探秘智能农植园

包士娟 江苏省江阴市要塞实验小学

●教学内容

本课是小学信息技术六年级的内容，主要分为两个部分：一是对智能农植园系统的了解，重点是对信息采集系统和控制设备系统的介绍。这两个系统既相互独立又具有一定的逻辑关系，对生长环境各类数据和植物生长状况等信息数据的采集是基础，而通过控制设备的操控和智能化管理是核心。因此，可依托学校劳动教育实践基地，带领学生参观，使其对智能农植园有感官认识；也可通过感知教育基地群平台，将不同区域的微型智能农植园互联互通，使探究活动和异地合作变为现实。二是在对智能感知设备了解的基础上，学以致用，小组合作设计智能农植园，画出设计图，分享设计想法，后续并完善实施方案。

●学情分析

学习对象是小学六年级的学生，学生对基础种植、传感设备有一定了解，但对智能农植园系统架构认识不足。此外，他们对植物生长的影响因素有笼统认识，但对植物生长的精准管理缺少经验。

●设计理念

1.融合人工智能与劳动教育，提升核心素养

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》中的人工智能和跨学科项目涉及物联网技术，《义务教育劳动课程标准（2022年版）》中的生产劳动任务群中包含现代农业相关主题的学习，这两者都同时指向了学生关键能力——问题解决能力的培养。通过劳动中的问题解决过程，使学生理解人工智能。

2.建构学习共同体，形成教育合力

以“智能农植园”为载体，学校充分挖掘校内数字种植园的特色资源，并引进校外专业种植基地以及物联网科技公司作为技术顾问，多方合力，形成跨地区跨专业的教师指导团队，为学习活动提供帮助。

3.倡导多种实践方式，强调知行合一

强调学生直接体验和亲身参与，注重动手实践、手脑并用，知行合一、学创融通，本课的学习方式有查阅网络信息、实践操作APP、绘制智能农植园设计图。倡导“做中学”“学中做”，激发学生参与劳动的主动性、积极性和创造性，注重引导学生通过设计、制作、探究等方式获得丰富的体验。

●设计思路（如图1）

图1

●教学目标

信息意识：结合植物生长因素，聚焦核心问题“怎样实现植物生长的精准监测”？通过自学、讨论、图示解读等形式认识智能农植园，为解决问题做铺垫，提高对信息的敏感度和对价值的判断力。

数字化学习与创新：借助网站浏览、体验“感知生长”APP，了解自动灌溉、延时摄影、视频监控等智能设备工作原理，发现控制设备的智能管理是关键之一。关注新概念的学习，能根据问题解决需要，探究实现方法，形成理解，并设计创意数字种植园。

信息社会责任：积极分享，对新技术有积极学习的态度、理性判断和行动的能力。

●教学重难点

设计智能农植园方案并能评价其优点与不足。理解智能农植园的基本架构。

●教学准备

多媒体课件、感知生长APP、学习单等。

●教学过程

1.问题驱动，认识智能农植园

（1）提问：种过哪些植物？种得怎么样？种植过程中你最关心什么？通过问题引发学生对生活的关注，了解学生在种植中遇到的问题（开花、结果、害虫等）。

（2）提问：这些问题可以用什么科技手段来解决呢？师生交流什么是智能，揭示主题。

（3）观看学校种植园视频，思考：视频中的种植园是如何实现智能的？数字种植园有哪些传感器？作用是什么？

（4）小结：传感器负责农植园里的信息采集，作用是感知信息。生长灯、排气扇、自动喷淋称为控制设备，负责根据感知到的信息做出响应，实现自动控制，具有智能化。

设计意图：通过生长因素作用，转向（传统种植）存在的主要问题，使问题起到“桥梁”作用，为后续解决问题的技术路径做铺垫（感知技术和智能控制技术）。让学生学会“提出问题”自始至终是教学的重中之重。教师通过确立“关键词”的支架引导，给学生提供思考问题的“方向”，也降低提问的难度。

2.实践体验，感受智能农植园

教师通过真实问题情境“今天出门，学校农植园里的黄瓜忘记浇水”，引出智能种植的作用，并让学生体验。

任务一：手机APP体验自动灌溉。

学生体验、阅读材料，回答问题：自动灌溉系统由哪些设备组成？是怎样实现智能灌溉的？

科学视窗：智能灌溉工作原理。智能灌溉系统由传感器、智能网关、后台监控系统、无线电磁阀以及供水系统等组成。传感器对土壤的温湿度等进行监测并传送到智能网关进入云中心。来自传感器的信号通过云中心进入手机终端，手机终端会对其进行处理并转换。当监测到的湿度小于设定数值时，无线电磁阀开启，喷头以不同角度旋转喷水。同理，当监测到的湿度达到设定值时，手机终端会控制无线电磁阀关闭，灌溉结束。（资料来源：百度文库）

任务二：浏览数据，体验植物生长灯的秘密。

打开网络云平台(http://ostdyun.com/info.html?sid=61)，学生浏览网站，探秘智能农植园。

思考问题：通过数据可以发现月报表中哪一天光照最强？当光照不足时，植物生长灯如何补光？

任务三：观看视频，了解延时摄影的原理。

我们不可能24小时在植物身边进行观察，延时摄影能很好地解决这个问题。阅读材料，结合荷兰豆生长视频，想一想：延时摄影的原理是什么？

小结：通过浏览云平台，我们知道了生长灯、自动喷淋等控制设备是根据这些数据进行科学分析，对植物生长进行智能化管理。信息采集系统是基础（板书），而控制设备是核心。

3.设计体验，绘制智能农植园

动手实践：做智能种植园设计师。

任务要求：第一关信息搜集。请同学根据研究内容，浏览学案，掌握种植相关技巧，时间3分钟。第二关方案制订。3人为一组，借助学案（如图2）对智能化农植园进行设计，并轻声、有序讨论，活动时间10分钟。

图2

设计意图：通过学习路径的回顾，再次唤醒或已沉淀的知识点（学习明线），同时协作建立知识体系结构网络。更为重要的是，需要揭示课堂容易忽视的学习路径、遇到的困难和解决之道（学习暗线），引发学生反思，促进学生学习能力的有效提升。

4.点评反馈，评价智能方案

（1）方案展示：推选小组代表交流、评价方案。

（2）评价要点：运用了哪些物联网设备？负责信息采集的有哪些？负责控制的有哪些？设计的创新点是什么？

5.总结全课，畅享智能农植园

（1）教师完善板书，引导学生整体认识智能农植园的架构。

（2）展望未来农业，激发学生的探索欲望。让科技助力农业，让智能改变生活。

苍山点题

义务教育阶段的信息科技课程，无疑开辟了信息课程的新天地，其内容与教法都完全与以往的技术学习、知识学习不一样。在教材还没有出现的情况下，老师们的学习、研究出现了相当大的空档现象。为此，我们征集部分已经在先期探索的案例供大家探讨。需要注意的是，我们要辩证地观察和再造式研讨，因为这并不完全代表新课程未来的课堂常态，仅是给出更多思路开拓我们的视野。

第一篇文章，从真实性学习活动出发，让学生通过亲身参与和体验，使用不同的技能和多种学科的知识、不同的观点和视角以及不同的工作方式和思维习惯来解决现实世界中的复杂问题。全文探讨了基于真实学习的“CDIE”项目化教学模式，为学生搭建适合真实性学习的场域，让学生在自我实现、自我完善、自我超越的过程中提高分析、探究、解决和创新的能力。这在项目学习的改造、提升方面具有较好的借鉴价值，并且对学习内容超越简单的知识罗列有很好的启发。

第二篇文章，以《探秘智能农植园》为课题，结合劳动教育、跨学学习活动，对人工智能进行了“身体历行”的体验式学习，表现出很强的创新特点：一方面，从生活中发现智能的价值，体现技术源于生活服务于生活，通过在生活中发现问题，发现智能种植的便捷，从而为后续理解智能农植园的建构奠定基础，为设计智能农植园提供了学习的支架。另一方面，运用智能模型设计体验活动，根据智能农植园“体验之旅”，建立“问题—数据（信息）—设备”之间的对应关系，共同完成农植园设施设备的梳理，综合感知生长相关资源和功能等，设计符合智能农植园标准的种植方案，学以致用，协作建构智能农植园感知生长模型。

义教新课程的路还很长，让我们多以公益之心分享个性化创新，用更多一线的力量共建课程美好的未来！