内容导图

“云端小农场”是农业现代化的一块小试验田，它探索的是如何将无土栽培技术与信息化管理有机结合，通过公司化运作和电商平台，走出一条现代农业发展之路;“云端小农场”更是一块教育现代化的试验田，它让学生直面真实的生产、生活、科研，借助网络、教师和社会资源解决问题，在解决问题的过程中提高自主学习能力、知识应用能力、动手能力、协作能力、创新能力、沟通能力、表达能力等。云端小农场，规模虽小，但它却是一场教育信息化背景下的伟大创新。

初中生向“中国水培第一人”徐伟忠教授请教水培的深奥知识?这个真实的故事在武汉市洪山中学真真切切的发生过，并且故事的结局还是那么的完美!

2010年9月，酷热的夏天还没撤退，一群热爱科学的师生开始创新之旅。在实验楼四楼的微机教室外面的一间十平米的准备室，她们开始讨论如何解决毒蔬菜泛滥的问题?源头控制、加大查处力度、不吃蔬菜.......好像都不是他们能做到的。自己种!好点子!

怎么种?搜!水培最适宜在城市楼顶平台、阳台进行。说干就干，找器材，锅碗瓢盆、寻方法，百度。但是一群大小孩子们在进行无土水培实验时，反复实验也均失败，百思不得其解!在失败的的痛苦中，学生从网上搜索到“中国水培第一人”徐伟忠教授。向徐教授求援，他看得起咱吗?在老师的反复鼓励下，学生先集体讨论如何向徐教授请教，并考虑了各种可能性和应对策略，然后由表达能力较强的吴新耀给徐教授打电话。结果出乎意料，徐教授不仅对云端农场非常支持，而且还将手上的涉及水培的相关资料无偿送给了学生。吴新耀感慨地说，“网络提供的学习机会太丰富了，只要我们勇于沟通、大胆求教，学习就会成为一件简单的事情。”图1是2010年第一届参与项目的学生合影。

图1 云端农场2010届农夫

古老的传统农业一旦遇到新兴的信息技术将会碰撞出怎样的火花?武汉市洪山中学的师生给出了初步的回答。在该校，有块不足十平方米的“小农场”，师生在这块小小的农场用实际行动探索了这一问题，随之引发了一场正呈燎原之势的教育创新。这块不起眼的“农场”也因此登上了《光明日报》、搜狐网等媒体，并在2015年国际教育信息化大会上成为全场关注的焦点之一。

这块和互联网紧密结合的“农场”(互联网+农场)，被师生取了个美妙的名字——“云端农场”。云端农场以“引导学生在网络环境下自主学习无土栽培技术、优化无土栽培流程，引入信息化农场管理方式，创立无土栽培设备销售公司，在网络上进行产品宣传推广和销售”为核心，它既是一个农业现代化的试验，更是一场教育现代化的探索之旅，被专家誉为“从十平方米农场里生长出来的教育创新”。图2是云端农场校本课程基地。

图2 云端农场校本课程基地

从学习知识到培养能力，升级教育目标

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出的四大战略主题之一，是“坚持能力为重”，要“优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能，学会动手动脑，学会生存生活，学会做事做人，促进学生主动适应社会，开创美好未来”。

能力来自哪里?来自学生的参与、体验、探究、操作、思考，来自学生解决问题的实践经历。云端农场以问题为导向，以任务为驱动，引导学生进行渐进式循环学习，在学习中解决问题、提升能力。渐进式循环学习的流程为：自选任务(保证有足够兴趣)—→在任务驱动下学习—→实践—→发现问题—→寻找原因—→解决问题(自主学习)—→总结经验—→创新提高—→再实践。

目前，云端农场包含五大课程板块：项目引入、公司企划、产品研发、社会推广、助学活动。每个板块又由若干课题组成，学生根据自己的兴趣爱好加入不同的小组，承担相应的课题任务。

与传统学习方式不同，云端农场不是由教师先讲解知识，而是由学生先发现问题，再寻找解决问题的方法，必要时向教师、专家、网络求助。教师只是一个引导者、点拨者、陪伴者，因为“能力不是教出来的，正如游泳不是老师‘教’会的，而是学生‘学’会的”。

图3 螺旋渐渐式学习流程图

项目引入板块的主题活动是社会调查——“网上了解我国目前食品安全问题的概况;实地调研身边的食品安全问题”。许多学生刚开始不适应，遇到问题第一反应是问老师，“老师这个该怎么弄?”“我没学过啊!”“这样做可以吗?”……如今担任班长的陶乐欣，协助班主任把班级管理得井然有序，但第一次着手社会调查时却手忙脚乱，不知从何下手。“后来老师跟我们一起分析问题的关键节点，指导我们针对每一个问题节点制定解决方案。”正是在这样的反复训练中，学生解决问题的意识和能力得以迅速提高。

承担公司企划任务的学生，需要明确公司的定位，并撰写企业策划书。对初中生来说，这是一项全新的课题，“不仅要学习企业管理相关知识，更重要的是要跟不同小组的同伴沟通交流，要对市场进行准确的分析，要用精炼的语言表达观点。”负责这一课题的小组长侃侃而谈，镇定自若。图4为开会讨论公司企划。

图4 公司企划讨论会

如何把公司和产品推广出去，学生颇费了一番脑筋。为了积累经验，大家协商制定了“班内推广——校内推广——社区推广——网络推广”的分层推广策略。首先在班上召开班会，邀请学校教师担任嘉宾，介绍各小组的成果和经验，并现场烹饪自己种植的蔬菜;然后把经验和成果办成科普报，在学校内宣传;第三是在社区进行问卷调查，依据调查结果制定制作宣传小册子和PPT，并从桌椅、电源、投影仪、笔记本电脑等细节进行了周密准备;最后，建立了企业网站，在淘宝网开设了网上商店，并组建了一个供同好交流的论坛，让“云端农场”名副其实地在互联网上安了家。图5是同学们到社区推广无土栽培技术。

图5青山聚友社区市场推广

与课程目标相配套，在实施课程评价时，教师坚持能力导向，关注学生在学习过程中知识技能、情感态度、价值观、学习方法等方面取得的成绩，侧重态度与能力，以分析性评价为主。

从课堂内到云端上，拓展学习边界

云端农场是一门全新的开放性课程，许多内容超出了教师的能力范围，已经不能单单依靠课堂来解决。这正好是一个鼓励学生利用信息技术主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力的好机会。

学校专门为该课程配备了一间教室，有各种仪器设备，也有电脑和网络，把无限丰富的知识世界引入了有限的教室里。学生有天然的好奇心，一旦对某个问题产生兴趣，他们会想尽办法去了解它、掌握它、解决它，学校需要做的，是拆掉人为设置的学习边界。

无土栽培技术怎么掌握?营养液怎样配置?无土栽培设备的组装及信息技术控制如何实现?这些问题，是横在产品研发面前的拦路虎。然而当学生兴冲冲地奔向互联网，准备借助网络消灭这些拦路虎时，却碰到另一个没有预料到的难题：如何甄别信息的真实性、有效性?

互联网上关于“无土栽培”的信息异常丰富，学生眼花缭乱，不知如何取舍。指导教师适时引导学生掌握网络自主学习的技能，帮助学生提高信息收集整理的能力。随着网络学习经验的不断丰富，学生的自主学习能力也明显提高，自己归纳总结了网络学习的工具和方法，包括搜索引擎、网络图书馆及论坛、下载工具、文献及项目管理软件、在线求助途径等众多内容。

网络不仅提供了现成的知识，而且把许多专家带到了学生面前，其中就包括“中国水培第一人”徐伟忠教授。

云端农场课程强调课内和课外两方面学习的重要性，并注重二者的融会贯通。互联网为学生打开了一个无限丰富的学习资源库，学生通过“云端”(互联网)学习，不仅掌握了课程所需要的具体知识，更重要地是培养了自主学习的意识，提升了自主学习的能力，培养了终身学习的习惯，为适应这个日新月异的信息社会做好了准备。图6为课程学习方式导图。

图6 多元的学习方式

从单学科到多学科，打破知识界限

分科促进了知识的精细化发展，也在某种意义上方便了人类对现实世界的认识。然而长期的分科教学却让很多人忘记了一点：现实世界是不分科的。

分科教学的弊端之一，是造成了学生掌握的知识是割裂的、孤立的，这在学生应用知识解决现实问题时表现尤为明显。基于现实问题而开发的云端农场，综合了生物、物理、化学、政治、信息技术等多个学科知识，尤其注重知识间的横向联系和综合运用。

许多参加课程学习的七年级学生，尚没有学习物理和化学课程，但是在组装设备、配置营养液、检测植物成长环境的过程中，却需要运用相关学科知识。在通过网络自主学习之外，学生还常把物理、化学老师请来做顾问，一起研究遇到的实际问题。正如大家所料，参加过云端农场课程学习的学生，到了八年级、九年级普遍比别的学生更对物理、化学等学科感兴趣，也更容易取得学习的成功。连语文老师也发现，这些学生在表达能力方面更胜一筹，因为他们在七年级已经撰写了几千字的策划书。图7为箱式水培小组研究水培箱结构原理、水土培种植对比组收集白菜种子。

图7-1 箱式水培组       图7-2 水土培对比组

在课程实施初期，所有观察和监测数据全部由人工采集记录在表格中，再定期对数据进行分析。这种做法效率低、耗时长，难以做到实时更新、自动分析、数据共享、远程控制。

能否解决这一问题?没有任何学科可以提供现成的答案。

通过网络，学生了解到Arduino系统可以开发传感器模块，用于采集数据。进一步查阅资料、系统研究后，学生提出了可行性方案，并在网上购买Arduino测控版进行实验。在老师和家长的指导下，学生综合运用多学科知识，最终实现了温度、空气湿度、土壤湿度、PH值、光照度、继电器、手动控制、显示屏8个模块的测控系统稳定工作，并与学校数字化校园平台对接，通过云平台分享监测数据、实验过程。如今，学生在家里就可以精确监测到农作物的生长状况，并远程控制自动喷灌、滴灌等设备。图8为学生通过移动端分享监测数据。

图8 平台分享农场监测数据

这次成功，让学生真切地感受到了“知识的力量”。学生甘恬说，“以前我们是为了学习知识而学习知识，不知道知识到底有什么用。在云端农场我才体会到，语文也好，数学也好，只要融会贯通，综合运用到实际中，就会产生巨大的威力。”图9为农场物联网结构。

图9 基于Arduino模块开发的数据采集及自动喷灌系统

从学校到社会，更新办学模式

在开发云端农场测控系统时，学生曾庆喆的家长被邀请进来，成为学生的校外导师。身为具有多年开发经验的IT工程师，这位家长详细地为学生讲解App开发的基本知识，与大家一起架构产品，并帮助学生反复测试产品，保证了测控系统的顺利开发。

还有许多家长，也不同程度地参与了云端农场课程的实施，有的帮助学生搜集资料，有的指导学生撰写调研报告，有的为学生在自家阳台开辟“菜园”供学生实验……学校有意识地整合家长资源，集中家长智慧，一起为学生健康成长贡献力量。正如负责该课程的李松林老师所说，“家长当中蕴藏着丰富的教育资源，他们可以为校本课程提供更加多元的视角、思路和支持”。

在进行社区推广时，居民纷纷表示，“在阳台种菜能够自耕、自种、自收，不出门就能享受田园乐趣还能收获无害蔬菜，很好!”“以前怕种菜是怕土脏，现在有了水培，又干净又高产，特别想试试。”“学校真不简单，不仅教书还搞这种有利于社会的活动!”面对居民的肯定和赞扬，学生感受到了自己的价值，特别有成就感。

教育，不仅仅是围墙里的事;学生，不仅仅是学习知识的人;学校，绝不能关起门来办。把社会资源引入学校，把学校影响传播到社会，把学生培养成有能力、有爱心、有责任感的公民，不仅是云端农场的课程目标，也是洪山中学的办学追求。

专家点评

云端农场是武汉市洪山中学在“开发校本课程，让学校课程更具有选择性，满足个性化学生的多样化的需求” 理念指导下开发的校本课程，充分体现了信息技术与教育教学深度融合，培养了学生收集信息、处理信息的应用能力，学生信息素养在课程中得到提升。

云端农场校本课程利用教育云，让课程资源链接到更广阔社会空间;通过云空间让学生体验更多样的学习方式，接触更丰富的学习资源、更多的学习同伴、更优质的教师团队，获得更全面的学习体验，驱动学生的综合学习，提升学生的自主学习能力、实践动手能力、创新研究能力、合作交流能力、社会责任感;利用教育云，实现云端教育资源社会共享。

云端农场校本课程改变了知识的呈现方式、学生的学习方式，在试点工作中取得了显著的应用效果和效益，值得学习和推广。

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