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環保農法結合遠端控制技術 魚菜共生智慧植栽

策展人:學習拍團隊
策展單位:學習拍團隊
教學設計:南投縣僑光國民小學 陳良輔 陳嘉仁 高志賢
更新時間:2018-09-19


僑光國小座落於南投縣草屯鎮,坐擁秀麗宜人的茄荖山景及清新空氣,走過穿堂便是「迎壆大道」,伴著學子快樂學習,並應用所學到生活中,珍惜眼前的大自然,由陳良輔、陳嘉仁、高志賢老師引導學生完成的「魚菜共生智慧植栽」便是其中一例。

 

「魚菜共生」又稱「複合式耕養」;利用水中生物、植物、水中細菌的互利共生關係,結合水產養殖和水耕栽培的技術,以水中生物(多為魚類)的排泄物取代化學肥料,透過硝化菌、亞硝化菌的分解作用將之轉化為植物所需的養分,如:硝酸鹽、氮、鎂、磷、鉀等離子,讓植物吸收,同時淨化水質,讓魚類生活在乾淨健康的水域當中,並讓水資源循環使用,減少對環境的傷害。而魚菜共生的意義,並不僅止於養殖魚類、生產乾淨無毒的安心農作,魚幫菜、菜幫魚的互利互助關係,更可以讓學童看見大自然中的平衡系統,學習到永續發展的實際應用。

 

除了前人經驗,學生更被鼓勵加入自己的創意,嘗試將新興科技webduino結合小型的魚菜共生模型,學習編寫程式積木,更有助於培養科技世代的能力,這項技能連不少大人都難以望其項背,更是讓孩子體驗人類持續以科技改變生活的理想,具有極大的啟發作用。學童的科技能力不侷限於網路、社群、影音軟體,更可以是課本外的學習,將創意想法付諸實行,達到保護大自然的工具;並在編寫程式積木的過程中發展邏輯思考能力,開啟自主判斷的一扇大門。


學習過程中,老師鼓勵僑光國小的學生透過網路查找資料,除了魚菜共生背後的生物原理,同時也要了解實際在養殖漁業及水耕栽培業的實際作法,繪製魚菜共生三要素心智圖,並與其他國家比較,由淺入深、由近而遠,一步步定義問題、蒐集資料、整理資訊,循序漸進地培養自主學習的能力。

 

首先是定義問題:學生觀看影片,了解蔬安鮮農場的創辦初中,為何從醫學博士轉而返鄉成為青年農夫,以及他的農場藍圖,如何種出安全新鮮的農產、如何建構魚菜共生系統、如何協助大眾建立食安共識......,觀看完影片,學生以小組為單位,做出「魚菜共生心智圖」,寫出三要素:水循環、氮循環、介質床的作用關係。

學生以小組為單位,做出「魚菜共生心智圖」,寫出三要素:水循環、氮循環、介質床的作用關係

第二個步驟學習蒐集資訊,學生練習用平板查找魚菜共生的資料,並同樣以組為單位,共同討論搜尋到的資訊,最後投影到教室大螢幕與全班分享,發表各國魚菜共生的特點,以及蔬安鮮農場在國內發展的歷程,討論如何解決魚菜共生澆水灌溉植物問題。

學生練習用平板查找魚菜共生的資料

學生在前兩個階段,除了一邊觀看影片的一邊學習定義問題,更練習將得到的資訊直接整理成圖像資訊,自己繪製心智圖的過程,練習篩選資訊、將學習到的內容轉化成更易讀好懂的圖像;在利用平板蒐集資訊、並發表意見的過程裡,考驗學生使用網路關鍵字的搜尋能力、在討論中學會整理並整合資訊、並勇於發表自己所得到的結論和個人意見,這樣的過程中,無形地加深了對於知識的記憶,同時培養了學生思考、轉化的媒體判讀能力。

考驗學生使用網路關鍵字的搜尋能力


前面的階段,學童透過網路上查找、整理資訊,然而活在網路世代必備的基本觀念就是:網路資訊不見得都是正確的!如何當個「資訊守門人」也是一件需要學習的事情。課本中的知識經過嚴格審閱、校稿檢查,交到學生手中的時候已是經過層層專業考核,還有課堂老師做最後的把關,教導學生正確的知識;但網路上的資訊,常常寫得似是而非,茫茫網海中,該如何辨別各種資訊?怎麼知道在課堂中大家找到的資訊就是對的呢?最好的查證方式之一,就是實地探訪啦!實際早一遭,藉由自己的雙眼觀察、提出問題,得到最直接的解答。於是,老師帶著學生們前往彰化縣大村鄉的蔬安鮮農場新址,跟農場主人面對面,聽主人耐心講解農場起源以及魚菜共生的原理,得到現場提出問題的機會。在參觀農場的過程中,學生觀察到農場的浮筏栽植技術,以及養殖魚池,除了是一場愉快的校外教學,更與課堂所學的知識實際結合,對於做出「魚菜共生植栽」取得更完整的資訊。

探訪蔬安鮮農場實地觀察


摸透魚菜共生的奧秘之後,就要實地演練,自己做出一個魚菜共生植栽,體驗農場主人的生活啦!要讓菜長好,一定要控制好溫度與濕度,一但土壤不夠濕就要為植栽澆水,有什麼更聰明的方法可以讓小農夫們更清楚了解自己的植栽狀況呢?於是老師引導學生進行下一步的學習歷程:了解Webduino技術。

Webduino技術透過常用於網頁前端開發的程式語言HTMLjavascript於網頁編輯器中連接物聯網的開發版,可應用在語音聲控的控制燈泡開關、以超音波或聲音遠端操控傳感器、智慧自走車,而其中之一就是透過溫濕度傳感器獲取環境溫濕度,加以應用在僑光國小要製作的魚菜共生智慧植栽。

因此,老師先鼓勵學生上網查詢Webduino smart的開發版功能,並導引學生說出無線連網的優點,再進而了解Webduino的各種感應器及其功能。

原來Webduino Blocky技術是Google Blocky圖像式程式編輯工具)的延伸工具,最大的效用是讓無網頁程式背景的使用者快速上手,只要像組合積木一般拖曳網頁上圖像並加以拼裝,不需要輸入程式代碼,就可以達到「行動裝置操控」、「語音辨識」、「語音朗讀」等等高科技的智慧應用。對於僑光國小同學而言,要製作出可遠端控制的智慧植栽,遠端紀錄溫度與濕度,只要先學會較好上手的Webduino Blocky沒有學過程式語言也不是問題,而這樣的練習過程也是未來學習程式語言的奠基。

了解Webduino技術

了解原理之後,學生開始組裝主版跟接線,將主板連接到溫濕度感應器的四個針腳,再連接到繼電器以及抽水馬達。在老師的帶領下,學生把製作好的Webduino、抽水馬達置入水箱,並依序漸漸放入發泡石、蔬菜幼苗、魚、乾淨的水,魚菜共生植栽就完成啦!硬體完成後,接下來就要想像自己是軟體工程師,只要事先設定好適合植栽的溫度與濕度標準,針對需要的功能編寫程式積木,讓小小農夫可以即時得知土壤溫度及濕度,若濕度低於之前輸入的定值標準,便啟動馬達澆水直到濕度足夠。

學生製作Webduino

「行動裝置操控」、「語音辨識」、「語音朗讀」等等高科技的智慧應用

小小農夫身兼小小工程師


魚菜共生智慧植栽完成之後,教師再利用「學習拍2.0」測驗功能,檢視學生對於魚菜共生及webduino之瞭解程度,學生輸入課程編號,進入課程後即進行測驗,以「學習拍」顯示答對比例及學生答題詳況,再針對學生的疑難之處做說明,並對學生課程學習效果作評價。

從定義問題、查找資訊、篩選整合、實地探訪,最終實際演練做出屬於自己的魚菜共生智慧植栽,在這樣的過程中,學生不但學習到魚菜共生的大自然循環系統,更體驗當農場主人,了解尊重環境的重要性,練習編寫程式積木,引發未來學習程式語言的興趣,無人智慧的應用更是結合科技與傳統農作的創新手法,讓學生發揮創意,培養獨立思考的資訊能力,並展現出跨領域的學習與應用。

學習效果檢驗與應用


學習管理系統優化及學習資料分析系統建置與服務計畫




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