包士娟 江蘇省江陰市要塞實驗小學

●教學內(nèi)容

本課是小學信息技術六年級的內(nèi)容，主要分為兩個部分：一是對智能農(nóng)植園系統(tǒng)的了解，重點是對信息采集系統(tǒng)和控制設備系統(tǒng)的介紹。這兩個系統(tǒng)既相互獨立又具有一定的邏輯關系，對生長環(huán)境各類數(shù)據(jù)和植物生長狀況等信息數(shù)據(jù)的采集是基礎，而通過控制設備的操控和智能化管理是核心。因此，可依托學校勞動教育實踐基地，帶領學生參觀，使其對智能農(nóng)植園有感官認識；也可通過感知教育基地群平臺，將不同區(qū)域的微型智能農(nóng)植園互聯(lián)互通，使探究活動和異地合作變?yōu)楝F(xiàn)實。二是在對智能感知設備了解的基礎上，學以致用，小組合作設計智能農(nóng)植園，畫出設計圖，分享設計想法，后續(xù)并完善實施方案。

●學情分析

學習對象是小學六年級的學生，學生對基礎種植、傳感設備有一定了解，但對智能農(nóng)植園系統(tǒng)架構認識不足。此外，他們對植物生長的影響因素有籠統(tǒng)認識，但對植物生長的精準管理缺少經(jīng)驗。

●設計理念

1.融合人工智能與勞動教育，提升核心素養(yǎng)

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中的人工智能和跨學科項目涉及物聯(lián)網(wǎng)技術，《義務教育勞動課程標準（2022年版）》中的生產(chǎn)勞動任務群中包含現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相關主題的學習，這兩者都同時指向了學生關鍵能力——問題解決能力的培養(yǎng)。通過勞動中的問題解決過程，使學生理解人工智能。

2.建構學習共同體，形成教育合力

以“智能農(nóng)植園”為載體，學校充分挖掘校內(nèi)數(shù)字種植園的特色資源，并引進校外專業(yè)種植基地以及物聯(lián)網(wǎng)科技公司作為技術顧問，多方合力，形成跨地區(qū)跨專業(yè)的教師指導團隊，為學習活動提供幫助。

3.倡導多種實踐方式，強調(diào)知行合一

強調(diào)學生直接體驗和親身參與，注重動手實踐、手腦并用，知行合一、學創(chuàng)融通，本課的學習方式有查閱網(wǎng)絡信息、實踐操作APP、繪制智能農(nóng)植園設計圖。倡導“做中學”“學中做”，激發(fā)學生參與勞動的主動性、積極性和創(chuàng)造性，注重引導學生通過設計、制作、探究等方式獲得豐富的體驗。

●設計思路（如圖1）

圖1

●教學目標

信息意識：結合植物生長因素，聚焦核心問題“怎樣實現(xiàn)植物生長的精準監(jiān)測”？通過自學、討論、圖示解讀等形式認識智能農(nóng)植園，為解決問題做鋪墊，提高對信息的敏感度和對價值的判斷力。

數(shù)字化學習與創(chuàng)新：借助網(wǎng)站瀏覽、體驗“感知生長”APP，了解自動灌溉、延時攝影、視頻監(jiān)控等智能設備工作原理，發(fā)現(xiàn)控制設備的智能管理是關鍵之一。關注新概念的學習，能根據(jù)問題解決需要，探究實現(xiàn)方法，形成理解，并設計創(chuàng)意數(shù)字種植園。

信息社會責任：積極分享，對新技術有積極學習的態(tài)度、理性判斷和行動的能力。

●教學重難點

設計智能農(nóng)植園方案并能評價其優(yōu)點與不足。理解智能農(nóng)植園的基本架構。

●教學準備

多媒體課件、感知生長APP、學習單等。

●教學過程

1.問題驅動，認識智能農(nóng)植園

（1）提問：種過哪些植物？種得怎么樣？種植過程中你最關心什么？通過問題引發(fā)學生對生活的關注，了解學生在種植中遇到的問題（開花、結果、害蟲等）。

（2）提問：這些問題可以用什么科技手段來解決呢？師生交流什么是智能，揭示主題。

（3）觀看學校種植園視頻，思考：視頻中的種植園是如何實現(xiàn)智能的？數(shù)字種植園有哪些傳感器？作用是什么？

（4）小結：傳感器負責農(nóng)植園里的信息采集，作用是感知信息。生長燈、排氣扇、自動噴淋稱為控制設備，負責根據(jù)感知到的信息做出響應，實現(xiàn)自動控制，具有智能化。

設計意圖：通過生長因素作用，轉向（傳統(tǒng)種植）存在的主要問題，使問題起到“橋梁”作用，為后續(xù)解決問題的技術路徑做鋪墊（感知技術和智能控制技術）。讓學生學會“提出問題”自始至終是教學的重中之重。教師通過確立“關鍵詞”的支架引導，給學生提供思考問題的“方向”，也降低提問的難度。

2.實踐體驗，感受智能農(nóng)植園

教師通過真實問題情境“今天出門，學校農(nóng)植園里的黃瓜忘記澆水”，引出智能種植的作用，并讓學生體驗。

任務一：手機APP體驗自動灌溉。

學生體驗、閱讀材料，回答問題：自動灌溉系統(tǒng)由哪些設備組成？是怎樣實現(xiàn)智能灌溉的？

科學視窗：智能灌溉工作原理。智能灌溉系統(tǒng)由傳感器、智能網(wǎng)關、后臺監(jiān)控系統(tǒng)、無線電磁閥以及供水系統(tǒng)等組成。傳感器對土壤的溫濕度等進行監(jiān)測并傳送到智能網(wǎng)關進入云中心。來自傳感器的信號通過云中心進入手機終端，手機終端會對其進行處理并轉換。當監(jiān)測到的濕度小于設定數(shù)值時，無線電磁閥開啟，噴頭以不同角度旋轉噴水。同理，當監(jiān)測到的濕度達到設定值時，手機終端會控制無線電磁閥關閉，灌溉結束。（資料來源：百度文庫）

任務二：瀏覽數(shù)據(jù)，體驗植物生長燈的秘密。

打開網(wǎng)絡云平臺(http://ostdyun.com/info.html?sid=61)，學生瀏覽網(wǎng)站，探秘智能農(nóng)植園。

思考問題：通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)月報表中哪一天光照最強？當光照不足時，植物生長燈如何補光？

任務三：觀看視頻，了解延時攝影的原理。

我們不可能24小時在植物身邊進行觀察，延時攝影能很好地解決這個問題。閱讀材料，結合荷蘭豆生長視頻，想一想：延時攝影的原理是什么？

小結：通過瀏覽云平臺，我們知道了生長燈、自動噴淋等控制設備是根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行科學分析，對植物生長進行智能化管理。信息采集系統(tǒng)是基礎（板書），而控制設備是核心。

3.設計體驗，繪制智能農(nóng)植園

動手實踐：做智能種植園設計師。

任務要求：第一關信息搜集。請同學根據(jù)研究內(nèi)容，瀏覽學案，掌握種植相關技巧，時間3分鐘。第二關方案制訂。3人為一組，借助學案（如圖2）對智能化農(nóng)植園進行設計，并輕聲、有序討論，活動時間10分鐘。

圖2

設計意圖：通過學習路徑的回顧，再次喚醒或已沉淀的知識點（學習明線），同時協(xié)作建立知識體系結構網(wǎng)絡。更為重要的是，需要揭示課堂容易忽視的學習路徑、遇到的困難和解決之道（學習暗線），引發(fā)學生反思，促進學生學習能力的有效提升。

4.點評反饋，評價智能方案

（1）方案展示：推選小組代表交流、評價方案。

（2）評價要點：運用了哪些物聯(lián)網(wǎng)設備？負責信息采集的有哪些？負責控制的有哪些？設計的創(chuàng)新點是什么？

5.總結全課，暢享智能農(nóng)植園

（1）教師完善板書，引導學生整體認識智能農(nóng)植園的架構。

（2）展望未來農(nóng)業(yè)，激發(fā)學生的探索欲望。讓科技助力農(nóng)業(yè)，讓智能改變生活。

蒼山點題

義務教育階段的信息科技課程，無疑開辟了信息課程的新天地，其內(nèi)容與教法都完全與以往的技術學習、知識學習不一樣。在教材還沒有出現(xiàn)的情況下，老師們的學習、研究出現(xiàn)了相當大的空檔現(xiàn)象。為此，我們征集部分已經(jīng)在先期探索的案例供大家探討。需要注意的是，我們要辯證地觀察和再造式研討，因為這并不完全代表新課程未來的課堂常態(tài)，僅是給出更多思路開拓我們的視野。

第一篇文章，從真實性學習活動出發(fā)，讓學生通過親身參與和體驗，使用不同的技能和多種學科的知識、不同的觀點和視角以及不同的工作方式和思維習慣來解決現(xiàn)實世界中的復雜問題。全文探討了基于真實學習的“CDIE”項目化教學模式，為學生搭建適合真實性學習的場域，讓學生在自我實現(xiàn)、自我完善、自我超越的過程中提高分析、探究、解決和創(chuàng)新的能力。這在項目學習的改造、提升方面具有較好的借鑒價值，并且對學習內(nèi)容超越簡單的知識羅列有很好的啟發(fā)。

第二篇文章，以《探秘智能農(nóng)植園》為課題，結合勞動教育、跨學學習活動，對人工智能進行了“身體歷行”的體驗式學習，表現(xiàn)出很強的創(chuàng)新特點：一方面，從生活中發(fā)現(xiàn)智能的價值，體現(xiàn)技術源于生活服務于生活，通過在生活中發(fā)現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)智能種植的便捷，從而為后續(xù)理解智能農(nóng)植園的建構奠定基礎，為設計智能農(nóng)植園提供了學習的支架。另一方面，運用智能模型設計體驗活動，根據(jù)智能農(nóng)植園“體驗之旅”，建立“問題—數(shù)據(jù)（信息）—設備”之間的對應關系，共同完成農(nóng)植園設施設備的梳理，綜合感知生長相關資源和功能等，設計符合智能農(nóng)植園標準的種植方案，學以致用，協(xié)作建構智能農(nóng)植園感知生長模型。

義教新課程的路還很長，讓我們多以公益之心分享個性化創(chuàng)新，用更多一線的力量共建課程美好的未來！