CCL CHEMEDU INNOVATION LAB · 給化學教師的示範

一節課本,變成一支會講解的動畫

我們把 OpenStax《Chemistry 2e》§9.2 的 Boyle 定律交給 NotebookLM,生成兩位主持人的英文對談; 再依對談中每一個字實際說出的時間,做出經過科學查核的動畫。不需要寫語音系統、不需要真人主持,也沒有額外的 API 費用。

4:48成品影片長度(1080p)
5:59NotebookLM 原始對談,取其中連續 4:30
3 處AI 講錯的話,已在畫面上更正
約 1 小時老師需要親自做的部分

成品

影片內已燒入英文逐字字幕;中文為 Claude 翻譯,尚未人工審校。

原始音檔

這是 NotebookLM 的原始輸出(5:59,未剪輯)。影片只用其中 0:52.8–5:22.7 這一段連續片段:頭尾兩刀都切在句子之間最安靜的 10 毫秒,中間沒有刪改任何字。

這支影片怎麼做出來的

  1. 選一節教材,先查授權

    老師約 10 分鐘

    只取 §9.2 中和 Boyle 定律有關的部分(Figure 9.13–9.15、Example 9.8、呼吸的方框),做成 5 頁 PDF,每頁標出處。只放這一份來源,主持人比較不會離題。

    授權提醒:OpenStax 自 2026 年 3 月起把 Chemistry 2e 改為 CC BY-NC-SA,並註明未經書面同意不得輸入生成式 AI。本示範用的是改版前仍為 CC BY 4.0 的版本,內容與現行網頁相同。換其他章節或其他書之前,請先查這一條。
    節選 PDF 第 1 頁:Boyle 定律的開頭說明
    節選 PDF 第 1 頁
    節選 PDF 第 2 頁:Figure 9.13 注射筒與 P–V 數據
    第 2 頁:Figure 9.13 的數據
    節選 PDF 第 3 頁:Example 9.8
    第 3 頁:Example 9.8

    也先查了課本本身:Figure 9.13 六組數據的 P × V 都在 195 ± 1 psi·mL;式子裡把「正比於」排成希臘字母 α,PDF 改印成 ∝ 並註明。

  2. 用 NotebookLM 產生雙主持人對談

    AI約 5 分鐘

    上傳 PDF,選擇下列設定,貼上指令。生成約 3 分鐘。實際長度 5:59,比目標的 3–5 分鐘長;長度是 NotebookLM 控制不了的地方,所以原檔完整保留,示範片取一段語意完整的連續片段。

    Audio OverviewDeep Dive(雙主持人)EnglishShorter
    Create a conversational educational podcast for first-year university chemistry students. Focus on Boyle's law, the relationship between gas pressure and volume, molecular collisions, and the physical meaning of PV = constant. Use intuitive examples, especially a gas-filled syringe or piston. Explain the assumptions of constant temperature and constant amount of gas. Keep the discussion scientifically accurate, engaging, and suitable for conversion into visual educational animations. Target approximately 3–5 minutes. Avoid unrelated topics.
  3. 逐字稿與兩位主持人

    AI(在自己電腦上)6 分鐘音檔約 2 分鐘

    用 Whisper 在本機轉錄,每個字都有起訖時間。再用第二個較小的模型獨立轉錄一次比對,兩者 99.6 % 一致,不一致的 4 處列成待聽清單。兩位主持人用聲音高低區分,證據不足的 15 句標出來給人確認。逐字稿只修拼寫與符號(例如 PSI → psi),不改任何字詞。

    原始音檔時間 · 第 4 鏡附近
    1:55.60Host BOkay.
    1:56.66Host BSo if I push that syringe plunger down and cut the available space exactly in half, I'm forcing all those molecules into a tighter area.
    2:05.86Host AAnd they're going to hit the walls twice as often.
    2:08.10Host BAnd my thumb.
    2:09.76Host ATwice as often.
    每個字的音高散布圖:Host A 約 190 Hz,Host B 約 92 Hz
    每個字的音高。Host A 約 190 Hz、Host B 約 92 Hz,兩群分得很開。
  4. 分鏡與科學查核

    Claude老師審查30–60 分鐘

    Claude 對照逐字稿和課本寫分鏡。每個動畫動作不寫秒數,而是綁在「第幾句的哪個字」上,程式再換算成那個字在音檔裡的時間,所以畫面一定跟著真實的說話節奏。下面是第 4 鏡的實際內容。

    第 4 鏡 · Half the volume, twice the hits影片 1:10.8–1:26.9storyboard.json 原文
    化學概念
    At constant temperature the molecules keep their speeds; halving the volume doubles the number density, so wall collisions per second (and pressure) double.
    畫面
    Same molecular syringe. Counters: molecules (fixed), average kinetic energy (fixed), hits on the plunger per second (measured from the simulation), and the gauge pressure.
    動作與時間
    • 1:12.5「push」→ 推桿把氣體從 15.0 mL 壓到 7.5 mL(到「half」這個字結束)
    • 1:12.5「push」→ 出現計數器:分子數、平均動能、每秒撞擊推桿次數
    • 1:22.3「twice」→ 撞擊次數旁出現「×2」
    • 1:24.4「thumb.」→ 推桿面亮起(主持人說「我的拇指」)
    科學查核
    Correct for the plunger (fixed area): collisions per unit time per unit area double when V halves at constant T and n. The animation keeps molecular speeds unchanged (isothermal), so the higher rate comes only from the higher density, as required.

    AI 講錯的地方,以及怎麼處理

    影片時間主持人說問題處理
    不在影片內
    原檔 0:00–0:28、5:23
    “17th century scientists … wanted to build flying balloons … the exact same law”史實錯誤。Boyle 在 1662 年用空氣幫浦發表此定律;載人氣球是 1783 年,而且氣球升空靠的是加熱後密度變小,不是 Boyle 定律。剪掉
    “billions of tiny molecules”低估約 11 個數量級。15 mL 空氣約有 3.7 × 10²⁰ 個分子。畫面上更正
    “the whole pressure volume rule gets much more complicated”會誤導。換一個固定溫度,P V 仍是常數,只是常數變大(k = nRT)。畫面上更正
    “spikes the internal pressure”誇大。肺內壓只比室內高 1–3 torr(約 0.1–0.4 %),見課本 Figure 9.15。畫面上更正

    字幕一律保持逐字。錯誤只用三種方式處理:剪掉、在畫面上更正、或改指令重新生成,不靠改字幕掩蓋。

  5. 動畫

    AI(HyperFrames)出片約 5 分鐘

    共 10 個鏡頭,點縮圖可以跳到影片的那一段。分子用理想氣體模型:恆溫壓縮時每個分子的速率都不變,只是擠得更密,所以撞到推桿的次數變成兩倍。這是最容易畫錯的地方,我們把它做成可以檢查的數字。

    1. An everyday syringe · 0:08
    2. Same stuff, smaller space · 0:26
    3. Why? Molecules hitting the walls · 0:47
    4. Half the volume, twice the hits · 1:11
    5. Two assumptions · 1:27
    6. The math: P V = k · 1:59
    7. Graphing the data · 2:24
    8. Why linearize? · 2:51
    9. Boyle's law in your lungs · 3:33
    10. Recap · 4:29
  6. 驗證

    AI老師看一遍約 10 分鐘
    28/28自動科學與同步檢查全部通過
    19/19故意改壞的版本全部被抓到
    8.000 s從成品量到的音檔起點,片頭、中段、片尾一致
    0成品完整解碼的錯誤數
    • 字幕與原始逐字稿一字不差,出現時間不晚於說話時間。
    • 每個動畫動作的時間,等於它綁定的那個字的時間。
    • 影片裡的音訊和原檔逐樣本相同,沒有被剪過。
    • P × V = 195 psi·mL;圖上的點就是課本 Figure 9.13 的數據。
    • 分子數全片固定 80 個,總動能全片不變(恆溫)。
    • 體積減半時,模擬實測的撞擊次數變成約 2 倍。
    • 吸氣時肺內壓低於室內、呼氣時高於室內,幅度在課本給的 1–3 torr 內。

    「故意改壞」是把動畫改錯一處(例如壓縮時讓分子變快、把音訊延後 0.5 秒、改掉字幕一個字),確認檢查真的會失敗。

老師要做什麼,要花多少

  • 10 分查授權:確認教材允許輸入 AI。
  • 5 分產生並下載音檔:只放一份 PDF 當來源。
  • 10 分聽待聽清單:兩個模型聽法不同的字、講者不確定的句子。
  • 20 分簽核科學查核清單:每句判定正確、不精確或誤導,決定處理方式。
  • 5 分看成品:確認更正卡出現在被更正的那句話上。
NT$0

額外費用。NotebookLM 用一般 Google 帳號;轉錄在自己電腦上跑;動畫工具 HyperFrames 是開源軟體(Apache-2.0)。另需既有的 Claude 訂閱來寫分鏡與動畫程式。

Remotion 等動畫框架對學校不提供免費授權,所以沒有採用。

換成別的章節

  1. 選一小節,確認授權允許輸入 AI,做成附出處的 PDF。
  2. 在 NotebookLM 改指令裡的主題與例子,保留「3–5 分鐘、避免離題」。
  3. 在本機轉錄、分講者,聽待聽清單。
  4. 請 Claude 讀逐字稿與課本,寫新的分鏡與科學查核清單,老師審查。
  5. 沿用注射筒、圖表、更正卡、字幕等元件,只畫新的場景。
  6. 跑自動檢查、出片,看一遍。