港生以AI研净水系统对抗抗生素污染 iGEM夺金兼获提名全球最佳硬件设计

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2025 HongKong-JSS联队于10月下旬前往法国巴黎参与国际基因工程机器竞赛(iGEM)

由保良局何荫棠中学和仁爱堂田家炳中学主导筹划,伙同基督教女青年会丘佐荣中学、五旬节中学及妙法寺刘金龙中学组成的联校团队HongKong-JSS,在2025年国际基因工程机器竞赛(iGEM)中第四度夺得金奖。该团队研发的智能净水系统「Remedix」,透过合成生物学技术处理水体中的抗生素残留问题,利用经基因改造的大肠杆菌既能侦测水中抗生素含量,亦能将污染物分解,其中硬件设计部分更获大会提名为「全球最佳硬件设计」,反映团队学生在STEAM领域的创新思维与跨学科应用能力。

HongKong-JSS在10月下旬前往法国巴黎出席2025年国际基因工程机器竞赛(iGEM),团队除第四度夺得金奖,硬件设计部分更获大会提名「全球最佳硬件」。

针对水体抗生素污染 研发双重功能净水系统

药物污染已成为全球关注的环境问题,其中抗生素类药物尤为严重。抗生素广泛应用于医疗、畜牧业、水产养殖及兽医诊疗等领域,因不当使用或处置,抗生素进入环境,透过生物累积及食物链传递重新进入人体。长远而言更可诱发细菌产生抗药性,形成多重抗药性菌株,削弱抗生素疗效,对公共卫生构成严重威胁。

团队研发的「Remedix」智能净水系统透过合成生物学技术将大肠杆菌改造成两种功能互补的生物系统。负责开发系统的学生介绍:「第一部分是生物侦测器,当它遇到抗生素时,改造后的细菌会产生不同颜色的蛋白质,颜色越深代表污染越严重;第二部分是生物降解器,透过令细菌生产特定的酶,能将抗生素分解成对环境无害的物质。」学生研发的便携式装置更整合人工智能视觉系统与云端数据平台,能实时监测数据、上传并自动分析,在污染超标时发送警报。相对传统昂贵及费时的检测方法,Remedix的成本低于50美元(约400元港币),实现以低成本自动监测及降解环境中的抗生素污染。

参赛学生向评判展示自行研发的Remedix AI水质检测系统中的各项功能。

 

AI工具赋能学生自主学习 从知识传授到能力培养

保良局何荫棠中学的范基柱老师及仁爱堂田家炳中学的刘博老师指出,在带领学生参与科研竞赛的过程中,观察到学生的学习模式正迅速转变。学生面对艰深的分子生物学理论时,会先运用AI拆解概念,再阅读研究论文进行验证,展现出更高的自主性与学习动机。参赛学生分享:「老师引导我们批判性地使用AI,教我们分辨哪些资讯需要进一步查证。透过这种方式,我们能够运用AI理解复杂的生物工程概念、分析实验数据,甚至生成初步的基因序列设计方案。」

在这种学习模式下,学生不仅主动规划实验、分析文献及设计方案,亦积极联系各方持份者,确保研究兼顾创新与实用。两位老师的教育理念亦随之转变,由过往著重比赛成果,转向强调过程中的能力培养。他们刻意降低教师介入程度,让学生从错误中学习,培养独立思考、团队协作与解难能力。刘老师指出,当学生能够自主学习,这比任何奖项都更有价值。范老师则强调,AI时代知识易得,关键在于培养学生提出问题、批判思考和自我驱动的能力,而教师的角色,也正由传统的「教授者」转变为「引导者」。

学生利用AI辅助自主学习有关基因工程的知识及技术,并于课馀时间抽空进行基因工程实验。

为深入了解香港污水问题,学生主动联络渠务署寻求专业意见。承蒙渠务署安排,署长莫永昌先生百忙中拨冗接见团队成员,分享宝贵的专业见解,令学生获益良多。

 

九年耕耘 推动中学生物科技教育普及化

回顾2016年成立科研队伍的初心,两位老师表示,他们希望透过参与iGEM这项国际比赛作为平台,推动中学在STEAM,尤其是生物科技领域的发展,让学生在实践中培养科研能力与创新思维。团队以两校为核心,每年吸纳新学校加入联队,透过合作与经验分享,促进校际交流与生物科技教育的普及。本港中学参与 iGEM 的队伍由最初仅一队,发展至今每年有逾二十所中学参与,并屡次在比赛当中取得佳绩,展现本地学生的科研潜力与创意。

为进一步推动普及化教育,两位老师近年成立了生物科技教育协会,积极举办包括与大学合办夏令营、为师生提供专业培训及编写教材等活动,致力建立长远的支援系统。两位老师表示:「我们深信,唯有让更多学校和教师掌握相关知识与技能,生物科技教育才能真正于中学阶段落地生根,培育未来科研人才。」

总结

HongKong-JSS联队的故事,不仅是关于一个智能净水系统,更是关于教育如何赋权学生、培养创新思维的范例。团队在2025年iGEM中第四度荣获金奖,其研发的「Remedix」更获提名「全球最佳硬件」,充分展现学生运用AI工具自主学习的成果。带队老师采用引导式教学,让学生独立完成项目各个环节,体现了教育模式在AI时代下的转变,为香港STEAM教育转型提供了成功经验。



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