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未来教育部
EdFutures | 在智慧农场播撒“未来教育”的种子！
未来教育部
2024 年 05 月 21 日
23 : 36
TEDxYouth@YCYWShanghai 将于6月15日在上海儿童艺术剧场拉开帷幕。届时，除了同学们富于思考的演讲，活动现场还将展示耀中耀华各校区同学们的多彩项目学习成果，其中就包括本篇文章提到的广州耀华智慧农场项目。
让我们通过文章深入了解同学们在项目中的收获吧！
在空无一人的广州耀华智慧农场里，一株番茄上方的水泵突然启动、滋啦啦喷洒起来，范围刚好只覆盖到这株番茄的盆土。喷洒了一会儿，水泵又突然自己停住了。
目睹这一幕的看官大概会以为这是有人远程遥控吧？实则不然。要是在这里多站一会儿，您说不定还会看到附近几株番茄像这般毫无预警地突然开始享用各自的「淋浴」。启动时间有前有后，看似毫无规律可言。
没错，这可不是远程遥控的统一灌溉，奥秘全在每株番茄自己个性化的「意志」──它们想喝水的时候才喝，它们不想喝水的时候就不喝。
其实只要走近细看，便能发现这魔术般的场景的实现过程。每株番茄的盆土里都插着一枚传感器，进而连接着一个主控盒，上面显示着土壤的实时湿度。一旦读数低于某个设定阈值，主控盒就会启动喷水程序。
附近的二十来株番茄全都配备有这样一套先进的自动灌溉系统，而搭建者正是广州耀华 IG1的学生。
这一灌溉系统的搭建，是耀中耀华未来教育部负责人Christopher Hurley博士以及教育技术专家Hubert老师所设计的智慧农场课程内的一部分。
耀中耀华 “未来教育部”（EdFutures）于2023-2024学年成立；“与科技结盟”是耀中耀华三大使命之一，未来教育部致力培养学生对科技的兴趣及探索热情，帮助学生突破时空和地域开展学习，同时也尽一切所能为学生创造更多参与前沿科技探索的机会，培养学生灵活应对未来的技能和素养，为人类未来做好准备。
未来教育部希望让学生真正走出教室，升级思维方式，拥抱更多可能性。而广州校区所搭建的智慧农场，正贴合了这一主旨，成功地在校园内为学生们提供了一个创新的实践性学习环境。
在智慧农场课程中，未来教育部和广州耀华的老师们通过不同学科和方向的工作坊，因地制宜，以丰富的体验活动和人工智能的运用，促进学生进行横向思考，让学习与真实世界联系起来。
EdFutures未来教育部与广州耀华中学部 共同筹备智慧农场专题课程
智慧是跨学科的真实协作
在短短四次工作坊内，IG1的学生们分为四个大组，协同完成了这个项目。
第一组是数据科学家，他们负责从土壤中收集数据，比如湿度、温度、光照等等。
第二组是系统工程师，他们负责亲手切割和布局管道，决定水从哪里流过、如何覆盖植物等等。
第三组是软件工程师，他们在人工智能的辅助下编写完成了控制阀门开关的程序，并使用学校本身的 Wi-Fi 网络来让整套程序保持在线。
第四组是农业科学家，他们负责研究植物生长所需的最佳条件，比如土壤中需要多少水、应该保持怎样的酸碱度等等。此外，农业科学家们还要负责制作最终展示本次项目的学术海报。
四个大组先是在老师的指导下分头调研，攻克各自要面对的难点。当他们最终将成果整合到一起，自动化系统就得以顺利实现。
自动灌溉只是第一步，学生们在工作坊内完成的自动化系统雏形在未来还有机会搭载更多功能，比如，当传感器读取到微量元素不足时，便在灌溉过程中补充肥料，又比如，当传感器读取到光照不足时，便通过软件程序激活补光设备等等。所有这些升级的可能无一不意味着新的教学机会。
通过这个工作坊，本学年刚刚搭建起来的广州耀华智慧农场也初次向大家展示了它作为 STEAM 跨学科教学园区的潜力。STEAM 教育的各字母分别代表的是：S - Science（科学），T - Technology（技术），E - Engineering（工程），A - Art（艺术），M - Mathmatics（数学）。它们意指同时培养孩子的数理逻辑和艺术美感，结合理性与感性，是一种全人教育。
此次工作坊正是这五大字母的充分结合和全面展示。
Ms Lucia
“大家总问，这个智慧农场『智慧』在哪里？其实『智慧』是需要学生们一步一步去建立的。我们特别不想一开始就把所有设备都搭好了，学生进来只是看。那不是学习的过程，那是被动的接受，而不是主动的创造。”
掌握学习的逻辑便能一通百通
这二十来株番茄所配备的自动灌溉系统是 IG1学生们在两周内通过短短四次工作坊就搭建起来的。可是实际上，所有参与智慧农场工作坊的同学几乎都没有相关经验，尤其是软件工程师所负责的编程工作。
他们是如何「从零到一」的呢？
隶属耀中耀华教育机构未来教育部的Hubert老师专程来到广州校区带领工作坊的分组活动，他讲解了编程部分的最大挑战：这次同学们需要在真实的代码环境里编程，对于 IG1学生来说，无论是编写还是理解都很困难。
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要在短时间内攻克这个问题，也许首先要试着转换思路：不一定要自己学会编程，但要立刻找到懂编程的合作者──而有时候人工智能恰好能完成这个任务。
借助诸如 ChatGPT 这样的大语言模型，学生们可以向人工智能提出需求，由人工智能编写代码，然后将代码下载到芯片里试运行，根据试运行结果来判断是否需要调整需求。
Huber老师发现，广州耀华的学生们很会举一反三。刚讲完主控盒里第一个 LED 灯的连接的时候，同学们已经照葫芦画瓢把两个 LED 灯都做完了。同理，他们还可以自行完成电机的控制、土壤湿度传感器的数据读取等等。
Mr Hubert
“其实，有了 AI 工具的参与，我们可以很好地教会学生学习的逻辑、提问的逻辑，对于 IG学生来说，他们把逻辑学会了以后，就可以用同样的方式得到他们想要得到的答案。”
学习就是持续将创想变成事实
如果说编程是一个不断「试错 - 调整」的过程，那么搭建系统又何尝不是呢？
和身为「软件工程师」的同僚相似，身为「系统工程师」的这组同学也在一次次「认清现实」──管道太长了会因为过重引起整个设备坍塌，管道太短了又可能导致番茄浇不到水；有时候尽信图纸不一定对，但有时候图纸「不起作用」是因为自己理解错了图纸……
等到终于完成，同学们都有满腔感慨。
其中负责搭建系统的 Kimi 说，他想起自己以前在科学周活动上设计过的天马行空的装置，虽然得了奖，但现在回头看看简直太不合理了，因为完全不考虑现实的部分。而这次工作坊才让他明白，不论多胸有成竹的想法，也要经过现实的一次次「打脸」式的反馈，才得以优化改进。
「以后想象要跟现实结合，才能做出真正的产品。」Kimi 这样总结。
Dr Christopher Hurley
Mr Arlen
在工作坊中特别有心得体会的小组还将有机会在 6 月参加在上海举办的耀中耀华TEDx活动，届时向整个耀中耀华体系的师生展示和介绍自己的智慧农场作品。
但不管产出怎样，同学们的点滴变化老师们都看在眼里。
广州耀华的信息技术老师 Mr Arlen 说：「我一直在观察他们都提了哪些问题，这能反映出他们的兴趣是怎样越来越浓厚的。从第一天到最后一天，他们都在持续学到和课室里显著不同的东西。」
智慧农场也是未来农场
除了工作坊，智慧农场未来还有更多的和其他教育场景结合的机会，带来更丰富的学习体验。
首先正在着手推进的便是「每年级/每班一块地」的构想，从幼儿园到小学到中学，都可以与劳动教育结合。幼儿园小朋友可以以盆栽的形式栽种喜爱的菜、果、花，认识基本的植物，学习为它们浇水施肥。
小学生们可以把智慧农场与主题课相结合，比如写植物日记等，是融合了自然和语文的跨学科实现方式。此前也已经有小学生在美术课上前往农场写生，完成本地植物图鉴，这是生物、艺术与地理的合作。农场里还特别设有中药区，可以很好地和中国研习课程串联，让孩子们近距离了解中华传统文化。
中学生们能做的就更多了。与本次工作坊相类似的可能的项目还包括立体种植、鱼水共生等等，同样是围绕 STEAM 各学科展开的创意项目。此外，中学生们还可以在 CCA（课外活动）时段全面接管农场的运营，将其作为一种商科的项目，然后自主决定农场种植哪些品种、需要多少经费、经费如何取得。
在智慧农场学会学习，领悟生命
广州耀华中方校长刘鑫女士特别提到，耀中耀华的使命不仅仅是与科技结盟，更是与仁爱结盟。
「在培养植物的过程中，学生可以亲身参与这个植物生命的周期，感受生命的力量和奇妙。这样能让我们的学生更好地去理解生命，从而提高他们的人文素养、社会责任感、以及对自然环境的保护意识。」
教育的隐喻常常也和植物有关，当学生们通过跨年级、跨学科的方式去认识与呵护每一株植物的独特，他们其实也是在认识与呵护自己的独特。他们终有一天会领悟这点，以自己独一无二的方式成长，也关照其他人的独一无二。
在各自精彩的路上风雨同舟，这便是生命与生命的相遇留给我们最珍贵的意义。
