智慧生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室整體解決方案

建設(shè)《生態(tài)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室》作為學(xué)生課外拓展、探究、創(chuàng)新實(shí)踐的場所，主要目標(biāo)是：

1. 是生態(tài)校園建設(shè)的重要組成部分；

2. 以校本課程建設(shè)為目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和基本技能為出發(fā)點(diǎn)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力；

3. 通過智慧生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的探究活動(dòng)，打造學(xué)生自我管理、團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神；

4. 通過課題項(xiàng)目方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力，并打造完整的、可追溯的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐評(píng)價(jià)體系；

5. 以綠色、低碳及循環(huán)利用為特點(diǎn)，以生態(tài)校園環(huán)境建設(shè)為特色，培養(yǎng)學(xué)生親近自然，熱愛自然，保護(hù)自然的良好行為。

一.    主要內(nèi)容

智慧生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主要由室外生態(tài)陽光房及室外種植實(shí)踐基地、植物生長探究實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和校園氣象站組成。生態(tài)陽光房本身就是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，有許多需要學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)。建設(shè)生態(tài)陽光房的目的，是為植物創(chuàng)造一個(gè)最佳生長環(huán)境，同時(shí)也為植物生長探究實(shí)驗(yàn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而要探究植物生長，又離不開氣象物候。所以，把生態(tài)陽光房、植物生長探究實(shí)驗(yàn)室和校園氣象站組合在一起，可以把有限的設(shè)施設(shè)備，運(yùn)用于人文、自然、生命科學(xué)、工程技術(shù)和地理氣象不同的教學(xué)科目，還可以培養(yǎng)學(xué)生擴(kuò)散性思維。學(xué)校也可以在此基礎(chǔ)上編制具有自己特色的校本課程。

智能控制示意圖

二.    實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置

智能生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開設(shè)課程通過基于網(wǎng)絡(luò)連接的智能生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室中通過系列學(xué)習(xí)和探究，讓學(xué)生了解基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的、現(xiàn)代化的生態(tài)植物種植的知識(shí)和技能，使學(xué)生在一系列的活動(dòng)探究中逐步掌握基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生態(tài)種植上的相關(guān)工作流程以及具體應(yīng)用，并學(xué)會(huì)及時(shí)運(yùn)用植物生長觀測(cè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)字化記錄和對(duì)植物進(jìn)行生長管理，同時(shí)基于項(xiàng)目探究開展研究性學(xué)習(xí)，在實(shí)踐活動(dòng)中，不斷提升科學(xué)核心素養(yǎng)，并感受智慧網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和生命科學(xué)技術(shù)結(jié)合給未來的生產(chǎn)和生活帶來的影響和便利。

三.    環(huán)境建設(shè)

智能生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室分為植物生長探究專用教室和室外生態(tài)陽光房及室外種植實(shí)踐基地+創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

（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(xiàn)有的自然科學(xué)或勞技教室進(jìn)行簡單改造。植物生長專用教室主要用于學(xué)生種植活動(dòng)的授課和室內(nèi)種植示范活動(dòng)的展開。整個(gè)探究實(shí)驗(yàn)室采用功能與環(huán)境融合的整體設(shè)計(jì)，功能區(qū)域設(shè)計(jì)有師生互動(dòng)授課區(qū)，準(zhǔn)備區(qū)，種子育苗培養(yǎng)區(qū)及種植展示區(qū)；每個(gè)空間具有獨(dú)立的環(huán)境控制和檢測(cè)實(shí)施。

在授課互動(dòng)區(qū)域設(shè)計(jì)學(xué)生人數(shù)20人，并有教師操作臺(tái)，學(xué)生專用操作臺(tái)、多媒體教學(xué)設(shè)備。教室授課可以通過探究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多媒體授課，也可通過實(shí)踐示范操作與學(xué)生互動(dòng)，授課的內(nèi)容可以通過攝像機(jī)進(jìn)行全程錄制；

準(zhǔn)備區(qū)主要為授課配套服務(wù)設(shè)計(jì)，內(nèi)有操作臺(tái)，工具柜、水池及配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。

種子育苗區(qū)主要有種植培養(yǎng)架和育苗箱組成，可以對(duì)種子的發(fā)芽和育苗所需要的環(huán)境進(jìn)行獨(dú)立控制，主要用于植物種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)與幼苗培育。

種植展示區(qū)主要展示學(xué)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(xué)生的種植體驗(yàn)的圖片、文字和種植觀察日記。

（2）.     室外種植實(shí)踐基地

室外種植區(qū)主要有生態(tài)陽光房和室外種植實(shí)踐基地二部分組成。生態(tài)陽光房按功能分為探究實(shí)踐區(qū)、現(xiàn)代種植技術(shù)體驗(yàn)區(qū)，生態(tài)循環(huán)展示區(qū)、植物多樣性展示區(qū)和植物生長監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)等組成。室外主要有校園種植實(shí)踐基地，綠色節(jié)能和雨水回收綜合利用展示區(qū)、科普宣傳長廊等。最終可把智能生態(tài)園創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為學(xué)生的一個(gè)探究基地，科普基地和生態(tài)校園建設(shè)的一個(gè)示范點(diǎn)。

（3）.     創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是拓展課程通過在基于網(wǎng)絡(luò)連接的校園智能自然教室中的系列學(xué)習(xí)和探究，讓學(xué)生了解基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的、現(xiàn)代化的生態(tài)植物種植的知識(shí)和技能，使學(xué)生在一系列的活動(dòng)探究中逐步掌握基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生態(tài)種植上的相關(guān)工作流程以及具體應(yīng)用，并學(xué)會(huì)及時(shí)運(yùn)用植物生長觀測(cè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)字化記錄和對(duì)植物進(jìn)行生長管理，同時(shí)基于項(xiàng)目探究開展研究性學(xué)習(xí)，在實(shí)踐活動(dòng)中，不斷提升科學(xué)核心素養(yǎng)，并感受智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和生命科學(xué)技術(shù)結(jié)合給未來的生產(chǎn)和生活帶來的影響和便利。

四.    主要特點(diǎn)：

1)   采用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能種植環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制管理（應(yīng)用各類傳感器對(duì)植物生長的土壤溫濕度、PH值、光照度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)），并可與自動(dòng)澆灌系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。通過環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)陽光房內(nèi)的溫濕度、CO2濃度、光照度等，并可與通風(fēng)降溫裝置聯(lián)動(dòng)。通過植物生長記錄儀進(jìn)行植物生長觀察記錄。

2)   展示和應(yīng)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)（滴管、噴灌技術(shù)）和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植方式（無土栽培、水栽培、管道栽培、魚菜共生生態(tài)循環(huán)種植）等。

3)   實(shí)現(xiàn)以太陽能發(fā)電為代表的新能源綜合利用（陽光房內(nèi)的用電設(shè)施設(shè)備以太陽能供電為主，市電為輔）。

4)   實(shí)現(xiàn)以雨水回收利用的資源循環(huán)利用展示（雨水過濾后可用于植物澆水）。

5)   室外種植體驗(yàn)基地（用于學(xué)生種植實(shí)踐活動(dòng)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)展示）。

6)   建有創(chuàng)新探究平臺(tái)（平臺(tái)提供結(jié)合教學(xué)實(shí)踐的教學(xué)課程、學(xué)生成果展示、學(xué)校探究課題發(fā)布幾大功能），支持多終端接入（PC、平板、手機(jī)）

7)   提供配套的智能種植設(shè)備（植物生長觀察箱、生態(tài)自然角、便攜式數(shù)據(jù)采集箱、智能移動(dòng)種植箱、自動(dòng)管道水培種植機(jī)等）。

8)   環(huán)境整體設(shè)計(jì)（提供個(gè)性化的整體環(huán)境設(shè)計(jì)，滿足學(xué)校多層次的需求）。

植物生長探究實(shí)驗(yàn)室可以成為學(xué)生的探究基地、科普基地和生態(tài)校園建設(shè)的示范點(diǎn)。