「生成式AI導入課程教學」：數學軟體應用
國立嘉義大學高等教育深耕計畫結案成果表單
主軸名稱 | 【A主軸】教學創新精進 | |||||||||||||||||||||||||||
補助課程類別 | □通識實踐課程 □嘉義巡禮微學分課程 □微學分課程 | gAI導入課程 □業師協同教學 □跨域共授課程 | □國際學者協同教學
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課程名稱 | 數學軟體應用 Applications of Mathematical Software | |||||||||||||||||||||||||||
授課教師 | 主授：潘宏裕 共授：(無則免填) | 開課學期 | 113學年第二學期 | |||||||||||||||||||||||||
開課單位 | 應用數學系 | 修課人數 | 生理男 | 41 | ||||||||||||||||||||||||
生理女 | 12 | |||||||||||||||||||||||||||
其他 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||
結案報告公開 | 本人同意將結案報告書公開於高教深耕計畫相關網站。 | |||||||||||||||||||||||||||
聯合國永續發展目標(SDGs) | g1.終結貧窮 □3.健康與福祉 □5.性別平權 □7.可負擔的潔淨能源 g9.工業化、創新及基礎建設 □11.永續城鄉 □13.氣候行動 □15.保育陸域生態 □17.多元夥伴關係 | □2.消除飢餓 g4.優質教育 □6.淨水及衛生 □8.合適的工作及經濟成長 g10.減少不平等 □12.責任消費及生產 □14.保育海洋生態 □16.和平、正義及健全制度 | ||||||||||||||||||||||||||
關鍵能力 | □STEAM領域 □人文關懷 | g跨領域 □問題解決 | □自主學習 □社會參與 | □國際化 | ||||||||||||||||||||||||
教學活動類型 可複選 | g講授法 g課堂實作，主要由學生自行操作、討論、完成之實作任務。 □課程專題實作，需於期末提出專題報告/成果發表/展演等教學活動 □場域/產業/服務專題實作，於產業/社區等真實職場情境進行之專題實作，如實習專題或產品製作等。 □線上課程，如磨課師、開放式課程等由線上進行教學與評量之課程類型。 □數位學習科技輔助，如採用線上課程平台、線上評量、AR/VR等科技進行教學活動。 □延伸教學活動，如於暑假設計場域實習課程，協助學生將課堂成果進一步發展參與競賽等。 □其他，請說明： | |||||||||||||||||||||||||||
課程執行場域 | □實體教室 g實體教室+線上教學 □實體教室+校內實習場域 □實體教室+校外實習場域（包含業界、社區等大學課室外場域） □校外場域+線上教學 □校外實習場域（包含業界、社區、與學校進行產學合作場域或合作夥伴場域） | |||||||||||||||||||||||||||
課程目標 及內容 | ★教學目標/目的
透過R與Python兩種語言的教學，結合AI輔助，提升學生處理線性代數、微積分與統計等數學問題的能力。 培養學生面對實際問題時，能獨立運用程式工具進行建模與解題。
導入生成式AI工具（如ChatGPT、Perplexity、NotebookLM），協助學生進行知識查詢、問題解決、錯誤修正與報告撰寫。 強調如何將AI應用於學習過程中，提高計算正確性、解題效率與資訊整合能力。
結合數學、統計、AI與資料分析，針對真實問題進行建模與分析。 透過專題與實作練習，強化學生將數理知識應用於實務情境的能力。
鼓勵學生在課前進行主題預習，課中參與實作與分組討論，課後分享應用心得。 培養團隊合作、溝通表達與共同解決問題的能力。
建立具實用性與擴充性的AI教學範例，提供未來其他課程導入AI應用的模式。 培養學生對新興科技的接受度與操作熟練度，為職場應用與學術研究奠基。 | |||||||||||||||||||||||||||
具體措施與 亮點成果 | ★ 教學研究動機
隨著ChatGPT、Perplexity等大型語言模型的普及，學生已具備使用AI工具的習慣，但缺乏正確使用方法與數學基礎訓練。 教師有責任引導學生將AI工具「用對地方」，避免依賴錯誤資訊或忽略數學邏輯。
多數數學課程仍著重於理論與紙筆計算，未能充分銜接AI與軟體工具。 此課程希望建立「數學-程式-AI」的橋梁，強化應用導向的學習。
在資料科學與AI應用成為主流技能的時代，學生若能結合數學專業與AI工具，將大幅提升實務操作與就業優勢。 ★ 教學研究策略
課前：提供主題與任務，鼓勵學生使用ChatGPT設計學習計畫，激發預習動機。 課中：引導學生實際操作AI工具，進行程式撰寫與數學建模，並即時排除錯誤。 課後：鼓勵學生分享AI使用經驗與學習反思，強調觀念釐清與學習深度。
各主題（如微積分、線性代數、機率統計）設計獨立模組，並搭配ChatGPT英文提示語，訓練學生國際化能力。
ChatGPT：針對概念理解、錯誤修正、程式產出。 Perplexity：負責查詢、整理資料與擴展知識脈絡。 NotebookLM：用於彙整與記錄資料、協助專題報告與知識管理。
導入分組專題與腦力激盪活動，從真實資料出發解決跨域問題，並要求生成成果報告或簡報。 | |||||||||||||||||||||||||||
★執行成效（對應課程目標、教學計畫）※表格如不敷使用，請自行增列
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★亮點成果 1. 首創「數學 × AI」深度融合教學模式本課程打破傳統數學軟體課程以理論或語法為導向的限制，首次在嘉義大學應用數學系中建構以生成式AI為輔助核心的混成式教學架構。 學生能在學習線性代數、微積分與統計的過程中，即時運用 ChatGPT 進行推導、錯誤修正與解法優化，實現理論與實作同步深化。 2. 三階段AI應用策略有效促進自主學習透過「課前引導 × 課中實作 × 課後反思」三階段整合，搭配 ChatGPT、Perplexity、NotebookLM 等AI工具，有效建立學生的個人化學習路徑與知識庫管理能力。 學生不再被動接受知識，而是主動使用AI建構解題流程、歸納重點、回饋彼此，顯著提升課堂參與度與動機。 3. 生成式AI作業成果展現跨域能力課程最後安排AI輔助作業實作與成果發表，學生針對生活中實際數據（如交通、健康、環境）進行分析建模，使用 NotebookLM 彙整研究資料、ChatGPT 撰寫報告、Python/R 進行分析與繪圖。 部分作業具高度延伸性，可進一步發展為學術研究或參賽作品，展示學生跨域整合與創新應用能力。 4. 提升學生AI素養與數據解釋能力課後問卷與回饋顯示，多數學生認為AI工具不僅加快程式撰寫與錯誤修正速度，更促進了數學理解與資料解釋的深度。 例如：以ChatGPT分析p值解釋、利用Perplexity搜尋迴歸模型應用案例，均強化學生的統計推論能力與科學溝通素養。 5. 可複製、可推廣的AI教學模板本課程建立了一套系統性AI融入數學教學的流程與資源模組，包含教學PPT、ChatGPT提示語庫、NotebookLM資料架構、實作範例程式碼等，具高度可擴展性，可應用至其他理工科與跨域課程中。 | ||||||||||||||||||||||||||||
檢討與建議 | ★教師教學心得及建議（教學反思） 教學心得
在本課程中，生成式AI（如ChatGPT、Perplexity）的導入，大幅提升了學生在解題過程中的即時反饋與程式撰寫效率。但教師的角色不再僅是知識傳遞者，而是成為「學習設計師」與「思辨教練」，必須引導學生判讀AI輸出的正確性，培養其對數學概念的本質理解。
多數學生樂於使用AI工具處理作業，但初期往往偏向「依賴答案」，缺乏批判與驗證意識。經過引導式操作與反思性任務後，學生逐漸能結合自身知識與AI協作學習，顯示AI素養是可培養的「後天能力」。
專題實作單元中，學生選擇如「空氣品質與健康風險」、「交通流量預測」、「商業趨勢分析」等題目，展現高度主動學習與探索動機。結合NotebookLM與Python/R進行資料統整與程式實作，不僅提升了資料處理與解釋能力，也使數學知識不再停留於抽象符號，而能具體應用於生活與社會議題。 教學建議
建議未來課程搭配更多「觀念誤解澄清」活動，如由ChatGPT生成錯誤範例、讓學生判讀與修正，進一步鞏固邏輯推理與數理結構的理解。
學生在初期常因不當提示語導致AI回覆偏差，未來可發展「提示語教學模板」與常見錯誤案例，幫助學生學會如何提問、如何引導AI產出有品質的回應。
生成式AI工具發展快速，建議教師每學期重新評估其功能與準確性，並依學生需求調整工具組合與使用方式，如引入Copilot、Gemini等新工具。
本課程的實施證明，生成式AI並非「破壞傳統學習」的工具，而是「重構學習過程」的催化劑。透過良好設計與有意圖的教學引導，AI能成為學生與教師之間的知識共創平台。未來將持續優化教學策略，使AI成為培養數理素養與跨域能力的可靠助手。 | |||||||||||||||||||||||||||
★學生學習回饋 一、肯定AI結合數學教學的創新模式 多數學生表示，課程內容兼顧數學知識、軟體操作與AI工具實作，形式多元、實用性強，顛覆以往對數學課程的刻板印象。特別是在複雜的推導或程式錯誤時，能透過 ChatGPT 即時獲得說明與協助，降低學習挫折，提升學習自信。 二、AI工具促進主動學習與個別化進度掌握 課前使用ChatGPT設計練習題、課中與Perplexity交互查詢資料、課後整合NotebookLM筆記與報告，有助於建立屬於自己的知識結構與學習節奏，提升學習效率。 三、課堂互動與分組活動提升合作學習成效 學生對於「一講二練」的教學安排普遍給予肯定，認為能在理解後馬上應用，並透過小組討論激發不同解法與觀點。AI也常被當作小組合作的溝通媒介之一，成為團隊共創的重要工具。 | ||||||||||||||||||||||||||||
佐證資料 (含活動剪影) | 1. 學期末報告題目與照片
2. 課程教材 開發以Markdown為基礎的一套16+2課程內容，放置HackMD平台共學生使用。 https://hackmd.io/GOgF-heDRiSCpox3FehvRQ 3.成果影片https://pse.is/8nsfky | |||||||||||||||||||||||||||
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