基于智慧种植的跨学科实践探索

成宇航

〔摘    要〕  本研究旨在探索基于智慧种植的小学科学跨学科实践，以达到《义务教育科学课程标准（2022年版）》对学生跨学科思维和实践能力的要求。通过文献研究，我们分析了上述标准对小学科学教育的影响、跨学科教育的概念以及智慧种植技术的背景。研究方法包括多维数据搜集，如问卷调查、观察、访谈和学生成绩分析，并采用定性和定量方法进行数据分析。实施方案涵盖了课程设计、教学策略和学生参与，强调了学生实际操作、观察能力和解决问题的能力培养。本研究发现，基于智慧种植的实践有助于提高学生的科学素养和实践能力，为新课标和科学教育目标的实现提供了有力支持。

〔关键词〕  小学科学；跨学科实践；智慧种植

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  04    043-045

随着教育领域改革的不断推进，《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）对小学科学教育产生了深远的影响。新课标强调了培养学生的跨学科思维和综合实践能力，要求教育体系更加注重培养学生的科学素养和创新意识。在这一背景下，小学科学教育不再是传授知识，而更强调培养学生的动手能力、解决问题的能力以及科学思维方式。因此，我们需要探索新的教育方法，以达到新课标的要求。跨学科实践在教育领域逐渐崭露头角，它鼓励学生跨不同学科领域，将知识和技能相互结合，以解决复杂的现实问题。这种综合性的教育方法有助于培养学生的创造性思维、协作能力和解决问题的能力。在小学科学教育中，跨学科实践可以激发学生的兴趣，使他们更深入地理解科学知识，并将其应用于实际情境。因此，本研究旨在探索基于智慧种植的小学科学跨学科实践，以达到新课标和跨学科教育的要求。

一、文献研究

（一）新课标对小学科学教育的影响

新课标的颁布，标志着我国小学科学教育发展的重要转变。它强调培养学生的跨学科综合能力，包括科学素养、创新性思维和实践技能；强调学生需要具备更广泛的知识，将不同学科的知识融合，解决现实问题。这一改变对小学科学教育提出了更高的要求，需要创新教育方法和课程设计。

（二）跨学科教育和STEAM教育的概念和价值

跨学科教育强调了不同学科领域之间的交叉与整合。它鼓励学生超越传统学科界限，将知识和技能应用于现实世界问题的解决中。STEAM教育将科学、技术、工程、艺术和数学融合在一起，强调创新和实践。这些教育方法有助于培养学生的综合性思维、协作和创造性解决问题的能力，与新课标的要求相符。

（三）智慧种植的定义和背景

智慧种植是一种利用现代技术，如传感器、数据采集和分析工具，以及自动化控制系统来管理农作物生长的方法。它帮助农民实时监测土壤条件、气象变化和植物生长状况，并根据这些数据进行精确的灌溉和施肥。在教育领域，智慧种植技术提供了一个理想的平台，可以让学生通过实际种植活动来学习科学、技术和数据分析等多个领域的知识和技能。

（四）国内外智慧种植在教育中的应用和研究

国内外已经有一些学校和教育机构开始探索智慧种植在教育中的应用。这些实践涵盖了不同年龄段的学生，并涉及不同学科领域的跨学科教育。通过智慧种植，学生可以实际参与农作物的生长管理，同时学习科学、技术、工程、艺术和数学等多个学科的知识。这些实践为小学科学教育提供了有趣和创新的教育方法，并有望达到新课标对综合实践和跨学科教育的要求。

二、智慧种植在小学科学教育中的理论框架

（一）智慧种植与科学教育的融合

首先，智慧种植技术的运用能使学生亲身体验现代科技的应用，包括传感器技术、数据分析和自动控制系统。这将激发学生对科学的兴趣，帮助他们更好地理解科学原理和方法。其次，智慧种植提供了一个将科学理论应用于实际生活的机会，学生通过种植活动将学到的科学概念转化为实际操作，加深了对科学原理的理解。

（二）跨学科实践的理论基础

跨学科实践鼓励学生将来自不同学科领域的知识和技能相互结合。在智慧种植项目中，学生需要整合科学、技术、数学和田间管理等多个领域的知识，以成功地管理植物的生长。此外，跨学科实践通常以解决现实问题为导向。在智慧种植项目中，学生面临的问题包括如何优化植物生长条件、如何减少资源浪费等。这种问题导向的学习有助于培养学生解决问题的能力。

（三）STEAM教育原则在智慧种植中的应用

STEAM教育强调科学、技术、工程、艺术和数学知识的综合。在智慧种植项目中，学生可以运用多个学科的知识和技能，以改善植物的生长发育条件。同时，STEAM教育注重学生的实践和实验。在智慧种植项目中，学生亲自参与植物的种植和管理，实际运用科学原理。另外，STEAM教育鼓励学生创新和探索。智慧种植项目为学生提供了改进种植技术、提高资源利用效率的机会，培养了学生的创新性思维。这一理论框架为基于智慧种植的小学科学跨学科实践提供坚实的基础，帮助教育者更好地理解为什么智慧种植在科学教育中是一种有潜力的方法，并将其与综合实践和跨学科教育原则相结合。

三、研究方法

（一）研究设计

首先，依据研究的实施范围和目标进行精心策划。我们选择了一所小学作为研究的实施场所，并在该小学中选择一些年级或班级作为研究对象。受试者包括学生、教师和可能的家长，以便获得多角度的数据和反馈。

其次，使用多种方法进行数据搜集，包括但不限于以下几点。一是问卷调查：为了了解学生、教师和家长对基于智慧种植的科学跨学科实践的看法和体验，我们设计和分发了调查问卷。二是观察：研究团队在教室中进行观察，记录学生的参与度、互动情况和学习过程。三是访谈：与教师和学生进行半结构化访谈，以深入了解他们的观点、体验和反馈。四是学生成绩和作品分析：收集学生的探究成绩和课程作品，以评估他們在智慧种植项目中的表现和学习成果。

（二）数据分析方法

采用定性和定量的方法进行数据分析，以全面了解研究结果。首先，对问卷、访谈和观察数据进行内容分析，以识别关键主题和模式。其次，对问卷数据进行统计分析，包括描述性统计、相关性分析和回归分析，以评估各种因素对学生学习成果的影响。最后，对访谈和观察数据进行质性分析，使用编码和主题分析方法，以深入了解学生和教师的看法和经验。通过以上方法的综合运用，我们能够全面评估基于智慧种植的小学科学跨学科实践的效果、影响因素和教育价值，为实现研究目的提供有力支持。

四、基于智慧种植的小学科学跨学科实践的实施

（一）课程设计

在课程设计中，我们明确定义了教育目标和学习内容。科学知识内容包括植物生长的基本原理、土壤特性、气象条件对植物的影响以及植物生态系统等。这些知识为学生提供了理论基础，以便他们更好地理解智慧种植项目的背景和重要性。同时，我们引入智慧种植技术，包括传感器的使用、数据采集和分析工具，以及自动化控制系统的原理。学生学习如何使用这些技术来监测植物生长条件，并根据数据做出决策，例如调整灌溉和施肥。

（二）教学策略

我们组织学生积极参与智慧种植项目的各个环节。指导他们亲自负责植物的种植、管理和数据采集。这有效地激发了学生的兴趣和主动性，培养了他们的观察、实验和问题解决能力。另外，教师承担指导者和资源提供者的角色，引导学生进行实际操作，提供必要的支持和指导。此外，教师还鼓励学生在项目中进行合作和分享，以促进团队合作和交流。

（三）实施过程

我们指导学生亲自种植植物，并使用智慧种植技术来监测植物的生长条件。他们记录数据，并根据实时反馈做出调整，以优化植物的生长环境。我们协助学生将不同学科领域的知识和技能整合到项目中，包括数学应用技巧，如数据分析和图表制作，以及科学原理的应用。

（四）教学资源和工具

学校提供所需的感测设备，包括土壤湿度传感器、温度传感器等，以及相应的数据采集和分析工具，这些工具帮助学生实施智慧种植项目。其次，我们开发了相关的课程材料，包括教材、实验指南和学习资源，以支持教师和学生在项目中的实施。

五、结果和讨论

（一）学生学习成果

通过实施基于智慧种植的小学科学跨学科实践，学生在多个方面取得了学习成果。这些成果包括对科学知识的深入理解，如植物生长原理和生态系统的基本概念；学生还发展了实际操作和科学实验的技能，包括传感器使用、数据分析和解决实际问题的能力。学生通过参与项目实践，提高了观察、记录和实验的能力。

（二）教育价值和效果

本研究表明，基于智慧种植的小学科学跨学科实践具有显著的教育价值。学生通过实际操作获得了深刻的科学体验，激发了对科学的兴趣和热情。此外，他们在团队合作、数据分析和创新性思维等方面取得了进步，这些技能对他们未来的学习和职业发展具有重要意义。

（三）对实施新课标和科学教育的贡献

基于智慧种植的实践为实现新课标和小学科学教育的目标提供了有力支持。它强调了综合实践和跨学科教育的重要性，符合新课标对学生全面发展的要求。这种实践还为教育者提供了一种创新的教育方法，可以激发学生的学习兴趣，提高他们的科学素养。

（四）面临的挑战和改进

尽管基于智慧种植的实践取得了积极的成果，但仍面临一些挑战。其中包括资源投入的问题，如感测设备和技术的获取和维护，以及对教师培训的要求。此外，项目的实施需要合理的时间安排，以确保学生能够充分参与并取得成果。因此，我们需要不断改进项目的设计和实施策略，以最大限度地发挥其潜力。

综上所述，本研究旨在探索基于智慧种植的小学科学跨学科实践，以应对新课标对小学科学教育的新要求。通过文献综述、研究方法和实施方案的详细讨论，我们希望为教育领域提供一种创新的教育方法，培养学生的跨学科思维、实际应用能力和综合素养。

新课标的实施对教育工作提出了更高的标准，要求学生不仅掌握知识，还要能够将知识应用于解决实际问题。跨学科实践是培养这些能力的有效途径之一，它鼓励学生超越学科界限，将不同领域的知识和技能相互整合，以应对复杂的现实挑战。基于智慧种植的实践提供了一个理想的平台，让学生通过实际参与农作物生长管理来学习科学、技术和数据分析等多个领域的知识和技能。

研究结果显示，学生通过这种实践取得了显著的学习成果，不仅加深了对科学知识的理解，还培养了实际操作和解决问题的能力。教育者的角色也得到了较好的体现，他们既是知识传授者，也是学生实践活动的引导者和支持者。然而，我们也要面对一些新的挑战，包括资源投入、时间管理和教师培训等方面的问题。为了充分发挥基于智慧种植的实践的教育价值，我们要不断改进实施策略和优化教育资源。总之，基于智慧种植的小学科学跨学科实践为达到新课标和科学教育的要求提供了创新途径。希望本研究能够激发更多教育者和学校积极探索这一方法，以培养具有更高综合素养与更强实践能力的时代新人。

参考文献

[1]郝瑞.新课标视野下小学科学跨学科教学的理解与实践[J].吉林教育，2023（12）：54-56.

[2]史加祥.新课标视野下小学科学跨学科教学的理解与实践[J].教学与管理，2022（29）：61-65.

[3]石慧珍，赵秋燕.立足劳动教育，有效开发小学科学主题活动：以“智慧种植”主题活动为例[J].教育与装备研究，2022（3）：70-73.

[4]史加祥.新课标背景下小学科学跨学科概念的理解与实践[J].中小学教材教學，2022（10）：4-9.■