一、研究緣起

隨著科技的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的變革，人工智能背景下的勞動工具、勞動技術及勞動形態(tài)等方面都發(fā)生了巨大的變化。面向新時代，學校亟須改變傳統(tǒng)的勞動教育方式進行創(chuàng)造性的勞動、智能化的勞動，使其能夠更好地與時俱進，適應時代的發(fā)展。創(chuàng)造性勞動強調(diào)創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造性能力及創(chuàng)造性智慧等方面，要實現(xiàn)從“做中學”向“創(chuàng)中學”的轉(zhuǎn)變。因此，將勞動教育融入小學人工智能教育中，打造勞動教育新樣態(tài)，是時代賦予基礎教育的新使命。

二、邏輯理論

（一）人工智能教育與勞動教育具有一致的內(nèi)在邏輯

人工智能課程主要目標是以“在做中學，在學中做”的基本理念，引導學生發(fā)揮創(chuàng)意，開展創(chuàng)造性勞動，并掌握人工智能技術的開發(fā)與應用。勞動教育的直接目標是讓學生通過勞動實踐和體驗，掌握一定的勞動知識與勞動技能，不斷開發(fā)自己的潛能。人工智能技術的發(fā)展催生了新型勞動，同時使勞動教育的內(nèi)在意蘊和實踐路徑發(fā)生了新的變化。由此可見，人工智能教育與勞動教育具有一致的內(nèi)在邏輯。

（二）人工智能教育與勞動教育教學內(nèi)容的整合創(chuàng)新

勞動教育內(nèi)容包括勞動倫理、勞動技能、勞動價值、勞動思維及勞動觀念等方面的知識。將勞動教育融于人工智能課程體系中，可以實現(xiàn)對勞動教育內(nèi)容的智能化整合，而且可以根據(jù)教師的授意和學生的個性化特點，自動生成符合年齡特點、學習特點及興趣特點的勞動教育課程，從而滿足學生對勞動教育的個性化需求，更好地貫徹落實勞動教育的培養(yǎng)要求。

三、活動設計與實施

（一）設計理念

基于STEM教育理念和無人養(yǎng)護蔬菜種植的現(xiàn)實問題，采用項目式學習，并將課程設置為10個模塊，每個模塊1～2課時，每周一次課，計劃12課時。整個課程圍繞蔬菜種植，分為三個篇章：傳統(tǒng)蔬菜種植方法與技能篇，包括當季蔬菜的選種、蔬菜的種植條件（土壤酸堿度、濕度、溫度等）、蔬菜的種植與養(yǎng)護方法等;人工智能蔬菜種植方法與技能篇，包括編程語言的學習、植物養(yǎng)護系統(tǒng)的Python語言編程實現(xiàn)、根據(jù)不同蔬菜的生長習性進行智能澆灌等;蔬菜種植大比拼篇，比一比哪個小組種植出來的蔬菜既健康又美味。學生可以根據(jù)蔬菜種植需求，利用人工智能技術和編程語言設計功能模塊，感受學習智能技術的趣味性。

（二）教學資源

身處教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，我校除了建有一個十余畝的勞動實踐基地，包含稻田、菜園、花園、農(nóng)作園等類型多樣的功能區(qū)外，還開辟了一個智慧種植園，由智能溫室園、花卉果樹生態(tài)園和蔬菜種植園三部分組成，融入了光控、風控、溫控、智能灌溉、智能實時監(jiān)控等智能化物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)。它不僅可以讓教師線下開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動教學活動，也可以讓學生線上控制生產(chǎn)條件，利用人工智能手段監(jiān)測濕度、溫度、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)，觀察農(nóng)作物、植物生長的全過程，并實驗遠程澆水、溫控、通風等操作，讓全校學生親歷勞動體驗，展開科學探究，學會方法技藝，強化科學實踐，提升創(chuàng)新能力;蔬菜種植園中還設計了智能水培區(qū)，可以實現(xiàn)灌溉用水的循環(huán)使用，可以讓學生在掌握勞動種植技能的同時，又能激發(fā)環(huán)保意識。

（三）教學活動

1.專家咨詢，確定適宜種植蔬菜

九月底正好是一個蔬菜播種的季節(jié)，這時候正好需要選擇合適時節(jié)的農(nóng)作物來種植，為此，我們請來了農(nóng)業(yè)種植專家為學生進行指導。學生通過上網(wǎng)搜尋、互動討論等形式，將適宜時節(jié)的農(nóng)作物從適宜濕度、生長期、成熟期等方面進行分類整理（見表1）。

2.成立小組，開展任務活動

智慧種植園共有7個種植區(qū)，將班級學生分為7個小組，分別認領青菜、香菜、芹菜、菠菜、小蔥和大蒜等蔬菜，并開展任務活動。

任務一：搜集蔬菜種植資料

小組在認領植物后可以采取以下方法實現(xiàn)目標：收集氣象數(shù)據(jù)、了解秋季溫度、降雨量等相關信息;不同蔬菜對光照需求、光照對植物的影響;了解無土栽培的概念和基質(zhì)的使用方法;了解植物吸收水分的方式;了解不同地域水源對植物（根系）生長的影響;了解本地氣候與水源分布特點及農(nóng)作物種類;了解蔬菜的土培、水培及太空培植方法之間的差異，最終形成自然筆記。

任務二：學習蔬菜種植知識

學校通過科學課堂向?qū)W生普及蔬菜習性、土壤特征、氣候特征等相關知識，讓學生積累一些蔬菜種植的理論知識，從而更好地引導學生以科學的角度去審視“農(nóng)業(yè)”;邀請校農(nóng)業(yè)基地的教師進行現(xiàn)場指導，手把手地教學生如何使用農(nóng)具、如何除草、施肥等，力爭讓學生做到課堂能動筆，田間能助苗。

任務三：了解智能蔬菜種植特征

小組成員使用物聯(lián)網(wǎng)查詢智能蔬菜種植產(chǎn)品，了解智能種植的特點及方法;由智慧種植園輔導教師及信息科技教師，共同向?qū)W生介紹整個種植系統(tǒng)的組成及工作原理，包括智能化控制系統(tǒng)、雨水收集過濾系統(tǒng)，并配備智能種植機器人，可以根據(jù)種植蔬菜的特點設置種植深度、間距等參數(shù)，借助編程板塊可以實現(xiàn)自動灌溉，監(jiān)控土壤濕度、土壤質(zhì)量等功能。

任務四：借助人工智能解決種植難題

人工智能種植系統(tǒng)涉及傳感器、數(shù)據(jù)收集與分析等技術。對于小學生來說，這些概念比較抽象，為了更好地幫助學生理解知識，我們從傳統(tǒng)蔬菜種植過程中存在的普遍問題出發(fā)，倒逼學生進行思考，進而利用人工智能技術進行優(yōu)化與創(chuàng)新。譬如，學生通過自由討論發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的蔬菜種植勞動實踐活動中，經(jīng)常出現(xiàn)在周末或假期時間段無法觀察蔬菜生長狀態(tài)、無法及時澆水等問題，借助物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代化技術就能輕松地解決該問題。

問題一：如何實現(xiàn)對蔬菜生長狀態(tài)的持續(xù)觀察？

在此過程中，學生可以通過安裝攝像頭和手機App的方式，對蔬菜的整個生長過程進行遠程智能監(jiān)控，突破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植存在的時間、空間等方面的限制。學生在App中可以隨時將蔬菜的生長狀態(tài)進行拍照、截屏、存檔，形成蔬菜的生長筆記;借助傳感器反饋的土壤濕度、溫度及室內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)等方面的數(shù)據(jù)，進行前后對比分析，一旦發(fā)現(xiàn)蔬菜生長異常狀況，借助App不僅可以與小組同伴進行互動交流、商討對策，還可以通過遠程診斷的方式與專家、種植園教師、勞動學科教師等進行對接指導，這樣大大提高了教師指導的效率，而且能及時解決學生的問題，助力學生順利完成種植任務。

問題二：如何實現(xiàn)對蔬菜的自動澆灌？

學生可以在蔬菜的澆灌中引入自動噴水設備。公園的自動噴水設備作為一種景觀而存在，不需要考慮土壤的濕度，而蔬菜種植時土壤濕度是影響生長速度至關重要的因素，如何解決該問題，學生進一步小組合作，通過頭腦風暴的形式，梳理蔬菜自動澆灌的基本工作流程，并繪制出相應的流程圖（見圖1），完成蔬菜的定時澆灌功能。

問題三：如何檢測土壤的濕度呢？

土壤濕度傳感器作為農(nóng)業(yè)傳感器中常用的一種，可以用來測量土壤相對含水量，且具有簡便安全、快速準確、自動化等諸多優(yōu)勢。將土壤濕度傳感器引入種植系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)連接，可以直接傳遞數(shù)據(jù)信息，便于學生操作。各個小組設計根據(jù)傳感器工作原理進行設計，在設計過程中，進一步倒逼學生思考需要重點解決的問題，比如，如何實現(xiàn)在土壤水分不足的情況下進行隨時灌溉？如何自動識別土壤濕度，從而判別什么時候缺水等？有的小組在此基礎上，通過增加微控制器進行編程，還設計了不同澆水模式的系統(tǒng)來適應不同類型的植物。

（四）教學評價

學生以小組產(chǎn)品推薦會的形式展示活動成果，同時，教師從四個維度制定學習評價單，如表2所示，通過教師評價、自我評價和組內(nèi)評價，幫助學生找準定位。

四、教學反思

通過日常生活中的種植勞動實踐與科技生活、場景應用、角色扮演結合培養(yǎng)學生利用智能硬件和人工智能基礎邏輯架構解決農(nóng)業(yè)種植中的實際問題。從種植蔬菜的選擇到搜集蔬菜特性和種植條件，再到借助人工智能解決種植難題，包括如何實現(xiàn)對蔬菜的持續(xù)觀察，如何實現(xiàn)對蔬菜的自動灌溉等。這一系列問題的解決，都離不開團隊成員的集體智慧和共同努力，鍛煉了學生的團隊意識和責任意識。

編輯：溫雪蓮