AI賦能下的跨領域化學教育創新： 以國小永續議題PBL課程為例 謝相如 屏東縣潮和國民小學 Email: shiangrus@gmail.com 摘要：本文旨在探討國小如何透過AI賦能與數位融入，推動以綠色化學為核心的SDGs永續教育，並發展PBL跨領域課程。學校行政透過全校性活動為紐帶，將覺察、探究、行動三個環節串聯，其中特別強調學生對日常生活中物質結構及材料科學的理解。我們導入生成式AI工具作為教師的教學副駕駛（Co-Pilot），優化課程設計，使其能更精準地融入化學反應、高分子材料等概念。研究結果顯示，AI不僅能提升教師的TPACK能力，更重要的是，它打通了跨領域PBL (Project-Based Learning)課程中自然科學，特別是基礎化學素養扎根的最後一哩路，有效提升學生對於週期表元素、酸鹼中和及廢棄物化學分解等議題的探究深度。本文將深入分析課程協作歷程，並提供未來國小階段推動化學教育普及化與數位轉型的建議。  跨領域化學教育的新趨勢 近年來，永續發展目標（SDGs）已成為全球教育的重點，其跨領域的特性為傳統學科教學帶來新的挑戰與機遇。如何在國小階段有效進行跨領域教學，同時確保學科基礎知識的扎根，是教育者必須面對的課題。本研究特別聚焦於化學教育，探討如何利用人工智慧（AI）與數位工具，將抽象的化學原理融入生活化的永續議題中。 傳統的國小自然課程雖涵蓋部分物質變化與能量轉換的內容，但缺乏系統性的化學視角。例如，當討論到SDG 12「負責任的消費與生產」時，學生需要理解不同塑膠的單體結構（如聚乙烯PE、聚對苯二甲酸乙二酯PET的高分子化學）及其回收難易度；當探討SDG 7「可負擔的潔淨能源」時，則需觸及氫氧燃料電池的電化學反應或鋰離子電池的儲能原理。這些化學知識正是讓永續行動得以科學化、系統化的關鍵。 本校透過PBL (Project-Based Learning)專案學習模式，將AI作為課程協作與知識轉化的核心工具，目的在於：(1) 探討AI如何賦能教師設計出整合化學與永續議題的PBL課程；(2) 分析數位融入對學生化學素養及永續行動力的影響；(3) 總結將基礎化學概念融入國小跨領域課程的實踐路徑。 AI賦能下的化學教育創新、PBL與永續素養的整合 當前化學教育的創新正由人工智慧（AI）與全球永續發展目標（SDGs）雙重驅動。AI在教育中的應用優勢顯著，特別體現在化學知識的轉譯與模擬層面，AI驅動的虛擬平臺能夠提供即時、個別化的化學反應模擬與數據分析回饋（MacDowell et al., 2024），有效提升學生對抽象概念的理解，進而改善學習成就（Choi et al., 2025）。此外，生成式AI作為「教師副駕駛」（Teacher Copilot），能快速生成分子結構視覺化圖像、跨學科教案與差異化考題，大幅提高備課效率，使教師能將更多精力投入於高層次思維引導（Seufert & Sonderegger, 2024）。然而，技術準確性與教師自我效能感的不足，仍是將科技學科教學知識（Technological Pedagogical & Content Knowledge, TPACK）轉化為實際教學行為的主要挑戰（Ismaniati et al., 2025; Kotoka & Kriek, 2023）。為實現永續教育目標，PBL被確立為理想的教學框架，其以真實問題為導向的特質，鼓勵學生透過跨學科專題（如綠色化學設計）解決全球性議題（如SDGs Goal 12, 13）（Yusupova et al., 2025）。在此整合路徑中，AI與資訊素養扮演能力放大器的角色：AI工具協助學生進行實驗數據建模與模擬（如污染物濃度預測），而資訊素養則確保學生能批判性地評估化學安全資料與科學資訊的真偽（Achimugu et al., 2023）。總體而言，未來化學教育的發展，在於透過系統性培訓和AI輔助系統，強化教師的化學教學內容科技知識（TPACK-C），並將 PBL 與 […]