Transformation),試圖讓科技與永續從對立關係轉向相輔相成。

高中時期是塑造價值觀和世界觀的關鍵階段,為使高中(職)學生了解這一發展趨勢,並及早累積數位科技與永續知識,以應未來生活和工作需求,善科教育基金會(以下簡稱本會)與相關單位合作,積極研發結合AI與SDGs的微課程,希望透過教材創新和學生自主探索能力培養,引導其運用邏輯思維和科技工具,對永續課題進行根源探究、對策思考及行動採取。

本會不僅在官網分享原始教材,供高中(職)教師自行開設AI、SDGs或結合兩者的微課程使用,另為驗證教材品質,特別聘請講師實地進入高中校園教授AI×SDGs「跨域解題——AI應用於環境永續」微課程。從學生課後回饋中可見,該課程不僅有效提升其對AI的學習興趣,也加深了他們對SDGs的理解,更激發了運用AI解決永續問題的創意思維,甚至對其未來升學時選擇相關科系產生正面影響。

專案具體內容

【雙軸轉型方興未艾】

所謂「皮之不存,毛將焉附」,在人類追求經濟發展的過程,如何減少對地球環境的破壞,同時更加注重社會公益的實現,讓地球生態系與人類社會得以永續發展,已成為21世紀最重要的課題之一。

為因應這些全球性挑戰,聯合國於2015年提出「2030永續發展目標」( SDGs),其中涵蓋環境、社會與經濟三大面向,並訂立17項核心目標,如保護海洋生態、消除貧窮與氣候行動等,展現全球合作、共同邁向永續未來的決心。然而,各國所處的發展階段與挑戰不同,再加上戰爭、疫情等突發事件頻仍,皆嚴重影響永續發展的推動進程。

2023年為SDGs推動執行的中點,根據聯合國永續發展解決方案網絡(Sustainable Development Solutions Network, SDSN)發布的年度《永續發展報告》,所有目標的執行進度普遍嚴重落後,僅18%的細項目標有望在2030年達成。即使各國仍口頭支持永續發展,但其實近二年整體SDGs進展有限,對自然環境的破壞仍在加劇,永續發展正面臨巨大考驗。

近年來,新興數位科技,尤其是人工智慧(AI)迅速發展,吸引了全球的關注,這不禁讓人思考:數位科技將如何改變人類的歷史?能否成為解決永續發展課題的關鍵工具?於是在歐盟倡議之下,越來越多的政府機關與標竿企業啟動「數位與永續雙軸轉型」,期望科技和永續不再是對立的兩極,而是能協同發展、互為支撐。儘管這樣的轉型尚難保證所有SDGs都能如期實現,但可預見的是,數位科技與永續知識(尤其在環境面向),將成為未來生活和工作的關鍵技能。

【協助教師為孩子裝上逐夢的翅膀】

高中(職)時期是形塑價值觀與世界觀的關鍵時期。縱然現今已有微課程或多元選修課程的設計,讓學生有更多自主學習的空間,提早探索興趣、釐清生涯方向,並與大學端接軌,但校方在新興數位科技與SDGs相關教材設計和師資配置上仍有許多待克服的問題。舉例而言,2020年綠色和平組織(Greenpeace)曾針對臺灣各縣市高中教師,進行「氣候變遷及環境教育」網路問卷調查及面對面質性訪問,發現體制內有關氣候變遷或環境教育的教材,僅有不到二成的教師表示滿意——除了對教材資源的殷切需求,教師們也普遍擔心青年學子對於氣候變遷等環境永續議題認知不足,難以付諸行動。

為了讓高中(職)學生更好地理解雙軸轉型發展的趨勢,並系統性地提升數位科技能力和SDGs知識,本會在日月光永續環保基金會的支持之下,偕同國立臺灣師範大學(以下簡稱臺師大)相關系所,於2024年8至12月間密集籌劃,合作開發了AI與SDGs的微課程教材。這些教材包括課程大綱與教案(含課程設計、簡報資料及學習單等),系統化地介紹AI原理與初階應用、SDGs相關知識與環境面向重要課題等,希望透過支援各校教師開設AI、SDGs或結合兩者的微課程,協助學生自主探索,並培養他們在永續發展領域的邏輯思維與科技應用能力,從而促使青年學子對環境永續問題深入思考,並付諸實際行動。

其中,AI課程設計由臺師大「電機工程學系」賴以威副教授的研究團隊負責編纂,以基礎知識與技術為起點,涵蓋AI導論、AI與高中課程銜接、大型語言模型基礎、語言模型專題製作、語言模型程式設計、地理資訊系統(GIS)與AI結合等六單元。該課程目標是循序漸進地讓學生了解AI的基本概念及其在生活中的應用,由此學會如何利用語言模型創建程式碼,並理解AI如何在生活中常見的GIS系統中發揮作用。(AI課綱參考連結:https://reurl.cc/GNjLLD)

至於SDGs課程,則是由臺師大「永續管理與環境教育研究所」葉欣誠教授的研究團隊負責編纂,透過具體的議題來探討永續發展與AI的關聯,課程內容包括科技如何監測水資源、AI如何保護生物多樣性、AI如何應對空氣污染、糧食安全與AI的關係、循環經濟,以及氣候變遷等議題。這些課程將幫助學生了解永續發展的關鍵問題,並認識到AI如何促進SDGs(尤其是環境面向目標)的實現。(SDGs課綱參考連結:https://reurl.cc/QaRGqq)

【前進校園推廣AI×SDGs】

本會配合官網改版進度,自本(2025)年8月份起,透過申請機制,向全臺高中(職)教師提供前述AI及SDG教材,支持他們在校內開設AI、SDGs或結合兩者的微課程。在此之前,為驗證教材的品質,本會於113學年第二學期(本年2至6月間)聘請葉教授和賴副教授的研究團隊,進入2所市區高中(新北市立三民高中、清水高中)及一所偏鄉中學(石碇高中),開設為期6週(每週2或3堂課)的AI×SDGs「跨域解題——AI應用於環境永續」微課程。此外,暑假期間也在國立臺灣師範大學附屬高級中學(以下簡稱師大附中)舉辦3天的夏令營,課程同樣以「跨域解題——AI應用於環境永續」為主題。不論是微課程或夏令營,皆以口頭與簡報講解、小組討論、實作及學習單等方式進行。具體課程安排如下:(AI×SDGs課綱參考連結:https://reurl.cc/z514n0)

第一單元

課程主題:永續議題介紹

內容綱要:首先介紹永續發展的意義,以及SDGs的內容和架構;進而說明國際關注的永續議題:生物多樣性、循環經濟的基本概念,以及與上述議題相關的SDGs,讓學生具備永續發展觀念,並了解如何運用SDGs思考永續議題。

學習目標:

1.能理解永續發展的概念,體認永續發展應兼顧且衡平環境、經濟與社會面向。

2.能認識生物多樣性的概念,包括物種多樣性、遺傳多樣性及生態系多樣性。

3.能正確解釋循環經濟的概念,區分線性經濟與循環經濟的差異、理解產品生命週期的意義。

第二單元

課程主題:人工智慧概要

內容綱要:介紹AI的定義和歷史,並說明AI目前可做到及待開發的應用,讓學生具備基本對於AI的理解。

學習目標:

1.能定義什麼是AI,並對其發展歷史有初步了解。

2.能解釋AI、機器學習、深度學習三者的區別。

3.能知曉AI的幾項應用領域,並能有自己的想像空間。

4.能了解AI背後可能的風險,以及其需要顧慮到哪些道德或安全的課題。

第三單元

課程主題:AI與永續議題的關聯

內容綱要:說明AI與永續發展的關係、運用AI的利與弊為何,並讓學生對於AI在生物多樣性、循環經濟等永續議題上的應用有進一步的認識,且能理解AI應用於永續發展的挑戰,強化對AI工具應用範疇的認識。

學習目標:

1.能認識AI促進永續發展目標的應用情境。

2.能明白AI技術應用於循環經濟的基本類型。

3.能理解AI技術的應用如何協助解決生物多樣性問題。

第四單元

課程主題:AI在永續議題的應用

內容綱要:介紹AI在生物多樣性及循環經濟二個議題中的應用情形(含影像辨識、數據分析、光學演算等),最後解釋使用AI的便利性,以及對於環境的利與弊。

學習目標:

1.能掌握「影像辨識」、「數據分析」的區別。

2.了解「人工智慧」的幾項應用領域,並且可以有自己的想像空間。

3.能察覺科技的快速發展,除了追求效率,更需要顧及環境與資源消耗的問題。

第五單元

課程主題:實作專題 I

內容綱要:讓學生利用線上平台Teachable Machine理解基礎的AI模型訓練方式,並透過智慧拖網的原理與功能,介紹如何運用AI在永續議題上。

學習目標:

1.能通過Teachable Machine理解機器學習的基礎概念。

2.能解釋模型背後程式碼的意義。

3.能明白智慧拖網的原理。

第六單元

課程主題:實作專題 II

內容綱要:透過AI如何應用在垃圾分類議題及實作,介紹影像辨識技術之核心內容,並讓學生進行程式碼實作。

學習目標:

1.理解影像分類與物件偵測的基本原理。

2.熟悉垃圾分類AI模型的建構流程。

3.學會使用YOLO進行物體定位和分類。

4.能夠進行模型參數調整與優化。

5.探索AI技術在環保應用中的實際價值。

為便於實作之進行,微課程或夏令營主要利用學校電腦教室授課(4校上課情形如上傳照片)。雖然在與各校洽繫過程,教務單位均表示歡迎跨數位科技和永續發展的課程進入校園,但為具體評量授課方式及教材內容之適切性,團隊仍設計了課後回饋問卷,於微課程或夏令營結束後,邀請參與學生填寫,以作為未來教材優化及協助各校推動課程之重要參考依據。

成果與效益

本年2至7月間本會於三民高中、石碇高中、清水高中及師大附中開設的微課程或夏令營,共計108位學生參與,無人中途退出,課程結束後多數學生亦主動填寫回饋問卷,展現高度參與及回應意願。

回饋問卷計8個問項,量化問項包括「授課老師教學口條是否清楚」、「教材呈現是否易讀易懂」、「上課內容是否難易適中」、「課程是否增進對AI應用於SDGs主題的理解」、「課程是否激發對運用AI解決SDGs問題的興趣」、「課程是否促使未來升學想選擇相關科系繼續學習發展」等6項,採李克特量表(Likert scale)5個回應等級進行量測,評分從1分(最不同意)到5分(完全同意)。

本次石碇高中為一年級學生參與(24人)、清水高中為二年級學生參與(20人)、三民高中為三年級學生參與(34人),而師大附中夏令營為一至三年級學生混班(30人),適巧提供年級間成效比較之可能性。6項量化指標評分結果彙整如下:

1.授課老師教學口條清楚

全體平均:4.22分

高一:4.33|高二:4.33|高三:4.00

2.教材呈現易讀易懂

全體平均:4.03分

高一:4.04|高二:4.06|高三:4.00

3.上課內容難易適中

全體平均:3.82分

高一:3.79|高二:4.00|高三:3.70

4.課程增進對AI應用於SDGs主題的理解

全體平均:4.22分

高一:4.42|高二:4.33|高三:3.91

5.課程激發對運用AI解決SDGs問題的興趣

全體平均:3.85分

高一:4.13|高二:3.83|高三:3.57

6.課程促使未來升學時想選擇相關科系繼續學習發展

全體平均:3.43分

高一:3.67|高二:3.33|高三:3.26

綜觀6項量化指標,得分最高的2項為「教學口條清楚」與「增進對AI應用於SDGs主題的理解」,皆獲得4.22分之高評,顯示學生對師資表現與課程目標的達成具高度肯定,且高一與高二學生的評價皆明顯高於高三,分數差距超過0.3分。

「教材呈現易讀易懂」為第三高分項目(4.03分),雖然三個年級間評分差距不大,高一與高二仍略優於高三;而「激發對運用AI解決SDGs問題的興趣」排名第四(3.85分),其中高一評價最高(4.13分),高三最低(3.57分),呈現年級越高,學習興趣相對趨於保守,差距達0.56分。

在「上課內容難易適中」部分,整體評分為3.82分,高二學生評價最高(4.00分),顯示對課程難度最能接受,高三學生評價則較低(3.70分),顯示其對課程深度或廣度的需求可能有所不同。

至於「課程是否促使升學時選擇相關科系」,則為所有項目中得分最低(3.43分),其中高一學生評價最高(3.67分),高三最低(3.26分),差距達0.41分,可能反映出高三學生因面臨升學壓力,且學習選擇趨於明朗,較難因短期課程而改變志向。

總結上述結果,學生普遍對課程設計、師資素質與教材內容給予正面回饋,尤其在「提升AI×SDGs基本理解」及「教師表現」方面成效顯著。從年級層面觀察,高二學生最能接受課程難度,而高一學生則在學習動機與興趣激發方面表現最為突出,亦更具升學延伸潛力。未來於校園推廣AI、SDGs或AI×SDGs教材時,將建議優先設計為高一導向課程,以充分發揮啟發性與延伸性效益,並根據學校實況調整課程深度與難度,以提升整體教學適切性與學習成效。

影響力及擴散性

本會規劃於2026年底前,持續於北北基桃之高中(職)開設AI×SDGs「跨域解題——AI應用於環境永續」微課程,預計每學期於4校教授100名以上學生,全程總觸及學生將超過400人次,並根據回饋持續優化課程設計。

在加速擴散方面,本會將善用官網與各種社群媒體進行宣傳,鼓勵更多學校採用本教材。針對教師實際教學時遇到的課綱對接、教學策略等問題,亦將提供諮詢服務與協助。

教師是課程推廣的核心推手,未來本會將持續投入師資培訓工作,協助教師深入理解教材理念與教學實務,進而提升課程品質及校園覆蓋率。

長遠而言,本會亦將積極串聯企業及大學資源,共同打造「AI×SDGs教材共備平台」,促進教師間的經驗分享與專業成長,建立具持續性的教學推廣生態系。