东篱种菜小农家匠人情怀伴长大<br/>——校园景观化有机蔬菜种植的实践和研究

东篱种菜小农家匠人情怀伴长大
——校园景观化有机蔬菜种植的实践和研究

2019-08-22昆明市第三中学张海渝老师创新实验室团队

奥秘(创新大赛) 2019年8期

昆明市第三中学张海渝老师创新实验室团队

张海渝康实张明宇

一、活动背景

习近平总书记对生态文明建设曾做出重要指示强调，生态文明建设是“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局的重要内容。各地区各部门要切实贯彻新发展理念，树立“绿水青山就是金山银山”的强烈意识，努力走向社会主义生态文明新时代。习总书记强调，要加快推动绿色、循环、低碳发展，形成节约资源、保护环境的生产生活方式，着力解决生态环境方面突出问题，让人民群众不断感受到生态环境的改善。各级党委、政府及各有关方面要把生态文明建设作为一项重要任务，扎实工作、合力攻坚，坚持不懈、务求实效，切实把党中央关于生态文明建设的决策部署落到实处，为建设美丽中国、维护全球生态安全做出更大贡献。

“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”昆明市第三中学自建校以来，一直以科技创新活动作为学校教育的特色，从最初的学生课外科技兴趣小组活动，到现在全面实施的科技教育办学特色，到构建学校科技教育特色文化，我们的追寻之路艰辛而执着。在科技教育的传承与积累中，学校大力倡导学生热爱创新，获得通过创新实现自我人生价值的体验。教科室多年来强调科技教育从课外渗透到课内，逐渐实现常规化、周期化、模式化，建立了一支业务过硬科技教师队伍，使科技教育做到了有定期课表、有专职老师、有固定教材、有固定场地、有一定影响；科技活动与科技教育不再局限于部分学生和课外活动，而成为整个学校与每位教师、每位学生都息息相关的命题。我们与各教研组一起研究，利用学科特点开展科技活动，在众多学科老师们的辛勤耕耘下，更多的孩子们寻找到了挖掘自己潜力、发展创新技能的空间和舞台，学生朝着更富个性、更有实践性、更富创造性的方向发展。

《高中生物新课程标准》设计面向全体学生，着眼于学生全面发展和终身发展的需要，促进学生有个性地发展。在多年的实践研究中，我们领会到，科技特色成为学校特色应该是全体师生参与科技教育活动，达到科技教育普及化。由此，针对学生不同的年龄特点，提出不同要求，开设不同的教学内容。这样，使各年级既相互并列又各有自己的侧重点，既体现连续性又相互独立，体现了不同年级段不同的学习特征，加强了科技教育的针对性、科学性和普及性。搬迁呈贡后，作为生物老师，我们一直设想：利用池塘边坡，结合校园绿化格局，建立学生参与管理，独具特色的园艺化生物种植园，既能美化校园，营造学校优美的环境，又能成为生物教学和为实验提供原材料的基地，让学生掌握一门实践技术，体现中央号召的匠人情怀，同时实现爱校教育。于是，为了得到学校领导的支持申请到经费，我们开始了各种工作室的申请和打造，得到学校同意和认可。

（一）建设生物种植园地的主旨

1.新课程标准要求生物学科要注重与现实生活的联系和进行探究性学习。

《高中生物新课程标准》设计面向全体学生，着眼于学生全面发展和终身发展的需要，促进学生有个性地发展。《标准》特别强调生物学科要注重与现实生活的联系，注重使学生在现实生活的背景中学习生物学，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或做出相关的个人决策。生物种植园地的建设与实践就是试图通过让学生主动参与解决实际生活中的具体种植问题，学会一门技术，同时深入理解生物学的一些核心概念，比如光合作用原理、呼吸作用原理、渗透吸水和蒸腾作用的原理，不同矿质元素对植物生长的影响等。《标准》倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力。种植园地能为一些生物探究活动，比如向光性实验、杂交实验、光合作用和呼吸作用实验、植物生长受外界因素影响等提供素材和可操作的空间。

2.种植园地的建设能为生物教师的专业成长提供一个平台。

生物教师虽然掌握有较多的理论知识，但是往往缺乏实践操作的经验和机会。如果能有丰富的实践操作经验，在讲解很多生物学知识时将更加游刃有余，具有说服力。通过种植园地的建设，教师可以具体熟悉选种、育苗、移栽和养护等种植技术，可以充分地将理论和实践相结合，提升教师的专业知识，帮助教师的专业成长。

3.为生物教学和实验提供原材料的基地和可操作的空间。

生物教学中常常用到一些材料，比如天竺葵、豌豆、玉米等植物，露天生长的植物体更能满足教学的要求，校园中的种植园可以直接为教学提供观察的原材料。此外种植园地还能为一些探究活动，比如向光性实验、杂交实验、光合作用和呼吸作用实验、植物生长受外界因素影响等提供素材和可操作的空间。过去，由于受场地限制以及现代教育技术的发展，很多实践操作都直接由电脑模拟完成，使得生物学习中学生严重缺乏进行实践操作和实体观察的机会。通过种植园地的建设可以成为生物教学和实验提供原材料的基地和可操作的空间。

4.传授学生基础种植技术，获得一门生活技能。

通过实践操作，工作室的成员研究植物种植的基础技术，同时为学生提供操作的机会，传授给学生种植的基础技术，如选种、育苗、移栽和养护等技术，实现和课本显著差异化的教学，让学生掌握一门技术，解决生活中的一些实际问题，也培养学生热爱生活的情怀。

5.学生参与学习和管理的独具特色的生物园地。

省内外很多中学均有生物种植园地，但是这些学校的生物园地主要是通过后勤的园艺师傅来进行管理和维护的，昆三中呈贡校区生物种植园地的建设中前期主要想通过园艺专家指导和我校教师配合，学生参与学习种植技术，调动学生的积极性，让学生有计划、分步骤地进行种植、管理和维护，后期将交给学生，以社团为背景全程进行管理，同时完成一些探究活动，比如向光性实验、杂交实验、光合作用和呼吸作用实验、植物生长受外界因素影响等。

6.美化校园进行环境教育和爱校教育的重要途径。

通过学生积极参与种植园地的建设，在其中体会热爱环境、保护生态系统的重要性。由于学生能有效地参与实践，也就激发了他们学习的热情，对母校的热爱油然而生，所以说种植园地的建设是环境教育和爱校教育的重要途径。

（二）活动的对象、人数和需求分析

面向全校师生6 0 0 0 余人。景观在校园正门一侧围园而建，市民和家长在校园外也可以欣赏和关注；校内师生可以将其作为休闲娱乐、摄影观测的好去处。配套的多肉植物园区、观赏植物园区尤其可能成为校园地标性风景，利于缓解学习压力、解压放松。

（三）活动的材料准备

学校规划用地、结合池塘边坡地形，将整个种植园地先分割成3 2 小块种植地，每一块种植地分别种植不同颜色和形状的蔬菜、花卉等农作物，按照园艺设计成具有一定的景观性，和校园的绿化相适宜。分割好的每一块小块种植地都相对独立，既方便管理，能有效控制水肥和虫害，又能种植不同的植物，满足景观上的层次感和色彩化。每一小块种植地面积为2.0m×1.2m=2.4m2，用25cm高的红色防腐木围挡起来，便于土壤管理、水肥保持和防止病虫害蔓延，32小块种植地合计总面积为76.8m2。

购买工具、肥料和种子，在实验场地和室内环境进行试种。

（四）活动的重难点分析

活动核心重点内容是着眼培养核心素养，打造学生实践活动基地。

难点一方面是生物基地日常管护和人力劳力保障投入；另一方面在于学生探究方案的开发，比如本项目除了能形成一定的景观，还能通过学生社团自主管理和参与，完成以下几个方面的探究课题。

1.探究利用校园资源制作有机肥改良实验场地土壤。

不同于市场化的有机蔬菜种植，实验室研究种植的有机蔬菜可以更加严格按照有机种植规程，在不使用任何化学合成的农药、化肥的情况下，遵循自然物质循环和能量流动的规律和生态学原理，采取一系列可持续发展的农业技术，协调种植平衡，进行病虫害防治，维持一个小型生态系统持续稳定。

学生可以收集校园中可以利用的有机肥制作资源，比如将之前种植蔬菜时留于土壤中的根茎叶、落叶、园艺修剪下的枝条、剪草等进行粉碎和发酵处理制成有机肥，实现小范围内的物质循环和物质再利用，让学生切身体会到环境保护和有机种植的现实意义。

2.探究露天有机蔬菜种植过程中病虫害的防治。

由于不采用农药，露天种植的蔬菜短时间内就很容易遭受病虫害的侵袭，这也是农业生产中需要研究的重大课题。有机蔬菜种植过程中发现病虫害，可以引导学生观察、捕捉、鉴定害病虫的种类，然后查阅资料搜寻解决的方法，尝试针对不同的病害虫，设计不同的探究实验，采取不同的方法生态诱捕或消灭病虫害，解决有机化种植过程中遇到的典型问题。

3.探究植物组织培养的试管苗实现露天种植的移栽技术。

我校建有高规格的植物组织培养生物技术实验室，配备有无菌操作台、高压蒸汽灭菌锅、磁力搅拌器、半自动蒸馏装置、恒温光照培养箱，数码影像采集设备，前期自2015年开始、利用特色课程“植物组织培养”，开展了学生活动。但是培养的试管苗如何从培养室培养基移到室外土壤，能否适应环境而进行生长是学生一直想探究的问题。项目建立的实践场所可以为学生探究如何采取合适的技术手段让试管苗从无菌培养逐渐过渡到土壤有菌种植提供实践平台。

4.有机种植和常规种植对蔬菜产量和品质的不同影响。

目前我国食品安全和环境污染问题日益严重，有机蔬菜的种植越来越成为有机农业领域的热点研究方向。有机种植由于不采用农药和化肥，必然导致生长速度下降和产量下降。对于蔬菜产量有多大影响、品质有多少提高是人们关心的话题。种植区内选取样地对马铃薯、生菜、辣椒等蔬菜进行有机种植和常规种植对照实验。通过产量检测、产品外在品质评价，产品使用评价综合得到实验结果。

5.探究有机蔬菜的保鲜储存。

利用收获后的有机蔬菜，尝试在一般家庭条件下，探索各种蔬菜保鲜储存方法的效果和成本，可以和同种非有机蔬菜进行对比，找出最适合特定品种有机蔬菜的保鲜储存方法和条件，为部分有机蔬菜编制保鲜储存的相关说明书。

（五）活动的时间周期估测

预计1年内完成初期规划，后期再做多层次多元化设计规划。

二、活动可行性分析

（一）完整的园艺资材和技术支持

昆三中地处呈贡区，距离学校仅5km的斗南为全国知名的花卉和蔬菜种植基地，有完整的农资供应链，能为种植实验室的建设和维护提供全方位的保障。无论是园艺设施、还是种子、种苗、有机肥，均可以大量供给，并可以提供完整的技术服务。参与教师具有极大的热情和丰富的教学经验，还有校园中经验丰富的园艺师傅和外聘专家做指导，能保证实验室有效地开展工作。

（二）先期成功的探索实践

教师和学生已通过半年实践，利用我校校内的攀登工作室平台，借助种植箱种植了多批蔬菜，同时在池塘边坡用地上种植了太空南瓜和玉米等植物用于科学实验，为下一步扩大规模和进行生态生理学方面的探究实验，积累了一定的经验。同时借助特色课程“植物组织培养获取试管苗”，积累了一定的利用细胞全能性无性繁殖植物体的经验，大大鼓舞了师生进一步探索创新的热情。

（三）学校的大力支持

昆三中搬迁呈贡后，校园面积极大地扩大，为实验室的建立提供了空间。经学校批准，规划池塘边坡约200m2的绿化带作为蔬菜种植实验室的建设基地，若有实际需要还可以向四周或者屋顶扩展。学校还为实验室建立的先期论证和初步探索提供了人员和资金的支持。

（四）农村生源比例增加，选题符合学生的兴趣

我校目前来自农村地区的生源近1/3，这些学生本身就对种植有一定的经验。一些技术问题也可以较好地向父母咨询和沟通。种植实验室的建立，贴近他们的生活，有利于发挥农村学生的特长，还能带动其他学生积极参与，学生有浓厚的兴趣，选题符合学生的发展和心理需求。

三、活动规划和设计

（一）项目指导教师组成情况

项目的教师团队由9名教师组成，研究生学历的占70%，1名特级教师，2名高级教师，均有指导学生参加科技创新活动的经历，为本项目的科学开展，提供了良好的平台。此外，借助这些教师，可以和高校以及科研机构搭建很好的沟通渠道，为项目的开展提供技术支持。

（二）项目场地和配套情况

经学校讨论批准，将池塘边坡上的池塘边坡约200m2的绿化带作为蔬菜种植实验室的建设基地，若有实际需要还可以向四周扩展。

学校还为实验室建立的先期论证和初步探索提供了资金支持。通过校内的攀登工作室平台，先后向本项目提供了近8000元的费用，购买了近40套园艺耕作工具。若项目申报成功，学校将根据有关规定，根据预算，进行资金配套。

校园池塘实景

根据实景设计的种植园地手绘图

预计的近景实景效果

每一小块种植地结构示意手绘图

（三）项目开展学生参与形式

社团是我校开展科技活动最重要的组织，蝶翼社、未宇社等社团具有多年开展科技活动的工作经验，在学生中具有较大的影响力，能号召较多学生参与到项目实践活动中来。昆三中采取住校制，学生在校园中有较多的课余时间可以参与实验室的建设和管理。昆三中种植实验室的建设中前期主要想通过园艺专家指导和我校教师配合，学生参与学习种植技术，调动学生的积极性，让学生有计划、分步骤地进行种植、管理和维护，后期将交给学生，以社团为背景全程参与管理，完成探究活动。

（四）立体设计：观花观叶观果

立体种植就是指充分利用立体空间的一种种植（养殖）方式，简单的例子就是“稻-萍-鱼”种养结合。广义来说立体种植也可以理解成充分利用时间、空间等多方面种植（养殖）条件来实现优质、高产、高效、节能、环保的农业种养模式。立体农业的模式是以立体农业定义为出发点，合理利用自然资源、生物资源和人类生产技能，实现由物种、层次、能量循环、物质转化和技术等要素组成的立体模式的优化。构成立体农业模式的基本单元是物种结构（多物种组合）、空间结构（多层次配置）、时间结构（时序排列）、食物链结构（物质循环）和技术结构（配套技术）。我们的校园立体农业主要模式可以参考丘陵山地和庭院立体农业综合利用模式。

四、活动设计内容

（一）工作计划

第一阶段（2016年7月-2016年9月）：参与教师统一思想、准备材料申报项目。查阅相关资料、聘请有关专家进行专业指导，同时利用现有条件完成育苗和种植的初步探索工作。

第二阶段（2016年10月-2016年12月）：组织学生完成。

①研究如何利用校园资源制作有机肥改良实验场地土壤。

②选择合适的植物，用植物组织培养试管苗，为露天移栽种植提供材料。

第三阶段（2017年1月-4月）：组织学生完成。

①研究和指导学生栽培，扩大种植规模。

②完成病虫害防治探究的初步实验。

③完成植物组织培养试管苗的露天移栽实验。

第四阶段（2017年5月-7月）：组织学生。

①总结种植过程中病虫害防治的探究活动。

②对收获的蔬菜进行保鲜技术的探索。

③有机种植和常规种植对蔬菜产量和品质差异的影响。

④期间推荐优秀学生参加创新赛。

第五阶段（2017年8月-9月）：总结汇报。

（二）预期目标及社会、经济效益

学生的创新能力得到大幅提升，分析研究能力、科学研究能力进一步提升。通过项目，让学生学会关注生活，获得一门实用的专业技能。

本项目可以把课本知识与实践活动相结合。对于提升教育教学质量有较大帮助。

1.预期目标

2016年12月：初步筹建昆三中景观化有机蔬菜种植的实践研究实验室。

2017年12月：建成景观化有机蔬菜种植创新实验室，培养出一批对蔬菜种植有浓厚兴趣、熟悉种植技术的学生，开展探究实验，总结汇报。

2018年以后：持续发展，完善研究并推广。

2.社会效益

带动兄弟学校建立有机蔬菜种植实验室/园地并进行校园有机生态蔬菜种植技术的普及，发挥科技创新实验室的带头作用。

进一步提升昆三中优美的校园环境和科学教育的品质，为青少年科技创新树立良好的形象。

3.经济效益

为高、初中部开展生物学实验，提供场地和材料，节约学校购买材料的经费。

五、科学探究设计的主要内容

（一）研究有机蔬菜种植中的育苗、移栽、养护等技术，同时通过学生参与，让学生掌握这些技术。

（二）研究如何在自然条件下做到有机化种植，在不使用任何化学合成的农药、化肥，以及基因工程生物及其产物的条件下，做到既要保证植物正常生长，又要防止病虫害发生，在一个小生态系统中维持物质循环和能量流动。

（三）研究如何根据季节和植物的叶形、颜色、生长特点进行色彩与形状的搭配，建立独具特色的景观化种植实验室，和优美的学校绿化相协调。

（四）研究结合课本实验和其他课外活动方案，开展植物向光性、外界条件对植物生长的影响、遗传杂交等生态学和生理学实验。

六、初期实践体验

（一）他山之石，可以攻玉。

2017年7月，在罗丽萍老师的建议和支持下，以“景观化有机蔬菜种植的实践和研究”为题申报昆明市青少年创新实验室，同时聘请云南师范大学的桑林老师做专业指导，听取意见和讲座，并参观了由桑老师主持的昆明市重点推广并获得世界农业和园艺金奖的“天空农场”，以获得申报创想的思路，增加申报的成功率。

（二）触类旁通，配套微观组培。

（三）安装防腐木框，对地块进行分割。

（四）铺垫材料、填入有机土，并进行堆沃发酵处理、覆盖地膜。

（五）种植前的规划。

七、整体预期：独有的科技活动特色

（一）景观化的实验室

这个实验室是露天的实验室，不仅用于种植蔬菜，而且要将实验室的园地形成一道风景，结合校园优美的绿化格局，根据季节和植物的叶形、颜色、生长特点进行色彩与形状的搭配，建立独具特色的景观化种植实验室，美化校园，提升学校的环境品质。

（二）有机化种植

不同于市场化的有机蔬菜种植，实验室研究种植的有机蔬菜可以更加严格按照有机种植规程，禁止使用任何化学合成的农药、化肥，以及基因工程生物及其产物，而是遵循自然物质循环和能量流动的规律和生态学原理，采取一系列可持续发展的农业技术，协调种植平衡，进行病虫害防治，维持一个小型生态系统持续稳定，让学生切身体会到环境保护和有机种植的现实意义。我们的亮点就是要区别于普通的开荒或劳技，能给学生带来更有科技含量和知识运用的体验感受。

（三）学生主体参与学习和管理的实验室

省内外很多中学均有类似的种植实验室或园地。但是这些学校的种植实验室或园地主要是通过后勤的园艺师傅和生物实验室老师来进行管理和维护的。昆三中采取住校制，学生在校园中有较多的课余时间可以参与实验室的建设和管理。昆三中种植实验室的建设中前期主要想通过园艺专家指导和我校教师配合，学生参与学习种植技术，调动学生的积极性，让学生有计划、分步骤地进行种植、管理和维护，后期将交给学生，以社团为背景全程进行管理，同时完成一些探究活动，比如向光性实验、杂交实验、光合作用和呼吸作用实验、植物生长受外界因素影响等。

（四）提倡匠人情怀，进行与课本差异化的教学，传授学生一门实用技术，获得专业技能

虽然昆三中是重点高中，但是学生依然可以通过实践操作，研究有机蔬菜的种植技术，如选种、育苗、移栽和养护等技术，实现和课本显著差异化的教学，让学生掌握一门实用技术，获得专业技能，解决生活中的一些实际问题，也培养学生热爱生活的情怀。

另外，我校倡导陪伴式成长，孩子们特别是高中学生大多数时间都和我们共度，很多工作繁忙的家长甚至租房使孩子成为留守对象。出于对生物天然的喜爱和对科学的兴趣，很多学生自发地加入我们的生物学社、积极参与到动植物养殖中来，一定程度上缓解了思乡、思亲的情绪，并由此产生对养殖小宠物、小花小草的情感寄托，也有助于提升个人情趣、缓解学习压力。

八、可能存在的难点问题

（一）实验室的工作要有连续性

本实验室要出成果，需要老师和参加活动的同学投入较多时间进行蔬菜的种植和管理，尤其是后期需要精心管理才能让实验室长久发展下去。这对组织工作和工作态度都提出了较高要求。

改进措施：

（1）完善相关管理措施，实行专人管理负责制。安排专人辅导学生，利用社团进行实验室的管理和维护。

（2）学生以社团形式，分组完成实验室中种植地块的管理和维护任务，各小组之间有协作，更有竞争，激发学生的参与意识。

（3）有统一的目标和相对一致的种植、管理和维护操作规程。动。

（二）学生时间问题

现在的中学生学习任务非常繁重，制约着科技创新研究活动的参与。

改进措施：

（1）我校是住宿制学校，学生有较多的饭后课余时间，中午12:20-1:30和下午6:00-7:30这两段时间可以充分利用起来，进行种植、管理和维护的操作。

（2）利用学校选修课、每周二团队活动时间开展活

（3）鼓励学生自发地利用休息时间组织活动，学校积极鼓励老师参与指导。

（三）经费问题

实验室的建立需要购买园艺工具、灌溉设施、生长监控设施等。为了有效防止虫害侵袭种植的地块，需要进行分隔，土壤需要有机化处理，景观化需要园艺装饰和美化，尤其是后期为了维持生态平衡，地块上种植的蔬菜需要轮作，长期维护需要消耗不少种子、种苗和有机肥，有机蔬菜的指标检测需要购买基础检测设备，探究实验需要完善设备，这些都需要资金支持。

改进措施：

（1）学校自筹部分资金，申请企业赞助。

（2）申请科技局及青科中心等给予项目资金支持。

（3）合理高效使用资金，避免浪费。

（四）技术问题

在实验室的建设和操作过程中，中学生的主要困难是不熟悉有机蔬菜种植技术、植物生长特点以及如何防止病虫害。

改进措施：

通过师生互动，以及校外园艺专家和校内园艺师傅让学生逐步掌握蔬菜等植物的种植技术，如何进行有机化处理和防止病虫害的处理，在实践中熟悉植物的生长特点，同时为进一步开展植物生理学和生态学实验打下基础。