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智慧生態園創新實驗室整體解決方案

建設《生態創新實驗室》作為學生課外拓展、探究、創新實踐的場所,主要目標是:

1. 是生態校園建設的重要組成部分;

2. 以校本課程建設為目標,以培養學生的探究意識和基本技能為出發點,提高學生的科學素養和綜合能力;

3. 通過智慧生態園創新實驗室的探究活動,打造學生自我管理、團隊協同合作的能力,培養學生團隊合作精神;

4. 通過課題項目方式進行實驗探究,培養學生自主探究能力,并打造完整的、可追溯的學生創新實踐評價體系;

5. 以綠色、低碳及循環利用為特點,以生態校園環境建設為特色,培養學生親近自然,熱愛自然,保護自然的良好行為。

一.    主要內容

智慧生態園創新實驗室主要由室外生態陽光房及室外種植實踐基地、植物生長探究實驗室、創新探究實驗平臺和校園氣象站組成。生態陽光房本身就是一個比較復雜的系統,有許多需要學生掌握的知識點。建設生態陽光房的目的,是為植物創造一個最佳生長環境,同時也為植物生長探究實驗提供了物質基礎,而要探究植物生長,又離不開氣象物候。所以,把生態陽光房、植物生長探究實驗室和校園氣象站組合在一起,可以把有限的設施設備,運用于人文、自然、生命科學、工程技術和地理氣象不同的教學科目,還可以培養學生擴散性思維。學校也可以在此基礎上編制具有自己特色的校本課程。

智能控制示意圖



二.    實驗課程設置

智能生態園創新實驗室開設課程通過基于網絡連接的智能生態園創新實驗室中通過系列學習和探究,讓學生了解基于互聯網平臺的、現代化的生態植物種植的知識和技能,使學生在一系列的活動探究中逐步掌握基于互聯網和物聯網技術在生態種植上的相關工作流程以及具體應用,并學會及時運用植物生長觀測互聯網云平臺進行數字化記錄和對植物進行生長管理,同時基于項目探究開展研究性學習,在實踐活動中,不斷提升科學核心素養,并感受智慧網絡技術和生命科學技術結合給未來的生產和生活帶來的影響和便利。

三.    環境建設

智能生態園創新實驗室分為植物生長探究專用教室和室外生態陽光房及室外種植實踐基地+創新探究實驗平臺。

(1).     植物生長探究專用教室

植物生長探究專用教室可以是一間專用教室(建議面積在45-60平左右),也可以利用現有的自然科學或勞技教室進行簡單改造。植物生長專用教室主要用于學生種植活動的授課和室內種植示范活動的展開。整個探究實驗室采用功能與環境融合的整體設計,功能區域設計有師生互動授課區,準備區,種子育苗培養區及種植展示區;每個空間具有獨立的環境控制和檢測實施。

在授課互動區域設計學生人數20人,并有教師操作臺,學生專用操作臺、多媒體教學設備。教室授課可以通過探究實驗平臺實現多媒體授課,也可通過實踐示范操作與學生互動,授課的內容可以通過攝像機進行全程錄制;

準備區主要為授課配套服務設計,內有操作臺,工具柜、水池及配套實驗設備等。

種子育苗區主要有種植培養架和育苗箱組成,可以對種子的發芽和育苗所需要的環境進行獨立控制,主要用于植物種子發芽實驗與幼苗培育。

種植展示區主要展示學生自主培育的不同植物,可以是水培的、土培的、無土栽培的等等。展示學生的種植體驗的圖片、文字和種植觀察日記。

(2).     室外種植實踐基地

室外種植區主要有生態陽光房和室外種植實踐基地二部分組成。生態陽光房按功能分為探究實踐區、現代種植技術體驗區,生態循環展示區、植物多樣性展示區和植物生長監測控制系統等組成。室外主要有校園種植實踐基地,綠色節能和雨水回收綜合利用展示區、科普宣傳長廊等。最終可把智能生態園創新實驗室建設成為學生的一個探究基地,科普基地和生態校園建設的一個示范點。

(3).     創新探究實驗平臺

創新探究實驗平臺是拓展課程通過在基于網絡連接的校園智能自然教室中的系列學習和探究,讓學生了解基于互聯網平臺的、現代化的生態植物種植的知識和技能,使學生在一系列的活動探究中逐步掌握基于互聯網和物聯網技術在生態種植上的相關工作流程以及具體應用,并學會及時運用植物生長觀測互聯網云平臺進行數字化記錄和對植物進行生長管理,同時基于項目探究開展研究性學習,在實踐活動中,不斷提升科學核心素養,并感受智能網絡技術和生命科學技術結合給未來的生產和生活帶來的影響和便利。

四.    主要特點:

1)   采用互聯網+物聯網技術,實現遠程智能種植環境監測和控制管理(應用各類傳感器對植物生長的土壤溫濕度、PH值、光照度等進行監測),并可與自動澆灌系統聯動。通過環境監測傳感器監測陽光房內的溫濕度、CO2濃度、光照度等,并可與通風降溫裝置聯動。通過植物生長記錄儀進行植物生長觀察記錄。

2)   展示和應用現代農業節水技術(滴管、噴灌技術)和現代農業種植方式(無土栽培、水栽培、管道栽培、魚菜共生生態循環種植)等。

3)   實現以太陽能發電為代表的新能源綜合利用(陽光房內的用電設施設備以太陽能供電為主,市電為輔)。

4)   實現以雨水回收利用的資源循環利用展示(雨水過濾后可用于植物澆水)。

5)   室外種植體驗基地(用于學生種植實踐活動和現代農業技術展示)。

6)   建有創新探究平臺(平臺提供結合教學實踐的教學課程、學生成果展示、學校探究課題發布幾大功能),支持多終端接入(PC、平板、手機)

7)   提供配套的智能種植設備(植物生長觀察箱、生態自然角、便攜式數據采集箱、智能移動種植箱、自動管道水培種植機等)。

8)   環境整體設計(提供個性化的整體環境設計,滿足學校多層次的需求)。

植物生長探究實驗室可以成為學生的探究基地、科普基地和生態校園建設的示范點。

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