STEAM教育好助手︰ChatGPT｜星島教室

2023-10-26 15:44

你知道嗎？現在超火的ChatGPT可以成為教學小助手，幫助中小學老師輕鬆搞定各種教學任務。它可按老師的需求，從設計課程、編寫試題到批改作業，每樣工作都能迅速完成。最棒的是，ChatGPT還可以成為學生的自主學習夥伴︰向它提問，得到解答；用它來複習課程知識，生成練習題來鞏固學習成果；甚至請它批改作業，及時得到回饋資訊。它亦可用於增強STEAM（科學、技術、工程、藝術、數學）教育。

基本應用

以下是ChatGPT一些基本的應用方式：

1. 提供即時輔導：ChatGPT可隨時回答學生提問，無論是解釋STEAM概念、複習教材，還是幫助解決作業問題。

2. 解釋複雜概念：對於複雜的STEAM主題，ChatGPT可提供簡單易懂的解釋和例子，以幫助學生捕捉重要概念。

3. 加強學習資源：ChatGPT加上適當插件（例如︰EXCEL、Stable Diffusion、DALL．E 2、Midjourney等），可提供額外學習材料，如視頻教程、線上文章和學術報告，以加強學生的STEAM學習。

4. 鼓勵探索學習：學生可以向ChatGPT提出「假設」或「what if」的問題，來探索和學習新概念；鼓勵學生進行STEAM創新思維和批判思考。

5. 進行模擬預測：利用AI技術，ChatGPT可為學生建立科學模型，並進行預測和模擬，例如預測天氣模式、模擬化學反應等。

6. 建跨學科連線：ChatGPT亦可幫助學生看到STEAM學科之間的聯繫，例如清楚解釋數學如何在物理中應用，或是科學概念在工程項目中如何實現。

使用ChatGPT作為中學生的STEAM教育工具，可以為學生提供更個性化、互動性強、隨時可用的學習資源。

以下是如何使用ChatGPT來學習STEAM主題的示例。

學習EXCEL用法

學生：在EXCEL中，舉一個實例，教我如何使用COUNTIF函數的方法？

ChatGPT：「COUNTIF」的功能是根據你給定的條件，計算特定範圍中的單元格數量。假設我們有一個EXCEL表格，記錄了學生的成績如下︰

如果你想計算成績等於90的學生人數，你可按照以下步驟使用「COUNTIF」函數： 1. 在單元格中輸入「=COUNTIF(」。

2. 首先，須選擇你要在其中進行計數的範圍。在我們的例子中，要計算的是「成績」，所以選擇成績列的所有單元格。假設你的數據在B2到B6單元格上，那麼輸入「B2:B6,」（注意︰用逗號分隔範圍和條件）。

3. 然後，輸入你的條件。在我們的例子中，要搜尋等於90的成績，所以輸入「"=90"」。

4. 最後，關閉括弧並按下Enter鍵，你的公式應該看起來像這樣：「=COUNTIF(B2:B6,"=90")」。

現在，EXCEL將計算成績等於90的學生數量，並在你輸入公式的單元格中顯示結果。如果你想找的是大於85的成績，只須將「=90」改成「>85」就可以了。所以公式變為︰「=COUNTIF(B2:B6,">85")」。注意︰「COUNTIF」函數對於大小寫並不敏感。

實地科學探討與程式寫作

學生：為甚麼地球的核心如此炙熱？

ChatGPT：地球內核的高溫主要來自3個來源：剩餘的原始熱量（來自地球形成時引力壓縮的熱量）、放射性衰變（某些地球內部的放射性元素分解釋放熱量），以及地殼與地核之間的溫度差導致的熱傳導。這些因素使地球的內核保持在極高的溫度。

學生：我想寫一個程式來進行簡單的算術運算，但我不確定如何開始。我可以使用Python嗎？

ChatGPT：當然可以，Python是一種非常適合初學者的語言。你可以用它寫出一個簡單程式來執行算術運算。以下是一個基本示例：

這個程式將會先加4和5，然後輸出結果；接着乘以6和7，並輸出那個結果。你可以修改這個程式，讓它進行你需要的任何算術運算。

學生：怎設計可偵察火災的無人機？

ChatGPT：設計可偵察火災的無人機，需要結合多個STEAM領域的知識和技術。以下是主要考慮因素和步驟：

1. 無人機設計：無人機的基本結構通常包括機體、螺旋槳、馬達、控制機制（通常是遙控器或智能手機App），以及電池。你需要理解這些部件及其相互作用，以選擇或設計合適的硬體。

2. 攝像系統：為了偵察火災，無人機須配備一個高質量相機來捕獲清晰影像。這可能需要熱像儀或紅外線攝像頭，因為它們能在煙霧中偵測到火源。

3. GPS和導航系統：無人機需要一種方法來確定其位置並航行至所需地點。這可能涉及用於定位跟蹤的全球定位系統（GPS），以及某種用於規劃和跟蹤飛行路徑的系統。

4. 自主操作和障礙物檢測：在森林或城市中偵查火災，可能需要特別介面sensor甚至深度攝像頭偵測並避免障礙物。此外，AI和機器學習可以訓練無人機進行自主飛行和偵查任務。

5. 數據處理和傳輸：無人機需要一個方法來處理和傳輸它收集的數據。熱像儀和視頻數據可能需要在無人機上實時處理，並且可能需要通過無線數據連接（如4G或5G）發送回控制中心。

6. 安全和法規：高效的無人機設計還須考慮安全性和當地的空域管制規定。

這只是其中幾種讓老師及學生初步了解及優化STEAM相關學習的方式，因篇幅所限，未能示範如何能繼續「追問」下去而得到更佳答案。

應用限制

ChatGPT並不是萬能！它有一些限制。它並非真正理解語言，只是模擬人類的回答。它沒有真正專家知識，且其訓練數據可能陳舊。其抽象理解能力和情感智能有限，並且提供的資訊可能不準確或不適用。使用時應理解這些限制，並審查其結果。

老師的指導在這里發揮了關鍵作用︰雖然ChatGPT是強大的工具，但是它不能替代老師的專業知識、指導能力和人類的洞察能力。老師可以引導學生理解如何合理使用這些工具，幫助他們分辨這些工具產生的正確與不正確的資訊，並在學生遇到困難或誤解時提供即場解答和幫助。因此，即使在普及AI的時代，老師的角色依然不可替代。

本欄逢周四刊登，由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿，旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料，引發學生探求知識的興趣，將學習融入生活，培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。

文：西南石油大學土木工程與測繪學院客座教授、教育評議會執委馮穎匡博士