智能硬件 · 无土栽培 · 可持续农业
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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

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。

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。

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。

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。

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





