基于智慧種植的跨學科實踐探索

成宇航

〔摘? ? 要〕? 本研究旨在探索基于智慧種植的小學科學跨學科實踐，以達到《義務教育科學課程標準（2022年版）》對學生跨學科思維和實踐能力的要求。通過文獻研究，我們分析了上述標準對小學科學教育的影響、跨學科教育的概念以及智慧種植技術的背景。研究方法包括多維數據搜集，如問卷調查、觀察、訪談和學生成績分析，并采用定性和定量方法進行數據分析。實施方案涵蓋了課程設計、教學策略和學生參與，強調了學生實際操作、觀察能力和解決問題的能力培養。本研究發現，基于智慧種植的實踐有助于提高學生的科學素養和實踐能力，為新課標和科學教育目標的實現提供了有力支持。

〔關鍵詞〕? 小學科學；跨學科實踐；智慧種植

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 04? ? 043-045

隨著教育領域改革的不斷推進，《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）對小學科學教育產生了深遠的影響。新課標強調了培養學生的跨學科思維和綜合實踐能力，要求教育體系更加注重培養學生的科學素養和創新意識。在這一背景下，小學科學教育不再是傳授知識，而更強調培養學生的動手能力、解決問題的能力以及科學思維方式。因此，我們需要探索新的教育方法，以達到新課標的要求。跨學科實踐在教育領域逐漸嶄露頭角，它鼓勵學生跨不同學科領域，將知識和技能相互結合，以解決復雜的現實問題。這種綜合性的教育方法有助于培養學生的創造性思維、協作能力和解決問題的能力。在小學科學教育中，跨學科實踐可以激發學生的興趣，使他們更深入地理解科學知識，并將其應用于實際情境。因此，本研究旨在探索基于智慧種植的小學科學跨學科實踐，以達到新課標和跨學科教育的要求。

一、文獻研究

（一）新課標對小學科學教育的影響

新課標的頒布，標志著我國小學科學教育發展的重要轉變。它強調培養學生的跨學科綜合能力，包括科學素養、創新性思維和實踐技能；強調學生需要具備更廣泛的知識，將不同學科的知識融合，解決現實問題。這一改變對小學科學教育提出了更高的要求，需要創新教育方法和課程設計。

（二）跨學科教育和STEAM教育的概念和價值

跨學科教育強調了不同學科領域之間的交叉與整合。它鼓勵學生超越傳統學科界限，將知識和技能應用于現實世界問題的解決中。STEAM教育將科學、技術、工程、藝術和數學融合在一起，強調創新和實踐。這些教育方法有助于培養學生的綜合性思維、協作和創造性解決問題的能力，與新課標的要求相符。

（三）智慧種植的定義和背景

智慧種植是一種利用現代技術，如傳感器、數據采集和分析工具，以及自動化控制系統來管理農作物生長的方法。它幫助農民實時監測土壤條件、氣象變化和植物生長狀況，并根據這些數據進行精確的灌溉和施肥。在教育領域，智慧種植技術提供了一個理想的平臺，可以讓學生通過實際種植活動來學習科學、技術和數據分析等多個領域的知識和技能。

（四）國內外智慧種植在教育中的應用和研究

國內外已經有一些學校和教育機構開始探索智慧種植在教育中的應用。這些實踐涵蓋了不同年齡段的學生，并涉及不同學科領域的跨學科教育。通過智慧種植，學生可以實際參與農作物的生長管理，同時學習科學、技術、工程、藝術和數學等多個學科的知識。這些實踐為小學科學教育提供了有趣和創新的教育方法，并有望達到新課標對綜合實踐和跨學科教育的要求。

二、智慧種植在小學科學教育中的理論框架

（一）智慧種植與科學教育的融合

首先，智慧種植技術的運用能使學生親身體驗現代科技的應用，包括傳感器技術、數據分析和自動控制系統。這將激發學生對科學的興趣，幫助他們更好地理解科學原理和方法。其次，智慧種植提供了一個將科學理論應用于實際生活的機會，學生通過種植活動將學到的科學概念轉化為實際操作，加深了對科學原理的理解。

（二）跨學科實踐的理論基礎

跨學科實踐鼓勵學生將來自不同學科領域的知識和技能相互結合。在智慧種植項目中，學生需要整合科學、技術、數學和田間管理等多個領域的知識，以成功地管理植物的生長。此外，跨學科實踐通常以解決現實問題為導向。在智慧種植項目中，學生面臨的問題包括如何優化植物生長條件、如何減少資源浪費等。這種問題導向的學習有助于培養學生解決問題的能力。

（三）STEAM教育原則在智慧種植中的應用

STEAM教育強調科學、技術、工程、藝術和數學知識的綜合。在智慧種植項目中，學生可以運用多個學科的知識和技能，以改善植物的生長發育條件。同時，STEAM教育注重學生的實踐和實驗。在智慧種植項目中，學生親自參與植物的種植和管理，實際運用科學原理。另外，STEAM教育鼓勵學生創新和探索。智慧種植項目為學生提供了改進種植技術、提高資源利用效率的機會，培養了學生的創新性思維。這一理論框架為基于智慧種植的小學科學跨學科實踐提供堅實的基礎，幫助教育者更好地理解為什么智慧種植在科學教育中是一種有潛力的方法，并將其與綜合實踐和跨學科教育原則相結合。

三、研究方法

（一）研究設計

首先，依據研究的實施范圍和目標進行精心策劃。我們選擇了一所小學作為研究的實施場所，并在該小學中選擇一些年級或班級作為研究對象。受試者包括學生、教師和可能的家長，以便獲得多角度的數據和反饋。

其次，使用多種方法進行數據搜集，包括但不限于以下幾點。一是問卷調查：為了了解學生、教師和家長對基于智慧種植的科學跨學科實踐的看法和體驗，我們設計和分發了調查問卷。二是觀察：研究團隊在教室中進行觀察，記錄學生的參與度、互動情況和學習過程。三是訪談：與教師和學生進行半結構化訪談，以深入了解他們的觀點、體驗和反饋。四是學生成績和作品分析：收集學生的探究成績和課程作品，以評估他們在智慧種植項目中的表現和學習成果。

（二）數據分析方法

采用定性和定量的方法進行數據分析，以全面了解研究結果。首先，對問卷、訪談和觀察數據進行內容分析，以識別關鍵主題和模式。其次，對問卷數據進行統計分析，包括描述性統計、相關性分析和回歸分析，以評估各種因素對學生學習成果的影響。最后，對訪談和觀察數據進行質性分析，使用編碼和主題分析方法，以深入了解學生和教師的看法和經驗。通過以上方法的綜合運用，我們能夠全面評估基于智慧種植的小學科學跨學科實踐的效果、影響因素和教育價值，為實現研究目的提供有力支持。

四、基于智慧種植的小學科學跨學科實踐的實施

（一）課程設計

在課程設計中，我們明確定義了教育目標和學習內容。科學知識內容包括植物生長的基本原理、土壤特性、氣象條件對植物的影響以及植物生態系統等。這些知識為學生提供了理論基礎，以便他們更好地理解智慧種植項目的背景和重要性。同時，我們引入智慧種植技術，包括傳感器的使用、數據采集和分析工具，以及自動化控制系統的原理。學生學習如何使用這些技術來監測植物生長條件，并根據數據做出決策，例如調整灌溉和施肥。

（二）教學策略

我們組織學生積極參與智慧種植項目的各個環節。指導他們親自負責植物的種植、管理和數據采集。這有效地激發了學生的興趣和主動性，培養了他們的觀察、實驗和問題解決能力。另外，教師承擔指導者和資源提供者的角色，引導學生進行實際操作，提供必要的支持和指導。此外，教師還鼓勵學生在項目中進行合作和分享，以促進團隊合作和交流。

（三）實施過程

我們指導學生親自種植植物，并使用智慧種植技術來監測植物的生長條件。他們記錄數據，并根據實時反饋做出調整，以優化植物的生長環境。我們協助學生將不同學科領域的知識和技能整合到項目中，包括數學應用技巧，如數據分析和圖表制作，以及科學原理的應用。

（四）教學資源和工具

學校提供所需的感測設備，包括土壤濕度傳感器、溫度傳感器等，以及相應的數據采集和分析工具，這些工具幫助學生實施智慧種植項目。其次，我們開發了相關的課程材料，包括教材、實驗指南和學習資源，以支持教師和學生在項目中的實施。

五、結果和討論

（一）學生學習成果

通過實施基于智慧種植的小學科學跨學科實踐，學生在多個方面取得了學習成果。這些成果包括對科學知識的深入理解，如植物生長原理和生態系統的基本概念；學生還發展了實際操作和科學實驗的技能，包括傳感器使用、數據分析和解決實際問題的能力。學生通過參與項目實踐，提高了觀察、記錄和實驗的能力。

（二）教育價值和效果

本研究表明，基于智慧種植的小學科學跨學科實踐具有顯著的教育價值。學生通過實際操作獲得了深刻的科學體驗，激發了對科學的興趣和熱情。此外，他們在團隊合作、數據分析和創新性思維等方面取得了進步，這些技能對他們未來的學習和職業發展具有重要意義。

（三）對實施新課標和科學教育的貢獻

基于智慧種植的實踐為實現新課標和小學科學教育的目標提供了有力支持。它強調了綜合實踐和跨學科教育的重要性，符合新課標對學生全面發展的要求。這種實踐還為教育者提供了一種創新的教育方法，可以激發學生的學習興趣，提高他們的科學素養。

（四）面臨的挑戰和改進

盡管基于智慧種植的實踐取得了積極的成果，但仍面臨一些挑戰。其中包括資源投入的問題，如感測設備和技術的獲取和維護，以及對教師培訓的要求。此外，項目的實施需要合理的時間安排，以確保學生能夠充分參與并取得成果。因此，我們需要不斷改進項目的設計和實施策略，以最大限度地發揮其潛力。

綜上所述，本研究旨在探索基于智慧種植的小學科學跨學科實踐，以應對新課標對小學科學教育的新要求。通過文獻綜述、研究方法和實施方案的詳細討論，我們希望為教育領域提供一種創新的教育方法，培養學生的跨學科思維、實際應用能力和綜合素養。

新課標的實施對教育工作提出了更高的標準，要求學生不僅掌握知識，還要能夠將知識應用于解決實際問題。跨學科實踐是培養這些能力的有效途徑之一，它鼓勵學生超越學科界限，將不同領域的知識和技能相互整合，以應對復雜的現實挑戰。基于智慧種植的實踐提供了一個理想的平臺，讓學生通過實際參與農作物生長管理來學習科學、技術和數據分析等多個領域的知識和技能。

研究結果顯示，學生通過這種實踐取得了顯著的學習成果，不僅加深了對科學知識的理解，還培養了實際操作和解決問題的能力。教育者的角色也得到了較好的體現，他們既是知識傳授者，也是學生實踐活動的引導者和支持者。然而，我們也要面對一些新的挑戰，包括資源投入、時間管理和教師培訓等方面的問題。為了充分發揮基于智慧種植的實踐的教育價值，我們要不斷改進實施策略和優化教育資源。總之，基于智慧種植的小學科學跨學科實踐為達到新課標和科學教育的要求提供了創新途徑。希望本研究能夠激發更多教育者和學校積極探索這一方法，以培養具有更高綜合素養與更強實踐能力的時代新人。

參考文獻

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