升学教育｜中学课程启发学生 创科普及化 改善人类生活【595期】
发布时间：00:00 2021-10-21 HKT
「以前觉得科学或科技离自己很远，但接触过后才发现可以很贴近日常生活。」此番感受，不约而同由第二十三届香港青少年科技创新大赛其中两组得奖学生道出。近年，物联网、编程、人工智能、自动化等创新科技在医疗、资讯科技或商业等范畴上需求大增，相关技术听来抽象难懂，中华基金中学及港岛民生书院就透过课程、课外活动或其他学习体验等，鼓励学生建立兴趣，自发钻研不同科学或科技的原理，并将知识用于应对人类的需要。
中华基金中学 创水果天然保鲜膜
中华基金中学（下称中基）三名中五学生江铠乔、郑嘉睿和周洛媛，于第二十三届香港青少年科技创新大赛中凭借作品「果皮仿生」，取得能源及环境科学（高中组）组别一等奖、高中组艾默生环境科学专项奖，以及极地研究或气候变化专项奖。
化妆喷枪启发改善研究
新鲜水果储存期限短，繁忙的都市人来不及吃完，鲜果可能已腐烂或发霉。三名女生于是想到运用能在大自然分解的物质取代保鲜纸，最初构思于水果表面多添一层薄膜。郑嘉睿解释：「薄膜物料中的鱼胶粉和甘油可增加薄膜弹性；淀粉用作阻隔外来的水分；红石榴提取物则有抗菌功效，（成分）还有水。」
江铠乔表示，最初的实验是将水果直接沾上由以上物料混合而成的溶液，「但发现（薄膜）太厚，吃用时会影响口感和观感。」爱美的女生们一向有留意化妆技巧，知道喷枪可令妆容更均匀和细致，于是到五金店购买喷枪，但问题仍未解决，「直接将溶液喷在水果表面，溶液会倒吸水果的水分，做不到防止水分流失的效果。」最后她们决定仿制保鲜纸，将溶液喷于平板上，并加入食用色素，透过观察颜色深浅以确保厚薄平均，再冷冻约一至两小时后取出，成功做出保鲜薄膜的效果。
实验中寻找惊喜
三人每星期跟负责老师进行一次会议，除了筛选物料和搜集资料需时，实验过程也充满未知数，结果不理想又要重新开始，「有时在实验室待至晚上六、七时才能离校。」虽然疲累，却不减她们对科学的兴趣。
小学开始接触STEM（科学、科技、工程、数学）的郑嘉睿，小五起学习使用微型电脑micro:bit，因而对STEM产生兴趣。「当时有订阅科学杂志，杂志附送的迷你显微镜，我会拿自己的头发来玩玩。」升上中一后，在科学堂有更多机会接触科学，令她更感好奇，「就连利用不同金属在Bunsen burner（本生灯）做焰色测试都觉得很好玩。」江铠乔在旁马上和应：「当你对实验未有理解，你永远都猜不到结果，但见到颜色转变后，就觉得很有趣。」她很享受实验的过程，例如跟周洛媛在中二时一同参与必修的专题导向学习课程中，就发明了天然涂改液。周洛媛坦言，中一时觉得科学科牵涉很多概念，至中二参与了天然涂改液的研习，从此改观。「我们上网找材料时，发现学校的印度橡树内藏白色树胶，于是得到学校同意后，便用（树胶）作研究。」她称在构思的过程中，「当你以为一些没机会（做到）的事情刚好发生时，就会发现科学离自己这么近，没想像中那么遥远和困难，所以开始觉得很有趣。」
大学选科 对生物感兴趣
江铠乔早前曾参加由香港资优教育学苑举办有关生命科学的课程，由大学教授讲课，「学习线粒体的发展，内容比平日上课学的还要艰深，但我很享受。」因喜欢留意日常生活中的细节，接下来她将参与学校另一项有关伤口瘉合的研习，「当人体被刮伤时，洗澡碰到水会痛，所以该研习正初步构思如何加快伤口复元。」
本身也喜欢阅读的江铠乔，打算大学循中文或生物相关的学科发展。「我享受实验的过程，也对人体和动植物很感兴趣。」她希望在未来两年的中学生活中，多了解自己的兴趣再作决定，「无论将来选择了哪一个方向，我仍然会对另一方面保持兴趣，利用私人时间继续钻研。」
重视研习中学习
三名得奖学生对科学的兴趣延续至今，中基的初中课程可谓重要的启蒙。该校STREAM统筹主任钟桌鸿指，学校着重研习导向的学习模式，中一科学堂会展开发明研习，同学分组创作小发明品，当中不少会用上物联网（Internet of Things, IoT）技术，故资讯及通讯科技科的课程也会配合，教导学生运用micro:bit或Arduino（开源电子平台）等。中二的增益课程设有独立成科的Project-based Learning（专题导向学习）。全级学生分成二十五组，当中约一半组别跟从科学或数学科的指导老师研习，过程包括筹备研习、撰写计划、实验、汇报，该校另一名STREAM统筹主任曾家灏表示，「除了应用知识，也希望锻炼学生的解难能力，并实践于日常生活。」
善用能力关爱社会
学校从二○一五年开始推动STREAM（STEM加上阅读及写作、艺术与设计）理念，一直强调跨学科协作，曾家灏称学校不论在课程内外都期望「在六年的学习生活埋下种子，学生从关爱社会的角度解决生活遇到的问题。」
中基一向重视可持续发展，曾家灏举例说，课程向学生灌输智慧校园及智慧城市的知识，中一同学学过基本编程和操作感应器后，同样会以研习形式构思如何令空调遥控器自动调节温度，令温度不会过低。「虽然坊间有类似的产物，但我们希望给同学尝试动手创作的机会，亲身感受到自己也有能力提升生活质素，做到减排节能。」
为鼓励学生运用STREAM知识关爱社会，中基积极推动社区服务。钟桌鸿表示，该校为全港第一所学校成为香港科学馆的合作伙伴，由二○一六年开始为香港科学节举办工作坊，学校提供场地给公众人士参与，以推动大众科学及公民科学；该校学生也曾于香港科学馆的生物多样性展厅主讲有关香港鸟类的讲座，「学生又曾为长者举办中草药养生之旅，一同采中药及为长者讲解植物的用途之余，也一起泡养生茶。」
鼓励出外见识 认清未来路向
随着STEM成为未来就业的趋势，中基也将其纳入学校的生涯规划教育中。该校鼓励学生参加比赛，增加实战经验和探索的机会。校长何廸信说：「外面不少比赛由教授级评审或业界行政总裁点评同学的作品，能够从业界人士中学习，是很好的锻炼机会。」曾家灏称有学生对资讯及通讯科技特别感兴趣，遂鼓励他参加比赛，该名学生曾在思科创意解难挑战赛夺得冠军，曾家灏见证学生由原本只是喜欢玩电脑游戏，到后来逐渐因兴趣而钻研背后的原理，「其实比赛是帮助他慢慢认清未来的路向，他也透露将来大学选科有意选报Computer Science（计算机科学）。」
中基早于二○○九年开始推动生涯规划，学校现时为中四至中六学生提供个别就业辅导。何廸信称近年的确增加了不少跟STREAM相关的活动，例如二○一七年参观华大基因国家基因库，二○一九年则有学生参与香港大学深圳医院的工作影子计划。新冠疫情爆发后，学校「转移阵地」，例如邀请香港科学园或数码港中的高端科技研发业界人士，为学生及老师提供培训，范畴包括编程和智慧水耕等。
港岛民生书院 三层设计提醒病人服药
港岛民生书院两名中五学生杨紫棱和郑希儿凭借作品「药物服用提醒器」，于第二十三届香港青少年科技创新大赛中，获颁智能设计（高中组）组别三等奖。二人在中二的科技教育课中，需要运用科技创作产品以解决生活上的困难，当时郑希儿忆起有家人和朋友患有高血压，「见过他们因为没有及时服药而感到不适或头晕，所以希望构思可有效地提醒病人服药的作品。」
不断改良产品有效性
她们搜集资料时，知道坊间不乏同类产品，却发现有些装置只会提醒一次而没有跟进，「不知道病人是否真的有服药。」部分应用程式则以英文作为主要语言，不便所有患者使用。二人于是构思利用micro:bit在药盒上设定计时及感应光的功能，「可计算病人隔多久需服一次药；当打开药盒时有光透入，便知道病人有吃过药。」不过，她们考虑到病人有可能没把药盒放在身旁，故之后增添手带，同样利用micro:bit设置提醒功能，如果手带响起超过五分钟后病人仍未服药，药盒会连结至家人的手机并发出提示讯息，由他们提醒病人服药。
留意未来趋势 为兴趣钻研
两名女生均没有修读资讯及通讯科技科（ICT），本在完成中二的研习后便完成「任务」，但中三时在老师推荐下，竟愿意花额外时间继续改良作品并参赛，郑希儿直言正因为没有修读ICT，反而更希望抱着学习和增广见闻的心态，参加跟科技有关的不同活动和比赛。「以前对科技不感兴趣，甚至抗拒，因为自觉应付不来。」直至中三，她开始透过新闻和互联网意识到世界急速变化，「例如日本有餐厅利用机械人送餐、市场营销也会使用大数据，我就发现科技可以与生活息息相关，也可以在广泛范畴应用以解决社会需要。」
她们受访时透露，翌日会参与全港青年STEAM比赛暨展览所安排的培训，学习应用人工智能的技巧，以及需求分析，再为发明品订立方向及实行试验。
对医疗感兴趣 了解生物科技
高中有修读生物科的郑希儿，对人体及动植物感兴趣，有意于大学循理科发展，升读与医疗相关的学科。即使将来修读非科技相关的学科，她仍有兴趣继续钻研科技知识，例如基因改造等生物科技技术。杨紫棱则有意于大学修读社会科学，二人均表示，就算将来不是修读跟科技直接有关的科目，但透过中学时参加的创科比赛，有助她们学习了解身边人的需要和想法，继而利用知识帮助别人。
重新规划 赶上科技趋势
港岛民生书院早年取消初中电脑科，高中中学文凭试（DSE）课程也不设资讯及通讯科技科。校长严志成认为有需要让学生与未来趋势接轨，「创科是有需要发展的，那是否可以将其普及化？」
该校资讯科技组主任梁竞远指，学校能够提供更多元化的选择对学生是好事，希望学生能够循感兴趣的方向发展。二○一七年度起，学校开始启动STEM方面的发展，首先以课外活动形式让学生接触科技，例如参与「Girls Go Tech计划」中为期五至六个星期的工作坊，学习编程技能和制作应用程式。
纳入常规课程
至二○一八年度， 该校正式设立科技教育科（Technology Education），希望从学科推动科技普及化，首年先于中二及中三推行，所以郑希儿和杨紫棱算是首批接触此新科目的学生。梁竞远解释，该科目涵盖知识、技能及态度，知识包括认识硬件及网络应用；技能包括编写程式或操作软件等；态度则学习何谓正确使用电脑、认识版权和网络欺凌等。
翌年，中一级加设科技教育科，同时中四开办资讯及通讯科技科。以往未设有此科，梁竞远认为虽然学生可以在大学才开始修读，「但没有高中课程帮助衔接，学习会比较困难。 」加上科技盛行，很多范畴都包含资讯科技的元素，「以医疗方面为例，现在已有遥距或人工智能诊症，所以希望学生在初中建立（科技）基础，将来需要应用起来也较容易上手。」
创客为发展主轴
郑希儿和杨紫棱的参赛作品，其原型源自于中二科技教育科的功课。梁竞远指创客（Maker）为学校STEM发展的主轴，意即学生运用创意和动手做，将意念发展为成品，所以不少课堂上的功课均是透过研习而得出的作品，例如设计智能装置帮助解决身边人的需要、设计游戏等。该校期望学生可整合所学习的知识，动手使用并操作硬件，而非只停留于想像或理论。
设科技学会 深入接触
除了于课程推行普及教育，学校也希望为有兴趣深入钻研科技的学生提供额外培训，现时该校设有两个学会STEM Club及Computer World。 STEM Club近一、两年主力学习人工智能、编写程式和操作游戏Minecraft；Computer World则较多接触无人机编程和模拟飞行驾驶。随着科技教育科、资讯及通讯科技科与学会落实推行，学校于去年九月启用全新的STEM Lab，该处提供多部手提电脑、活动式桌子，方便腾出空间进行操作无人机和机械人的练习和培训。
为让同学认识更多相关行业的实际运作，学校曾安排学生参观不同科技公司，例如由香港科学园内的公司分享研究项目，以及介绍其研发的产品。
文：刘嘉晓 图：褚乐琪、受访者提供
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