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王涌:智慧生态创新实验室让孩子自主探究自然

浙江工业大学义乌科学技术研究院2018-06-18 09:29:43

      在我们学校,有一个神奇的实验室,里面有会说话的神奇生态罩、会自动喷雾的水管、会长出植物苗的小黑箱......每次走进这里,我都感觉自己来到了一个魔法世界,我就是这里最厉害的魔法师。

——萧山新街小学502班姚语菲同学

      11月15日,杭州萧山区义务教育段学校课程工作现场会在萧山新街小学举行,来自萧山各片区的小学、初中相关负责人和各片区负责人共百余人参观了浙工大王涌博士带领的现代智慧农业教育团队在新街小学建设的智慧生态实验室,了解了实验室的总体布局和智能水培箱、育苗箱、育苗床、智慧生态罩等智能设备的使用,对王涌团队的多学科融合教育理念和智慧生态实验室的建设表示了浓厚的兴趣充分肯定。

萧山各片区中小学校长和片区负责人参观生态实验室


      王涌团队在新街小学建设的智慧生态实验室分为学习互动区、创新探究区和种植体验区三个部分,一起来看看吧~

      学习互动区是孩子们多形式探究学习的知识平台,由植物生长追溯、实验数据、跨平台实验室比较三个学习窗口和圆桌构成,老师可以通过展示植物生长周期表象变化、分析实验室内数据、对比各平台实验室数据等方式,引导孩子探索植物生长的奥秘。

孩子们在学习互动区听老师讲植物知识


      很多孩子都只知道植物在某种特定时期的样子,比如只知道油菜花开花时候的样子,却不知道油菜花谢了以后是什么样子的。为此,王涌团队制作了大量植物生长周期的视频和动漫,孩子可以直观具体地看到植物从发芽到开花结果再到枯萎的成长全过程。

油菜花从开花到枯萎全过程


      王涌介绍,相较于植物成长周期展示,各平台的实验室数据对比对孩子的探究学习更有益处,“两个不同的实验室,都种了萝卜,但由于光照、温度、湿度等环境因素不同,最后萝卜的长势也不一样,这就可以为孩子们提供一个对比研究的数据。探究造成这些不同的原因在哪里,是光照不一样吗?还是湿度不一样?孩子们会自己去思考这个问题,当他们开始思考的时候,我们引导他们去探索学习的这个目的就达到了。”

      创新探究区是孩子们自主培育,探究学习的实验平台,主要由育苗箱、水培箱、育苗床和智慧生态罩构成。

智能育苗箱

智能水培箱

育苗床


      育苗箱、水培箱和育苗床是供孩子们自主培育植物的载体。孩子们可以通过育苗箱让种子发芽,之后可以移植到水培箱,等植物苗长大一些再移植到育苗床;也可以把同一批植物苗同时移植到水培箱和育苗床,用作植物生长对比试验。育苗箱和水培箱都可以通过平板电脑调控箱内的湿度、温度、光照等环境因素,每10秒就会生成一次数据,为孩子开展植物培育实验,分析研究、撰写实验报告提供条件。

水培箱加湿加氧状态


      智慧生态罩由智慧生态园物联网套件组成,主要包括物联网智能网关、氧气变送器、摄像头、湿度变送器等零部件,孩子们可以自动装卸实验需要的传感器,通过平板电脑控制生态罩内的环境因素自行设计实验方向,风机可以控制二氧化碳浓度,蓝光可以促进植物根部生长,红光可以促进植物叶片生长,侧光可以开展植物向光性实验。

智慧生态罩红蓝光交替开启


      “为了帮助孩子更好地认识传感器,分析温度、湿度、光照的数据,我们在智慧生态罩中还加入了语音播报功能,根据环境温度、湿度、光照等因素的变化,会播报不同的拟人化语句。比如有太阳温度也比较适宜的时候它就会说‘今天阳光好舒服呀’,阴天或者下雨天的时候会说‘今天没有阳光,不开心’。”王涌介绍,这些语音都是团队找了幼儿园的小朋友录的,声音很“萌”,语言也很生动,“孩子们可能看到温度说今天17摄氏度,他不理解17摄氏度是怎样一个概念,但是有了语音播报以后,就能引导孩子自己去分析数据、理解数据,有利于他们学习能力的提升。”

平板电脑上智慧生态罩内各项数据曲线


      种植体验区是孩子们种植体验的平台,由土培区、水培区、绿植墙等构成,孩子们可以通过平板电脑控制卷帘、喷水、滴管、蓝光、红光、风机等设备的开启和关闭,在这里,每个孩子都是一个小小农场主。

种植体验区全景


      很多孩子对农场的印象还停留在人们手动插苗、手动施肥、手动浇水这个层面,随着科学技术的发展和时代进步,早年只能在电影中看到的自动化控制农场,早已进入到了现实生活。

风机自动开启和关闭

空中卷帘自动开启和关闭

自动喷灌


      王涌介绍,这个区域最大的特色就是能让孩子们控制整个区域的环境因素,“创新探究区的水培箱和生态罩都是小范围的环境因素控制,种植体验区就是模拟一个农场的种植环境,让孩子们体验一把现在农业自动化控制的操作,引导他们去探究哪些植物适合用喷灌,哪些植物适合用滴灌,每次浇水量、光照时间、通风时间多少最合适,培养孩子们的全局意识和操作能力。”

      这已经不是王涌团队建的第一个中小学智慧生态实验室了,产品投入市场至今,王涌团队已在全国近30个中小学建设了智慧生态实验室,为广大中小学生带去了智慧农业的亲身体验和全学科教学的全新理念。接下来,他们还将在更多的学校做智慧生态实验室的有益探索。

      2014年,浙工大义乌研究院成立之初,王涌团队就入驻研究院,成立了义乌和山信息科技有限公司。公司主要产品包括电力监管系统、智慧生态创新教育平台等软件产品和二氧化碳传感器、温湿度传感器、光照传感器、物联网网关等硬件产品,致力于发展成为集物联网应用平台及相关产品的研发、生产、销售于一体物联网行业整体解决方案供应商。目前公司已在杭州、苏州、奉化、平湖等地与近30所中小学开展了智慧生态创新教育的有益实践,获得了参与创新项目的中小学师生的一致好评。

王涌团队部分合作案例

序号

合作学校

项目名称

1

苏州市吴中区中小学综合实践学校

虚实融合体验基地

2

杭州丹枫实验小学

智慧生态科普基地

3

杭州市夏衍幼儿园

智慧生态农园

4

杭州市闻涛中学

智慧农场创新实验室

5

杭州市回族穆兴小学

智慧农场创新实验室

6

杭州市第六中学

智慧农场创新实验室

7

吴中区横泾实验小学

种子生长土壤感知探究学习示范点

8

江苏省木渎高级中学

热带植物生长自适应控制探究学习示范点

9

吴中区车坊小学

水生植物生长感知学习示范点

10

萧山新街小学

智慧农场创新实验室

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