以AI賦能跨學(xué)科實踐 培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才

在深圳市坪山區(qū)中山小學(xué)的空中花園里，一場融合科技與自然的“綠色學(xué)習(xí)革命”正在發(fā)生。這里的植物不再依賴人工澆灌，而是由一群小學(xué)生研發(fā)的智慧灌溉裝置照料。當(dāng)土壤濕度低于閾值，水泵自動啟動，精準(zhǔn)滴灌；當(dāng)光線不足，七彩LED燈便亮起，為植物補(bǔ)光增效，甚至還能播放舒緩音樂，營造“聲光電”一體的生長環(huán)境。這并非科幻電影場景，而是該?！癆I賦能下的跨學(xué)科智慧灌溉教育實踐項目”的真實寫照。踐行“習(xí)性教育”理念的中山小學(xué)以跨學(xué)科學(xué)習(xí)為基石，構(gòu)建“做思結(jié)合、學(xué)用一體”的教學(xué)新樣態(tài)，通過項目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在真實情境中綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)知識，全方位提升核心素養(yǎng)與創(chuàng)新實踐能力，為社會主義先行示范區(qū)培育未來創(chuàng)新型人才貢獻(xiàn)“坪山樣本”。

直面真問題，點燃萌娃創(chuàng)新火種

近日，中山小學(xué)“智啟農(nóng)耕，育見未來——AI賦能下的跨學(xué)科智慧灌溉教育實踐項目”獲評第十一屆深圳教育改革創(chuàng)新“人工智能教育應(yīng)用示范項目”。然而，該項目開展的初衷，卻始于一個樸素而真實的“校園困境”。

在學(xué)校的“植物工坊”精品社團(tuán)中，學(xué)生們滿懷熱情地種植著各類植物，卻屢屢遭遇深圳夏季高溫帶來的“缺水危機(jī)”。學(xué)業(yè)繁忙的師生難以時刻顧及，幼苗常常因疏于照料而枯萎。面對這一現(xiàn)實痛點，教師沒有簡單代勞，而是敏銳地捕捉到其中蘊(yùn)含的巨大教育契機(jī)?！叭绾斡酶×Ω咝У姆绞綆椭参锖人?”這個源于真實情境的問題，瞬間點燃了孩子們的好奇心與求知欲。他們集思廣益，大膽提出:“能不能做一個‘機(jī)器人園丁’?”

中山小學(xué)的老師們順勢而為，將解決“植物缺水”這一真實問題作為項目式學(xué)習(xí)(PBL)的驅(qū)動核心，巧妙地整合了科學(xué)、勞動、信息科技、數(shù)學(xué)、語文、美術(shù)等多學(xué)科知識，開啟了一場名為“智慧濕光雙感應(yīng)灌溉裝置”?研發(fā)的12課時深度探索之旅。這正是《義務(wù)教育課程方案(2022年版)》(以下簡稱“《方案》”)所倡導(dǎo)的“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)”的生動體現(xiàn)。

跨學(xué)科融合，鍛造未來學(xué)習(xí)能力

《方案》強(qiáng)調(diào)，強(qiáng)化課程綜合性和實踐性，著力發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。而該項目則完美詮釋了“做中學(xué)”(Learning　by　Doing)和“設(shè)計思維”(Design　Thinking)的教育理念，讓學(xué)生完整經(jīng)歷了“情境創(chuàng)設(shè)—問題驅(qū)動—計劃制定—實踐探究—問題解決”的閉環(huán)過程。

項目伊始，學(xué)生們化身“小研究員”，多方搜集資料，繪制裝置草圖，撰寫設(shè)計方案，并通過觀察記錄種子萌發(fā)、幼苗生長的過程，完成植物生長畫冊和觀察日記，夯實科學(xué)與語文基礎(chǔ)。進(jìn)入具有挑戰(zhàn)的技術(shù)實現(xiàn)階段，孩子們深入學(xué)習(xí)傳感器工作原理，了解到光敏/濕度傳感器能將環(huán)境變化轉(zhuǎn)化為電信號。在信息科技課上，他們勇敢踏入編程世界，利用諾寶RC平臺編寫程序，讓微電腦能夠“讀懂”傳感器的數(shù)據(jù)，并據(jù)此發(fā)出“澆水”或“補(bǔ)光”的指令。

在最后的“動手造”環(huán)節(jié)，跨學(xué)科知識實現(xiàn)了奇妙融合:數(shù)學(xué)幫助孩子們處理實驗數(shù)據(jù)，優(yōu)化參數(shù)；美術(shù)指導(dǎo)他們設(shè)計裝置外觀，理解透視與結(jié)構(gòu)；勞動課則提供了無土栽培的技術(shù)支持。小組成員們分工協(xié)作，有人負(fù)責(zé)電路連接，有人調(diào)試程序，有人美化外殼，在一次次測試、失敗、改進(jìn)中，最終誕生了集“智能監(jiān)測、自動灌溉、生態(tài)補(bǔ)光、氛圍營造”于一體的多功能智慧裝置。

培養(yǎng)未來社會復(fù)合型人才，“育”見基礎(chǔ)教育璀璨未來

“我們做的不只是一個會澆水的機(jī)器，”一位參與項目的學(xué)生自豪地說，“我們是用學(xué)到的所有知識，給植物創(chuàng)造了一個更聰明、更舒服的家!”這份成就感的背后，是學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作、問題解決等高階思維能力的顯著提升。該項目不僅形成了豐富的物化成果，如植物生長畫冊、觀察日記、裝置設(shè)計方案等，更斬獲省、市、區(qū)多項榮譽(yù)，影響力持續(xù)擴(kuò)大。

評選專家們認(rèn)為，中山小學(xué)AI賦能下的跨學(xué)科智慧灌溉教育實踐項目，通過跨學(xué)科的項目式學(xué)習(xí)，將前沿科技與勞動實踐、科學(xué)探究無縫銜接，不僅能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，更能培養(yǎng)出適應(yīng)未來社會發(fā)展的復(fù)合型創(chuàng)新人才，為低齡學(xué)段的人工智能教育提供了極具參考價值的“坪山樣本”。當(dāng)坪山娃們稚嫩的雙手連接起傳感器與綠植，當(dāng)童真的創(chuàng)意被編程賦予生命，中山小學(xué)用“智慧農(nóng)業(yè)”的微型縮影，點亮了中國基礎(chǔ)教育邁向智能化、個性化的璀璨星光。

文:王童 侯躍芳 王菁瑜 張宇暉 朱思楠

制版:史明磊 章玲 劉蔡林