智能硬件 · 无土栽培 · 可持续农业

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智能生态舱课程
跨学科PBL科学·信息科技·美术 · G5–G8 · 8课时

火星生命支持系统
智能生态舱

以火星基地植物失衡为真实情境,学生化身生态舱工程师,历经8课时,从数字建模到智能硬件集成,打造真实可运行的微型生命支持系统。

课程理念
🚀

情境驱动学习

以「火星基地植物失衡」为真实情境,学生化身生态舱工程师,在解决真实问题的过程中建构跨学科知识体系。

🔬

系统思维培养

从植物生长需求出发,整合传感器、编程、结构设计、无土栽培等多个系统,培养学生对复杂系统的整体认知能力。

🛠️

动手实践为核心

每个Part都有具体的动手任务:搭框架、接线路、写程序、种植物,将抽象概念转化为真实可触摸的成果。

🌍

可持续发展视野

通过设计微型生命支持系统,学生深入理解可持续农业、节水技术与智能环境控制对人类未来的重要意义。

科学/生物信息科技数学美术综合实践
创新能力
01Arduino编程
02传感器集成
03无土栽培技术
04SketchUp建模
05自动控制系统
06数据监测分析
07视频制作剪辑
08可持续农业

课程模块

觉醒与分组·情境导入
PART 01
情境导入

觉醒与分组·情境导入

— 1课时

火星情境导入,明确植物为何难以生长的核心挑战,完成任务分工与角色分配。学生以「生态舱工程师」身份进入项目。

智能生态舱设计·建模
PART 02
数字建模

智能生态舱设计·建模

— 2课时

学习SketchUp基础操作,结合火星环境进行色彩与结构表达,绘制生态舱数字模型,将工程设计思维转化为可视化方案。

无土栽培制作·生命支持
PART 03
无土栽培

无土栽培制作·生命支持

— 2课时

比较土培/水培/基质培三种方式,制作无土栽培框架,配置营养液并完成植物种植与固定。

智能硬件集成·自动控制
PART 04
硬件集成

智能硬件集成·自动控制

— 2课时

认识传感器与主控板,设计并实现自动补水、自动补光、温度调控等核心功能,完成物理模块安装与程序编写。

展示传播与反思·路演
PART 05
成果路演

展示传播与反思·路演

— 1课时

拍摄智能生态舱演示视频并进行后期剪辑,面向全班进行项目路演,完成同伴评价与项目复盘,最终发布成果。

课程材料

🌿生态舱结构
  • 亚克力透明罩
  • 铝型材框架
  • 固定螺丝与工具
💧无土栽培
  • 植物基质 / 营养液套装
  • 水培管道与容器
  • 植物幼苗
智能硬件
  • Arduino主控板
  • 水泵 / 风扇 / LED灯带
  • 温湿度 / 光敏 / 土壤湿度传感器
📱展示工具
  • OLED显示屏 / 面包板
  • 摄影设备(手机/相机)
  • 展示海报材料

课程成果

智能生态舱全局
无土栽培成果
课程成果1
课程成果2
课程成果3
课程成果4