種子起航，無(wú)土栽培助力種植類綜合實(shí)踐課程探究

陳雅珺 曹楚斌

1 上海理工大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué) 上海 200093 2 上海市教育委員會(huì)教育技術(shù)裝備中心 上海 200070

0 引言

城市學(xué)生遠(yuǎn)離自然，生活在鋼筋水泥的建筑世界，對(duì)每日食用的蔬菜瓜果的了解僅限于餐桌。大多數(shù)學(xué)生沒(méi)有見(jiàn)過(guò)植物開(kāi)花結(jié)果的真實(shí)模樣，也不知道它們的生長(zhǎng)過(guò)程。于是，學(xué)校教育就更需要思考：如何在自然教育與勞動(dòng)教育等綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中，給學(xué)生更多的觀察自然的機(jī)會(huì)和科學(xué)實(shí)踐的過(guò)程。

1 背景與問(wèn)題

1.1 當(dāng)前背景

2017 年教育部發(fā)布的《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》提出，教師對(duì)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，要圍繞學(xué)生發(fā)展?fàn)顩r、學(xué)校特色等具體信息展開(kāi)統(tǒng)籌考慮……要善于捕捉和利用課程實(shí)施過(guò)程中生成的有價(jià)值的問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生深化活動(dòng)主題，不斷完善活動(dòng)內(nèi)容[1]。

因此，因地制宜、科學(xué)安排綜合實(shí)踐活動(dòng)，發(fā)揮綜合實(shí)踐活動(dòng)在促進(jìn)學(xué)生發(fā)展中的作用使課程具有了獨(dú)特性。

1.2 現(xiàn)實(shí)情況與實(shí)際問(wèn)題

在日常的課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通常只能通過(guò)課本上的文字、圖片或者視頻學(xué)習(xí)各種植物知識(shí)。日常教學(xué)難以給學(xué)生提供仔細(xì)觀察的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和多感官的直觀體驗(yàn)。因此，結(jié)合勞動(dòng)教育的種植類課程應(yīng)運(yùn)而生。

2019 年，上海理工大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)打造了“鴻園”有機(jī)農(nóng)場(chǎng)作為學(xué)校的勞動(dòng)實(shí)踐基地。學(xué)生可以在校園農(nóng)場(chǎng)中通過(guò)參加農(nóng)作物種植等綜合實(shí)踐活動(dòng)獲得勞動(dòng)體驗(yàn)，提升種植技能，提高動(dòng)手實(shí)踐能力、觀察探究能力及合作互助能力。

但是，這樣的課程設(shè)計(jì)，以學(xué)習(xí)種植技術(shù)和勞動(dòng)體驗(yàn)為主體，沒(méi)有更多的探究與思考，并不能完全體現(xiàn)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的理念。

對(duì)城市學(xué)生而言，學(xué)習(xí)農(nóng)作不是為了以后可以種地謀生，種植類課程除了有較好的勞動(dòng)教育價(jià)值，還可以讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了解種植過(guò)程及種植條件，進(jìn)而結(jié)合種植技術(shù)，思考優(yōu)化種植方式等，這對(duì)學(xué)生的理性思維和探究能力都是很好的鍛煉。但是，由于作物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、自然土壤種植影響變量過(guò)多等問(wèn)題，導(dǎo)致很難在自然土地中開(kāi)展科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)照分析。

然而，基于無(wú)土栽培技術(shù)與各類相關(guān)的教育裝備而開(kāi)展的實(shí)踐探究課程，能很好地改善原先“探而不究”的弊端，也能從根本上提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)探索能力。

2 認(rèn)識(shí)與理解

2.1 關(guān)于無(wú)土栽培技術(shù)

無(wú)土栽培技術(shù)是一種采用含有植物生長(zhǎng)發(fā)育必需元素的營(yíng)養(yǎng)液或基質(zhì)來(lái)提供養(yǎng)分，使植物能正常完成整個(gè)生命周期的栽培技術(shù)[2]。

與傳統(tǒng)的土壤種植不同，無(wú)土栽培不直接使用土壤，能有效避免土壤自身攜帶的病菌蟲(chóng)卵以及酸堿度、鹽堿化等土壤問(wèn)題的影響。將這種技術(shù)引入種植類課程中，能有效解決“自然土壤種植影響變量過(guò)多”的問(wèn)題，便于學(xué)生日常長(zhǎng)期觀察、看護(hù)，尤其是不必受戶外惡劣天氣影響，導(dǎo)致觀察中斷。

引入無(wú)土栽培技術(shù)，可以將學(xué)校的種植類課程升級(jí)為“種植探究”類課程。此外，還可以通過(guò)“無(wú)土育苗”提高種子的萌發(fā)率，減少土壤栽培的不可控因素。

無(wú)土栽培具有“用水少”“種植過(guò)程無(wú)需翻地、除草等作業(yè)”，大大減少了人力資源的投入，其可控性是傳統(tǒng)土壤栽培無(wú)法比擬的。

無(wú)土栽培主要可以分為水培和基質(zhì)栽培。其中，水培主要用水和營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行養(yǎng)殖，但其施行難度相對(duì)較高，很多植物難以長(zhǎng)時(shí)間水培養(yǎng)殖。基質(zhì)栽培常用基質(zhì)包括沙子、巖棉、椰糠、泥炭、珍珠巖等，可以按照一定的比例混合使用，其優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單、作物存活率高、育苗后移栽便捷，因此，學(xué)校主要采用基質(zhì)栽培方式作為無(wú)土栽培技術(shù)，引入種植類課程。

總之，無(wú)土栽培不僅對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義重大，也是學(xué)校開(kāi)展種植探究活動(dòng)的良好途徑。而基質(zhì)栽培方式不僅能有效降低病蟲(chóng)害，提高種子萌發(fā)率，還更容易控制變量，如觀察使用不同營(yíng)養(yǎng)配比后的種植效果，可以從營(yíng)養(yǎng)配方、酸堿度（pH）、濃度（EC）、溫度、溶氧量（DO）等角度，組織學(xué)生進(jìn)行有效探究。

要確保以無(wú)土栽培技術(shù)為主的種植探求型課程的順利開(kāi)展，就需要一定的教育裝備支持。

2.2 關(guān)于勞動(dòng)教育裝備

勞動(dòng)教育裝備是根據(jù)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合勞動(dòng)課程特點(diǎn)，為學(xué)校有效實(shí)施勞動(dòng)教育教學(xué)活動(dòng)而系統(tǒng)配備的由工具、材料、資源有機(jī)組成的育人裝備系統(tǒng)。《關(guān)于全面加強(qiáng)新時(shí)代大中小學(xué)勞動(dòng)教育的意見(jiàn)》指出，勞動(dòng)教育裝備建設(shè)作為勞動(dòng)教育實(shí)踐的重要物質(zhì)、技術(shù)及環(huán)境支撐，應(yīng)積極適應(yīng)新時(shí)代勞動(dòng)教育實(shí)踐的要求，實(shí)施新的定位和裝備行為，助推勞動(dòng)教育實(shí)踐落到實(shí)處[3]。

所以，教育技術(shù)裝備是實(shí)施綜合實(shí)踐活動(dòng)的重要保障，可以讓學(xué)生在勞動(dòng)實(shí)踐過(guò)程中鍛煉勞動(dòng)技能，提升專業(yè)技能，崇尚身體力行，感受科學(xué)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。

教育技術(shù)裝備還是實(shí)踐活動(dòng)知識(shí)和技能的載體以及課程的有機(jī)組成部分，承載了課程理念、目標(biāo)和內(nèi)容，勞動(dòng)知識(shí)和技能，勞動(dòng)課程實(shí)施方式方法等，從而成為實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程目標(biāo)的必要手段。

3 設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 無(wú)土栽培課程設(shè)計(jì)

原有的“種植類”課程以觀察記錄及勞動(dòng)體驗(yàn)為主，學(xué)生在勞動(dòng)過(guò)程中可獲得直接經(jīng)驗(yàn)和感悟，感受勞動(dòng)的艱辛與收獲的快樂(lè)，體會(huì)糧食的來(lái)之不易。這樣的課程設(shè)計(jì)既有土壤種植的優(yōu)點(diǎn)，也有不可避免的缺陷。

首先，場(chǎng)地的局限無(wú)法讓每一個(gè)學(xué)生完全地參與農(nóng)場(chǎng)種植類課程，參與人數(shù)有限；其次，由于農(nóng)場(chǎng)不能全時(shí)段開(kāi)放，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程的觀察無(wú)法做到連貫——尤其是戶外環(huán)境直接受自然天氣影響，在雨雪天、高溫天等極端氣候環(huán)境下，不適合種植活動(dòng)的推進(jìn)；再次，原有的“種植類”課程只停留于種植經(jīng)驗(yàn)的傳授，缺乏對(duì)植物生長(zhǎng)條件的探究，最重要的是，基于露天環(huán)境下的土壤種植影響因素太多，如土壤中的蟲(chóng)卵，土壤本身的酸堿性，甚至周邊樹(shù)根、竹根的生長(zhǎng)影響等。

因此，若要在種植類課程中開(kāi)展有關(guān)植物生長(zhǎng)條件的探究活動(dòng)，需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)更為穩(wěn)定的種植環(huán)境。在教育技術(shù)裝備的支持下，學(xué)校設(shè)計(jì)了聚焦“種植探究”的綜合實(shí)踐活動(dòng)課程，見(jiàn)圖1，從種子萌發(fā)條件、種植基質(zhì)選擇及植物生長(zhǎng)條件等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室環(huán)境研究。等到實(shí)驗(yàn)室的種子長(zhǎng)成幼苗，也可以再回到有機(jī)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行更為有效的種植。

3.2 栽培基質(zhì)探究案例

“種植探究”類課程的設(shè)計(jì)，主要基于無(wú)土栽培的基質(zhì)種類的對(duì)比與研究。通過(guò)比較土壤栽培與基質(zhì)栽培的不同種植方式，了解無(wú)土栽培的優(yōu)勢(shì)，并初步了解基質(zhì)的組成與性質(zhì)。

學(xué)生在觀察不同基質(zhì)后，討論、交流不同基質(zhì)的特點(diǎn)及用途（圖2）。在比較不同基質(zhì)的吸水性及透氣性后，得出相關(guān)結(jié)論，還可以探索不同比例混合的基質(zhì)種植（表1），給植物提供個(gè)性化保水透氣配置。通過(guò)水培和不同基質(zhì)配比的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，觀察并探究植物生長(zhǎng)情況。

填寫(xiě)長(zhǎng)周期任務(wù)單，比較兩種栽培的不同生長(zhǎng)狀態(tài)。

記錄植物在不同栽培條件下生長(zhǎng)的差異性屬于長(zhǎng)周期觀察。學(xué)生需要每天測(cè)量株高、觀察葉色、嗅聞氣味等完成數(shù)據(jù)采集，持續(xù)3 周（表2）。

表2 學(xué)生觀察記錄表

因此，無(wú)土栽培方法對(duì)于這樣的長(zhǎng)周期觀察，能提供穩(wěn)定、安全的實(shí)踐和觀察條件，有利于所有學(xué)生參與課程，進(jìn)行實(shí)踐與探究。比如，除了對(duì)比水培與基質(zhì)培種植的差異，還可以進(jìn)一步比較不同基質(zhì)的持水性差別，甚至研究不同配比的營(yíng)養(yǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

所以，該系列課程需要的教育裝備支持，還包括不同的營(yíng)養(yǎng)素，以便于探究植物需要的營(yíng)養(yǎng)條件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。此外，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)還需要一段時(shí)間對(duì)植物的養(yǎng)護(hù)，為了給植物在室內(nèi)提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境，同時(shí)減少實(shí)驗(yàn)的變量，也需要補(bǔ)光燈提供穩(wěn)定的光源。

3.3 改進(jìn)有機(jī)種植裝備

除了使用無(wú)土栽培技術(shù)進(jìn)行種植探究外，教育裝備對(duì)戶外有機(jī)農(nóng)場(chǎng)的種植，也提供了有力的支持。戶外種植活動(dòng)中最令人頭疼的問(wèn)題之一就是蟲(chóng)害。而有機(jī)農(nóng)場(chǎng)不使用農(nóng)藥，除了自制天然殺蟲(chóng)劑外，還可以使用“黃板”等方法，通過(guò)物理方式吸引并黏附昆蟲(chóng)以減少蟲(chóng)害。

除此之外，教育裝備還可以提供堆肥箱，將有機(jī)農(nóng)場(chǎng)里的雜草進(jìn)行堆肥處理，既能消除農(nóng)場(chǎng)的“濕垃圾”，又可以增加天然有機(jī)肥。

4 結(jié)束語(yǔ)

依托無(wú)土栽培方式的種植探究課程，可以讓學(xué)生探究種子萌發(fā)、植株生長(zhǎng)的條件以及不同營(yíng)養(yǎng)液產(chǎn)生的影響過(guò)程，不僅保留了傳統(tǒng)種植類課程中的勞動(dòng)教育價(jià)值，還能通過(guò)實(shí)驗(yàn)思辨，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)探索能力。

而在教育裝備的加持下，種植課程變得豐富且有深度。相較以往只有在收獲季節(jié)才有的興奮狀態(tài)，更多學(xué)生能通過(guò)自制無(wú)土栽培培養(yǎng)基，觀察植物生長(zhǎng)的完整過(guò)程，在“動(dòng)手做”“實(shí)驗(yàn)”“探究”“設(shè)計(jì)”“創(chuàng)作”“反思”的過(guò)程中進(jìn)行“體驗(yàn)”“體悟”“體認(rèn)”，在全身心參與的活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題，體驗(yàn)和感受生活，發(fā)展實(shí)踐創(chuàng)新能力。

當(dāng)然，“種植探究”課程在教育裝備的輔助之下，一定還有更多可拓展及探索的內(nèi)容。比如結(jié)合一些傳感器及信息化教育裝備，進(jìn)行更為精準(zhǔn)的探測(cè)和記錄，則可以更詳細(xì)地探究溫度、光照度、二氧化碳濃度、EC、DO 及通風(fēng)情況等對(duì)植物的影響；又如進(jìn)一步使用半封閉的“植物生長(zhǎng)倉(cāng)”等模塊化裝置，通過(guò)增加LED 燈組數(shù)量改變光照變量，通過(guò)增加風(fēng)扇數(shù)量改變通風(fēng)程度變量等，能更充分地開(kāi)展相關(guān)的變量探究。

經(jīng)過(guò)一系列探究，學(xué)生自行梳理和總結(jié)種植環(huán)境的優(yōu)劣，知其然，更知其所以然，這樣的課程能從本質(zhì)上提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及科學(xué)探究能力。