智能澆灌系統(tǒng)在中學(xué)勞動(dòng)教育中的應(yīng)用

［摘 要］隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中越來越多地采用智能澆灌系統(tǒng)。文章對(duì)如何將智能澆灌系統(tǒng)應(yīng)用于中學(xué)勞動(dòng)教育進(jìn)行深入研究。智能澆灌系統(tǒng)在中學(xué)勞動(dòng)教育中的應(yīng)用不僅可以提高水資源利用率，而且可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的興趣，以培養(yǎng)學(xué)生的勞動(dòng)能力，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)和增強(qiáng)他們的環(huán)保意識(shí)，從而使勞動(dòng)教育更具有生命力。

［關(guān)鍵詞］智能澆灌系統(tǒng)；中學(xué)勞動(dòng)教育；科學(xué)素養(yǎng)

［中圖分類號(hào)］" " G631" " " " " " " " ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號(hào)］" " 1674-6058（2024）36-0070-03

隨著科技的飛速發(fā)展，智能化技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到社會(huì)的方方面面，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也不例外。智能澆灌系統(tǒng)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要組成部分，正逐步被引入中學(xué)勞動(dòng)教育，為學(xué)生提供了一個(gè)全新的、富有實(shí)踐性的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

一、智能澆灌系統(tǒng)的概念與原理

智能澆灌系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等前沿科技為依托，對(duì)傳統(tǒng)澆灌結(jié)構(gòu)進(jìn)行智能化升級(jí)與管理。該系統(tǒng)對(duì)多維度信息如土壤濕度、氣象狀況、農(nóng)作物生長(zhǎng)趨勢(shì)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)優(yōu)化澆灌策略，確保水資源的合理使用，貫徹節(jié)約用水的理念[1]。傳感器作為該系統(tǒng)的重要組成部分，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤水分、養(yǎng)分水平以及氣溫，然后將數(shù)據(jù)傳輸給中心控制系統(tǒng)。中心控制系統(tǒng)依據(jù)預(yù)設(shè)的澆灌方案，適時(shí)適量地調(diào)節(jié)澆灌進(jìn)程，確保植物得到最適宜的水分及養(yǎng)分供應(yīng)。

南寧市第二中學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“二中”）分別在兩幢實(shí)驗(yàn)樓的樓頂開辟了兩塊基于智能水肥一體化系統(tǒng)的實(shí)踐基地。智能水肥一體化系統(tǒng)主要由水肥管路、施肥機(jī)首部、軟件數(shù)據(jù)顯示控制三大部分組成，通過運(yùn)用大面積的噴灌、滴灌技術(shù)，大大降低人力物力成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與常規(guī)的施肥方法相比，智能水肥一體化澆灌能夠節(jié)省50%～70%的肥料。這套設(shè)備節(jié)水節(jié)肥，能實(shí)現(xiàn)菜地大面積施肥澆灌的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

二、智能澆灌系統(tǒng)在中學(xué)勞動(dòng)教育中的應(yīng)用價(jià)值

（一）提高水資源利用效率

引進(jìn)智能化澆灌設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)精確到毫米級(jí)別的澆灌控制，比傳統(tǒng)澆灌方法節(jié)省超過50%的用水量。這不僅有助于緩解水資源壓力，還能促進(jìn)學(xué)生形成節(jié)水理念和習(xí)慣。

（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的熱情

智能澆灌系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)等高科技，展示了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的魅力，讓學(xué)生親身體驗(yàn)智能澆灌系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及運(yùn)行過程，感受科技對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大推動(dòng)力，進(jìn)而激發(fā)其對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情[2]。

（三）提升學(xué)生實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)

安裝、調(diào)試及運(yùn)行智能澆灌系統(tǒng)，須具備一定的技術(shù)水平和科學(xué)文化素養(yǎng)。參與這類活動(dòng)，學(xué)生不僅能掌握基本的勞動(dòng)技能，還能提升科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高解決實(shí)際問題的能力。

（四）培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通交流能力

智能澆灌系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營需要相關(guān)專業(yè)人才密切配合，共享經(jīng)驗(yàn)。參與這類活動(dòng)，學(xué)生將學(xué)會(huì)與他人有效合作，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，從而培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力，為全面發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（五）增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)

智能澆灌系統(tǒng)的應(yīng)用可減少水資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)澆灌，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有保護(hù)作用。參與這類活動(dòng)，學(xué)生能深入理解保護(hù)水資源的重要性，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，逐漸形成節(jié)約資源、愛護(hù)環(huán)境的良好行為習(xí)慣。

三、智能澆灌系統(tǒng)在中學(xué)勞動(dòng)教育中的具體作用

（一）植物養(yǎng)護(hù)實(shí)踐教學(xué)

二中教師將智能澆灌系統(tǒng)作為輔助教學(xué)手段，給學(xué)生詳細(xì)講解該系統(tǒng)的運(yùn)行原理，如傳感器監(jiān)測(cè)土壤濕度、溫度等環(huán)境因素，以及控制器依據(jù)數(shù)據(jù)精細(xì)控制澆水量和時(shí)間等[3]。學(xué)生可通過實(shí)地觀察運(yùn)用該系統(tǒng)澆灌植物區(qū)的過程，深入了解各類植物所需的生長(zhǎng)環(huán)境。

（二）校園綠化責(zé)任區(qū)管理

二中將全校劃分成多個(gè)綠化責(zé)任區(qū)，每個(gè)區(qū)域均配置智能澆灌系統(tǒng)。學(xué)生分成若干小組，負(fù)責(zé)各責(zé)任區(qū)的花木養(yǎng)護(hù)與管理，借助智能澆灌系統(tǒng)提高勞動(dòng)效率。學(xué)生需基于系統(tǒng)信息，識(shí)別植株是否存在缺水或生長(zhǎng)異常現(xiàn)象。此舉既能使學(xué)生深度參與校園綠化養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和實(shí)際問題解決能力。

（三）農(nóng)業(yè)科技體驗(yàn)與創(chuàng)新教育

將智能澆灌系統(tǒng)納入校園教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了其創(chuàng)新思維能力。學(xué)校可組織學(xué)生開展科技體驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)在智能澆灌系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力。

（四）勞動(dòng)習(xí)慣與責(zé)任感培養(yǎng)

利用智能澆灌系統(tǒng)，可以制訂長(zhǎng)遠(yuǎn)的校園綠色植物養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，讓學(xué)生定時(shí)檢查設(shè)備使用情況，記錄植物成長(zhǎng)情況。例如，每天安排學(xué)生查閱智能澆灌系統(tǒng)的澆灌記錄，觀察植株在澆灌周期內(nèi)的生長(zhǎng)狀況并作詳細(xì)記錄。這種持續(xù)、有規(guī)律的勞動(dòng)任務(wù)能培養(yǎng)學(xué)生良好的勞動(dòng)習(xí)慣，使其深刻認(rèn)識(shí)到勞動(dòng)對(duì)植物生長(zhǎng)和美化校園環(huán)境的重要性，從而形成維護(hù)校園環(huán)境的責(zé)任感，懂得珍視勞動(dòng)成果[4]。

四、智能澆灌系統(tǒng)在中學(xué)勞動(dòng)教育中的應(yīng)用

（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃

首先，調(diào)研校園內(nèi)植物的種類、生長(zhǎng)期以及土壤狀況。組建由教師與學(xué)生組成的調(diào)查小組，對(duì)校園的植物進(jìn)行全面考察，詳細(xì)記錄每種植物的學(xué)名、習(xí)性，尤其關(guān)注其生長(zhǎng)周期及其需水量特性。

其次，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，制定科學(xué)合理的澆灌方案，為校園植物養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。根據(jù)植物對(duì)水的需求，將校園內(nèi)的植物劃分為耐旱型、喜濕型和中度型三類。針對(duì)各類植物的需水量，設(shè)定適宜的灌水頻率和灌水量。對(duì)于耐旱型植物，適當(dāng)延長(zhǎng)灌水間隔，減少水分供給；對(duì)于喜濕型植物，縮短灌水間隔期，增加水分供給；對(duì)于中度型植物，根據(jù)季節(jié)變化進(jìn)行適度調(diào)整，夏季多澆，冬季少澆。

最后，完成智能澆灌系統(tǒng)的軟硬件建設(shè)。在硬件方面，二中根據(jù)校園面積及植物分布情況，選擇適宜的傳感器及確定噴淋頭數(shù)量及布局方式。在軟件方面，選用操作簡(jiǎn)便、功能齊全的智能澆灌控制系統(tǒng)，為不同種植區(qū)設(shè)定相應(yīng)的澆灌參數(shù)模塊，確保系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整澆灌行為。

（二）安裝調(diào)試

首先，智能澆灌系統(tǒng)的安裝需確保位置準(zhǔn)確。專業(yè)安裝人員按照預(yù)定計(jì)劃，在校園指定地點(diǎn)進(jìn)行安裝作業(yè)。在安裝噴頭時(shí)，需兼顧角度調(diào)節(jié)與高度設(shè)置，確保噴水范圍符合澆灌需求。在安裝水管時(shí)，須接駁牢固，保持水流順暢，為后續(xù)正常澆灌奠定基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)設(shè)在易于管理與操作的室內(nèi)，謹(jǐn)慎連接傳感器與噴頭間的數(shù)據(jù)導(dǎo)線、電源線，確保數(shù)據(jù)傳輸與控制指令的準(zhǔn)確傳達(dá)[5]。

其次，智能澆灌系統(tǒng)安裝完畢后，進(jìn)入調(diào)試階段。首次通電后，應(yīng)立即檢查傳感器數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確傳輸至控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)界面，可實(shí)時(shí)監(jiān)控各區(qū)土壤的濕度及其他參數(shù)，判斷其準(zhǔn)確性。隨后，人工設(shè)定不同的澆灌指令，觀察噴頭能否依令啟閉，并留意噴水角度及水量是否達(dá)標(biāo)。鑒于系統(tǒng)較為復(fù)雜，調(diào)試過程中可能會(huì)遇到難題，故須邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。若出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中斷、噴頭灑水不均等問題，專業(yè)技術(shù)人員可迅速定位并解決。通過多次調(diào)試，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

（三）培訓(xùn)與指導(dǎo)

首先，開展具有針對(duì)性的培訓(xùn)。學(xué)校應(yīng)編寫詳細(xì)的培訓(xùn)教材，包含系統(tǒng)基本原理及傳感器、控制系統(tǒng)工作機(jī)制的介紹。此外，還要制作系統(tǒng)操作過程的視頻教程，清晰演示登錄、查看數(shù)據(jù)、設(shè)定澆灌參數(shù)、手動(dòng)操控等各個(gè)步驟。

其次，強(qiáng)化培訓(xùn)力度。一方面，舉辦專題講座，由專業(yè)講師或?qū)I(yè)技術(shù)人員給參與勞動(dòng)教育的學(xué)生進(jìn)行全面深入的講解。另一方面，組織實(shí)地演練，讓學(xué)生分組實(shí)操真實(shí)設(shè)備，由導(dǎo)師指導(dǎo)，讓學(xué)生熟悉從啟動(dòng)到完成澆灌任務(wù)的全過程。為便于今后問題的隨時(shí)解決，創(chuàng)建在線咨詢平臺(tái)。

最后，開展系統(tǒng)維修保養(yǎng)培訓(xùn)。學(xué)校應(yīng)要求學(xué)生定期檢查傳感器的精準(zhǔn)度，如比較土壤濕度實(shí)際值與傳感器讀數(shù)，若存在較大偏差，則需進(jìn)行簡(jiǎn)易的校準(zhǔn)操作。

（四）勞動(dòng)實(shí)踐與創(chuàng)新

首先，組織開展勞動(dòng)實(shí)踐活動(dòng)。一方面，開展種植活動(dòng)，劃設(shè)專屬種植區(qū)域，由學(xué)生負(fù)責(zé)選種、播種（或移栽）及后期養(yǎng)護(hù)管理。在此過程中，學(xué)生需依據(jù)智能澆灌系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，合理規(guī)劃澆水時(shí)間及水量，確保植物茁壯成長(zhǎng)。另一方面，開展?jié)补嘤?jì)劃活動(dòng)，學(xué)生以小組的形式，結(jié)合智能澆灌系統(tǒng)的特性，針對(duì)不同的季節(jié)和植株的生長(zhǎng)需求，制定個(gè)性化的澆灌方案。

其次，設(shè)立創(chuàng)新型實(shí)踐項(xiàng)目。教師可設(shè)立創(chuàng)新型實(shí)踐項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生思考如何更高效地設(shè)計(jì)澆灌方案。例如，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)調(diào)整澆灌計(jì)劃，使?jié)补喔茖W(xué)合理。在此基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生從硬件層面進(jìn)行改良。

最后，激發(fā)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新系統(tǒng)軟件的熱情，鼓勵(lì)學(xué)生開發(fā)手機(jī)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控智能澆灌系統(tǒng)，方便師生在校外對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作與監(jiān)控，增強(qiáng)系統(tǒng)的便捷性與實(shí)用性。

二中學(xué)生在實(shí)踐課程中通過分析現(xiàn)有的智能澆灌系統(tǒng)，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一種用于觀察和種植植物的設(shè)備，包括一個(gè)箱體和多個(gè)傳感器。傳感器可以監(jiān)測(cè)植物的生長(zhǎng)情況、土壤濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)，然后通過無線的方式將參數(shù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)等設(shè)備上，方便用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄植物的生長(zhǎng)情況。

這種設(shè)備通常用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、農(nóng)業(yè)研究和家庭園藝等領(lǐng)域。通過使用這種設(shè)備，用戶可以更深入地了解植物的生長(zhǎng)環(huán)境和生長(zhǎng)狀況，從而更好地控制和優(yōu)化植物的生長(zhǎng)環(huán)境，提高植物的生長(zhǎng)效率和品質(zhì)。該設(shè)備曾在廣西青少年科技創(chuàng)新大賽中獲一等獎(jiǎng)。

（五）評(píng)估與反饋

首先，設(shè)定評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以衡量系統(tǒng)表現(xiàn)。在穩(wěn)定性方面，需統(tǒng)計(jì)特定時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)故障次數(shù)，以便直觀了解系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在可靠性方面，需對(duì)比實(shí)際生長(zhǎng)狀況與預(yù)期生長(zhǎng)狀況，若植物生長(zhǎng)狀況良好，說明系統(tǒng)供水穩(wěn)定；反之，則可能存在故障。這樣對(duì)比有助于準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)的可靠性。

其次，鼓勵(lì)學(xué)生評(píng)估與反饋。定期邀請(qǐng)專業(yè)教師及專業(yè)技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估，依據(jù)設(shè)定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，得出精準(zhǔn)的評(píng)估結(jié)論。同時(shí)，開辟學(xué)生反饋渠道，鼓勵(lì)他們?cè)谌粘Ｊ褂弥邪l(fā)現(xiàn)問題即刻反饋。例如，鼓勵(lì)學(xué)生收集系統(tǒng)操作是否便捷、能否滿足植物澆灌需求等問題，根據(jù)學(xué)生的反饋及時(shí)解決系統(tǒng)存在的細(xì)微問題。

最后，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)成果并將其運(yùn)用至后續(xù)的勞動(dòng)教育中。一方面，從學(xué)生參與種植作物的存活率、澆灌計(jì)劃的合理性等多個(gè)角度，綜合評(píng)估學(xué)生的勞動(dòng)技能與科學(xué)素養(yǎng)。另一方面，將評(píng)估結(jié)果納入學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)體系，作為勞動(dòng)教育課程的重要組成部分進(jìn)行評(píng)估。

綜上所述，將智能澆灌系統(tǒng)引入中學(xué)勞動(dòng)教育中具有深遠(yuǎn)的意義，借助智能化手段，不僅能提升水資源利用效率，激發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其勞動(dòng)能力與科學(xué)素養(yǎng)，而且能推動(dòng)學(xué)生開展合作與交流，強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)。在使用智能澆灌系統(tǒng)的過程中，需重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃、安裝與調(diào)試、培訓(xùn)與指導(dǎo)、勞動(dòng)實(shí)踐與創(chuàng)新、評(píng)估與反饋等環(huán)節(jié)。唯有采用科學(xué)合理的使用策略，方能讓智能澆灌系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用，為學(xué)生全面發(fā)展注入新動(dòng)力。

［" "參" "考" "文" "獻(xiàn)" "］

[1]" 周召婷.小學(xué)生校園勞動(dòng)教育的具身轉(zhuǎn)向及其實(shí)踐路徑[J].教育科學(xué)論壇，2021（22）：32-34.

[2]" 董爽.小學(xué)勞動(dòng)教育中多樣教學(xué)路徑的實(shí)踐探析[C]//教育發(fā)展實(shí)踐研究論壇論文集，2024.

[3]" 周洺羽.新課標(biāo)視域下小學(xué)信息科技融合勞動(dòng)教育策略研究：以沈陽市鐵西區(qū)勛望小學(xué)建農(nóng)分校為例[J].中國教育技術(shù)裝備，2024（17）：131-133，148.

[4]" 段嬌.新課程標(biāo)準(zhǔn)理念下小學(xué)多維開展勞動(dòng)教育的實(shí)踐研究[C]//教育教學(xué)與發(fā)展論壇論文集，2023.

[5]" 李芳利，黎荔.“五育”融合視域下小學(xué)勞動(dòng)教育實(shí)施研究[J]. 基礎(chǔ)教育研究，2024（6）：52-54.

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