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2025第五屆【未來教育 臺灣100】
成果展現

從數位到AI的自然課

劉善德/臺中市德化國小教師
專案簡介

自然課不再只是自然課!專案起點源自於偏鄉「生生有平板」政策,教師從專業背景自然科學領域出發,結合數位學習的四學模式:學生自學、組內共學、組間互學、教師導學,讓教學從傳統的紙本到數位化,進一步結合AI互動,大幅提升孩子們的學習動機,培養數位學習能力。

期間,開發出動植物構造、水的三態變化、酸鹼變化實驗等自然數位學習單,並跨域延伸至藝術、資訊、雙語與綜合領域,拓展學習視野。隨著AI人工智慧技術發展,課堂上也運用AI工具,引導學生快速查找與分析資料,認識氣候變遷相關名詞,並協請ChatGPT生成倡議行動講稿,展現與AI共創的潛力。

專案具體內容

【111學年度】教科書與大屏互動

傳統的教學模式,因為教室裡來了位大朋友:嵌入式大屏電子書,改變了課堂的樣貌。過去自然課教學以實體教具搭配教師解釋教科書中的重點,引導學生自行標註劃記,而大屏電子書的出現,讓教師能夠與學生畫面同步標記重點,提升課堂學習成效。實際應用方式主要有以下三種:

一、繳交線上作業

Covid-19疫情間,作業與考卷開始從紙本繳交轉為拍照線上繳交,或是透過google表單作答。教室裡的大屏,便成了絕佳的討論互動工具。

二、課堂學習單

將課堂學習後的知識概念,以數位學習單方式指派給學生填答,並搭配線上作業繳交及課室大屏鏡像投影,同步展示學生學習歷程。期間,共發展出三年級自然科學部定領域數位學習單4份:

1.植物葉子的觀察:讓學生填寫植物葉子的葉柄、葉片、葉派等結構名稱。

2.水的三態變化:依據圖示拖曳水三態變化過程名稱至對應位置。

3.氣象預報:查詢中央氣象署資料,判讀並填寫預報內容。

4.動物的身體構造:繪圖填色對應的動物身體結構,如頭、軀幹、四肢。

三、數位學習平台的運用

搭配教育部因材網對應學科學習內容,鼓勵學生能夠課前預習及課後複習,讓學習發生在校園以外的空間。

【112學年度】數位學習萌芽

持續將自然領域的課程內容,發展成四年級課堂教學的學習單模板,結合iPad拍照嵌入、條件式檢核答案、觸控筆繪圖等功能,跨領域至綜合、藝術、資訊科技、烹飪、雙語等,拓展數位學習的不同可能。

一、學習單再進化

依據單元內容及適合屬性,分次融入不同的iPad功能應用。期間,共發展四年級自然科學部定領域,數位學習單6份、及跨領域綜合1份。

1.水生植物:教師運用canva製作水生植物的學習單模板,學生依據浮葉植物、挺水植物、沉水植物等不同水生植物的特性,將其植物擺放至對應的區域中,並填寫正確植物類別。

2.水域動物:依據水域動物活動空間,分成水田、溪流、海洋等,學生搭配教科書內容,依序將動物拖曳至對應環境中。

3.光的顏色組合:申請友達光電提供的自學情境線上課程「光的小旅行教材組」,融入課堂教師自製數位學習單模板,讓自然課從實作結合到數位的結果紀錄,再搭配自學google表單檢核,讓學生邊玩邊學。

4.酸鹼變化實驗:對應課綱物質變化定性觀察,讓學生將課堂酸鹼性影響水溶液顏色變化實驗,運用拍照嵌入功能紀錄於學習單中,並投影至大屏與同儕分享交流。

5.力的作用:融入雙語學習,讓學生拍照物品施力前後比較對照圖。

6.我們的大地:將學習單設計成條件式選擇填答,正確將呈現綠底色,以利教師確認學生預習成效,找出迷思觀念澄清內容。

7.你不可以隨意摸我:引導學生認識身體界線,將繪本電子化並設計成學習單,包含文章大意及其延伸綜合問答。

二、數位教學教案

1.呷麵酵醬

帶學生從麵包製作的流程查詢,設計規劃探究實驗歷程,動手秤量麵粉重量,揉製麵糰等待發酵,並依循學習單拍照記錄,同步投影大屏與同儕分享。

‧學生自學:觀察定題、資料查找、課後檢核。

‧組內共學:資料討論、實驗設計、製作與記錄。

‧組間互學:分析討論實驗結果。

‧教師導學:融入於各階段學習中引導說明。

2.電路好好玩

使用因材網的內容讓學生課前預習,課堂中搭配線上PhET位模擬實驗室,進行組內共學實驗預測,再以數位學習單進行統整,納入因材網SRL表單(組內評分表─實驗設計與實驗操作評分表量、組間評分表─電路探究實驗報告評分表),搭配組間互學的成效檢核。

【113學年度】AI融入數位教學

隨著AI人工智慧近來大幅度的進展,本年度除了持續發展單元主題式數位教案共計4份外;也嘗試將AI人工智慧運用於課程中,發展出教案3份。此外,也帶領學生參加數位AI競賽,從中培養AI工具的使用與協作能力。

一、單元主題式數位教案

1.Can it dissolve?

將三年級溶解單元以雙語模式呈現,學生從預測到真實操作實驗記錄,在數位工具輔助下,讓學生沉浸於雙語環境中也不害怕。

2.勇往直前—衝!衝!衝!

校訂積木課程,以橡皮筋形變動力帶動積木車向前滑行,探究各種變因對於實驗結果的影響,以嵌入式拍照記錄操作變因,並使用數位工具將實驗數據資料加總平均。

3.葉子探索實境解謎

從植物單元葉子的外型構造認識出發,建立條件式檢核框格,讓學生從數位學習單中點選葉序、葉形、葉緣的觀察紀錄,最終解謎出代表數字,從中認識校園常見植物與葉子構造。

4.快樂小農夫

教師運用因材網建立課程包,納入學生課程前中後所需使用資源,課前搭配學習單學生自學,課中以數位學習單模板進行探究實驗設計、SRL表單評分各組發表促成組間互學,課後自我檢核題目,確認所習得該單元學習內容。

二、搭載AI人工智慧融入於課堂學習

1.風力探究教案設計

課程中帶領學生探索「量化」概念,從認識ChatGPT人工智慧並運用其認識量化,以利後續實驗設計與測量。

2.我是氣候行動家

參與金車文教基金會「我是氣候行動家」活動,於本教案前期,帶領學生與ChatGPT對話,快速了解與氣候變遷相關名詞,並於課中尋找報導使用。

3.氣候變遷報導查核

為更完善氣候行動家教案,除前項AI運用外,進一步將報導資訊查證的真偽判斷,接續製成氣候心智圖,再由心智圖照片協請ChatGPT生成倡議行動講稿,並請學生依據生成結果進行修改調整,達到與AI協作的互動歷程。

三、帶領班級參與數位AI競賽

數感盃AI共創國小新詩圖文競賽

依循與ChatGPT對話學習經驗後,教師帶著班級孩子參加AI競賽活動,由寒假自創簡短的新詩創作,到學期中教師給予的模板數位學習單步驟操作,與數感詩人NumNum對話歷程,產出創作的數學詩及其生成圖像,投稿2025年數感盃競賽。

成果與效益

一、學生學習歷程的轉變

走過三個學年度的數位教學實踐中,學生能夠在課前進行預習、課中參與小組討論與操作實驗,課後完成自我檢核與成果呈現,形成學習的完整循環。學生在課堂中不再只是聽講與抄寫,而能以多元形式展現,表達其觀察推論與學習成果,展現資訊統整與科學溝通能力。

二、教學策略的創新與深化

SAMR模式的教學,從替代(Substitution)逐步至重新定義(Redefinition)的推進,教師不再只是教材傳遞者,而是數位教學設計者與學習歷程的引導者。結合PBL(專題導向學習)、雙語融入、AI輔助教學等元素,教師依據課綱發展具情境性與探究性的數位學習單與課程包,提升教學的靈活性與精準度。

三、教室文化與學習氛圍的提升

數位教學的推展轉變了班級學習氛圍,學生逐漸習慣操作數位載具,在課堂中進行合作與表達,不僅提升學習成效,也強化班級間的共學精神。透過學習歷程的積累,學會從他人作品中觀摩學習與回饋,同時修正調整自我設計,培養出正向互動的課堂文化。

原先對自然科學較無興趣的學生,也能透過操作、圖像與數位素材激發學習意願。學生逐漸願意主動提問、討論與嘗試,學習不再只限於課本與筆記,而是擴展到平板載具中、實驗設計操作與真實的日常生活中。

四、學生數位素養與AI應用能力初現

因應AI時代來臨,從數位後積極導入AI對話工具於課堂學習中,建立學生與AI的基本應對能力與數位素養判斷力。也從參與競賽活動歷程中,與AI對話創發新詩創作及圖像生成,展現與AI共創的潛力,進一步實踐人機協作的學習想像。

影響力及擴散性

一、教育分享

1.數位前導計畫「β1互動教學與實時回饋」分享教師(2024.6.20)

2.PBL的自然科學─以風力風向計為例(2024.12.11@新湖國小)

3.2025《讓SDGs從ESD出發》線上研習 講師 https://kingcar.org.tw/project/502020

4.夢N國小自然實踐家(2024.06.22)

二、報導連結

1.科技翻轉教育現場 中市「數位未來,學習翻轉」論壇近200人跨縣市交流 https://www.taichung.gov.tw/2522119/post

2.中市STEAM教育成果展熱鬧登場 推廣跨域整合課程 https://www.taichung.gov.tw/2854993/post

三、獲獎紀錄

1.「臺中市112學年度數位學習創意教學活動徵件」教案設計特優。(投稿教案:電路好好玩)

2.「112學年度國民中小學自然科學領域教師探究、動機融入探究、跨領域探究(STEM)」之「教師專業成長競賽」進階組優選。(投稿教案:呷麵酵醬)

3.「臺中市113年度STEAM教學作品分享成果展」最佳作品獎。(投稿作品:勇往直前—衝!衝!衝!)