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未來教育部
EdFutures | 在智慧農場播撒「未來教育」的種子！
未來教育部
2024 年 05 月 22 日
00 : 05
TEDxYouth@YCYWShanghai 將於6月15日在上海兒童藝術劇場拉開帷幕。屆時，除了同學們富於思考的演講，活動現場還將展示耀中耀華各校區同學們的多彩項目學習成果，其中就包括本篇文章提到的廣州耀華智慧農場項目。
讓我們通過文章深入了解同學們在項目中的收獲吧！
在空無一人的廣州耀華智慧農場裏，一株番茄上方的水泵突然啟動、滋啦啦噴灑起來，範圍剛好只覆蓋到這株番茄的盆土。噴灑了一會兒，水泵又突然自己停住了。
目睹這一幕的看官大概會以為這是有人遠程遙控吧？實則不然。要是在這裏多站一會兒，您說不定還會看到附近幾株番茄像這般毫無預警地突然開始享用各自的「淋浴」。啟動時間有前有後，看似毫無規律可言。
沒錯，這可不是遠程遙控的統一灌溉，奧秘全在每株番茄自己個性化的「意誌」──它們想喝水的時候才喝，它們不想喝水的時候就不喝。
其實只要走近細看，便能發現這魔術般的場景的實現過程。每株番茄的盆土裏都插著一枚傳感器，進而連接著一個主控盒，上面顯示著土壤的實時濕度。一旦讀數低於某個設定閾值，主控盒就會啟動噴水程序。
附近的二十來株番茄全都配備有這樣一套先進的自動灌溉系統，而搭建者正是廣州耀華 IG1的學生。
這一灌溉系統的搭建，是耀中耀華未來教育部負責人Christopher Hurley博士以及教育技術專家Hubert老師所設計的智慧農場課程內的一部分。
耀中耀華 「未來教育部」（EdFutures）於2023-2024學年成立；「與科技結盟」是耀中耀華三大使命之一，未來教育部致力培養學生對科技的興趣及探索熱情，幫助學生突破時空和地域開展學習，同時也盡一切所能為學生創造更多參與前沿科技探索的機會，培養學生靈活應對未來的技能和素養，為人類未來做好準備。
未來教育部希望讓學生真正走出教室，升級思維方式，擁抱更多可能性。而廣州校區所搭建的智慧農場，正貼合了這一主旨，成功地在校園內為學生們提供了一個創新的實踐性學習環境。
在智慧農場課程中，未來教育部和廣州耀華的老師們通過不同學科和方向的工作坊，因地製宜，以豐富的體驗活動和人工智能的運用，促進學生進行橫向思考，讓學習與真實世界聯系起來。
EdFutures未來教育部與廣州耀華中學部 共同籌備智慧農場專題課程
智慧是跨學科的真實協作
在短短四次工作坊內，IG1的學生們分為四個大組，協同完成了這個項目。
第一組是數據科學家，他們負責從土壤中收集數據，比如濕度、溫度、光照等等。
第二組是系統工程師，他們負責親手切割和布局管道，決定水從哪裏流過、如何覆蓋植物等等。
第三組是軟件工程師，他們在人工智能的輔助下編寫完成了控製閥門開關的程序，並使用學校本身的 Wi-Fi 網絡來讓整套程序保持在線。
第四組是農業科學家，他們負責研究植物生長所需的最佳條件，比如土壤中需要多少水、應該保持怎樣的酸堿度等等。此外，農業科學家們還要負責製作最終展示本次項目的學術海報。
四個大組先是在老師的指導下分頭調研，攻克各自要面對的難點。當他們最終將成果整合到一起，自動化系統就得以順利實現。
自動灌溉只是第一步，學生們在工作坊內完成的自動化系統雛形在未來還有機會搭載更多功能，比如，當傳感器讀取到微量元素不足時，便在灌溉過程中補充肥料，又比如，當傳感器讀取到光照不足時，便通過軟件程序激活補光設備等等。所有這些升級的可能無一不意味著新的教學機會。
通過這個工作坊，本學年剛剛搭建起來的廣州耀華智慧農場也初次向大家展示了它作為 STEAM 跨學科教學園區的潛力。STEAM 教育的各字母分別代表的是：S - Science（科學），T - Technology（技術），E - Engineering（工程），A - Art（藝術），M - Mathmatics（數學）。它們意指同時培養孩子的數理邏輯和藝術美感，結合理性與感性，是一種全人教育。
此次工作坊正是這五大字母的充分結合和全面展示。
Ms Lucia
「大家總問，這個智慧農場『智慧』在哪裏？其實『智慧』是需要學生們一步一步去建立的。我們特別不想一開始就把所有設備都搭好了，學生進來只是看。那不是學習的過程，那是被動的接受，而不是主動的創造。」
掌握學習的邏輯便能一通百通
這二十來株番茄所配備的自動灌溉系統是 IG1學生們在兩周內通過短短四次工作坊就搭建起來的。可是實際上，所有參與智慧農場工作坊的同學幾乎都沒有相關經驗，尤其是軟件工程師所負責的編程工作。
他們是如何「從零到一」的呢？
隸屬耀中耀華教育機構未來教育部的Hubert老師專程來到廣州校區帶領工作坊的分組活動，他講解了編程部分的最大挑戰：這次同學們需要在真實的代碼環境裏編程，對於 IG1學生來說，無論是編寫還是理解都很困難。
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要在短時間內攻克這個問題，也許首先要試著轉換思路：不一定要自己學會編程，但要立刻找到懂編程的合作者──而有時候人工智能恰好能完成這個任務。
借助諸如 ChatGPT 這樣的大語言模型，學生們可以向人工智能提出需求，由人工智能編寫代碼，然後將代碼下載到芯片裏試運行，根據試運行結果來判斷是否需要調整需求。
Huber老師發現，廣州耀華的學生們很會舉一反三。剛講完主控盒裏第一個 LED 燈的連接的時候，同學們已經照葫蘆畫瓢把兩個 LED 燈都做完了。同理，他們還可以自行完成電機的控製、土壤濕度傳感器的數據讀取等等。
Mr Hubert
「其實，有了 AI 工具的參與，我們可以很好地教會學生學習的邏輯、提問的邏輯，對於 IG學生來說，他們把邏輯學會了以後，就可以用同樣的方式得到他們想要得到的答案。」
學習就是持續將創想變成事實
如果說編程是一個不斷「試錯 - 調整」的過程，那麽搭建系統又何嘗不是呢？
和身為「軟件工程師」的同僚相似，身為「系統工程師」的這組同學也在一次次「認清現實」──管道太長了會因為過重引起整個設備坍塌，管道太短了又可能導致番茄澆不到水；有時候盡信圖紙不一定對，但有時候圖紙「不起作用」是因為自己理解錯了圖紙……
等到終於完成，同學們都有滿腔感慨。
其中負責搭建系統的 Kimi 說，他想起自己以前在科學周活動上設計過的天馬行空的裝置，雖然得了獎，但現在回頭看看簡直太不合理了，因為完全不考慮現實的部分。而這次工作坊才讓他明白，不論多胸有成竹的想法，也要經過現實的一次次「打臉」式的反饋，才得以優化改進。
「以後想象要跟現實結合，才能做出真正的產品。」Kimi 這樣總結。
Dr Christopher Hurley
Mr Arlen
在工作坊中特別有心得體會的小組還將有機會在 6 月參加在上海舉辦的耀中耀華TEDx活動，屆時向整個耀中耀華體系的師生展示和介紹自己的智慧農場作品。
但不管產出怎樣，同學們的點滴變化老師們都看在眼裏。
廣州耀華的信息技術老師 Mr Arlen 說：「我一直在觀察他們都提了哪些問題，這能反映出他們的興趣是怎樣越來越濃厚的。從第一天到最後一天，他們都在持續學到和課室裏顯著不同的東西。」
智慧農場也是未來農場
除了工作坊，智慧農場未來還有更多的和其他教育場景結合的機會，帶來更豐富的學習體驗。
首先正在著手推進的便是「每年級/每班一塊地」的構想，從幼兒園到小學到中學，都可以與勞動教育結合。幼兒園小朋友可以以盆栽的形式栽種喜愛的菜、果、花，認識基本的植物，學習為它們澆水施肥。
小學生們可以把智慧農場與主題課相結合，比如寫植物日記等，是融合了自然和語文的跨學科實現方式。此前也已經有小學生在美術課上前往農場寫生，完成本地植物圖鑒，這是生物、藝術與地理的合作。農場裏還特別設有中藥區，可以很好地和中國研習課程串聯，讓孩子們近距離了解中華傳統文化。
中學生們能做的就更多了。與本次工作坊相類似的可能的項目還包括立體種植、魚水共生等等，同樣是圍繞 STEAM 各學科展開的創意項目。此外，中學生們還可以在 CCA（課外活動）時段全面接管農場的運營，將其作為一種商科的項目，然後自主決定農場種植哪些品種、需要多少經費、經費如何取得。
在智慧農場學會學習，領悟生命
廣州耀華中方校長劉鑫女士特別提到，耀中耀華的使命不僅僅是與科技結盟，更是與仁愛結盟。
「在培養植物的過程中，學生可以親身參與這個植物生命的周期，感受生命的力量和奇妙。這樣能讓我們的學生更好地去理解生命，從而提高他們的人文素養、社會責任感、以及對自然環境的保護意識。」
教育的隱喻常常也和植物有關，當學生們通過跨年級、跨學科的方式去認識與呵護每一株植物的獨特，他們其實也是在認識與呵護自己的獨特。他們終有一天會領悟這點，以自己獨一無二的方式成長，也關照其他人的獨一無二。
在各自精彩的路上風雨同舟，這便是生命與生命的相遇留給我們最珍貴的意義。
