开源大师兄校园智慧农业系统项目作品

作者：苗斌（宝鸡高新第三小学）​

前言

随着2022年4月21日新课标的发布，义务教育阶段劳动教育与信息科技教育从综合实践活动中分离，颁布了独立的课程标准，在本次课程标准修订中我们能看到，主旨是跨学科学习，信息科技课程标准中更是明确面向未来的核心素养目标，如何落实这样的信息素养目标需要我们每个学科老师深入思考。结合本校校本校情设计开发出更加接地气的课程内容。在信息科技课程标准中的跨学科案例给了一个基于物联网的校园气象站项目，据此我们借助开源大师兄生态及技术支持，结合我校在信息科技学科的探索，以更好的落地开展跨学科学习任务为目标，设计开发跨学科学习项目--校园智慧农业系统。

开课条件&项目设计

目前我校已开展了相关的劳动教育课程内容，校园内有专用的种植田地，用于开展相关的种植劳动课程；根据科学技术的发展，开展劳动教育不应该只停留在传统的劳动和种植活动中，而更应该思考未来的农业发展趋势将会是什么样子？培养一种面向未来的新式职业农民，为了达成这一目标，在本次项目中我们充分调研最新农业技术应用，我们发现在一些高端的种植园中都会将科技融入到农业种植中，提高农业生产效率，更加科学和便捷；作为校园劳动教育开展场所，我们更加应该将这些新的技术和科技引入到校园劳动教育中，扩宽学生视野，同时加入一些种植过程中的参数监测，不仅完成了种植，同时收集了植物生长过程中的各类环境参数，可进行种植的对比试验，让学生对科学种植有更加直观的认知，因此我们设计开发这样的课程内容。

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结合我校种植园的地理位置和植物生长过程中的一些影响因素，我们充分考虑未来劳动教育的应用场景，在本项目中设计了环境光线监测、环境温湿度监测和土壤湿度监测4个主要参数，这些参数可用于在劳动教育开展过程中进行环境因素对于植物生长影响的研究，基于物联网技术，实现这些参数的远程查看，可将所生成的二维码分享给家长和学生，学生和家长可实时了解植物生长过程中的环境参数，方便学生进行记录，为种植过程中的数据提供了有力保障，同时考虑到植物生长过程中浇水的需求，设计了远程浇水的功能，方便对植物进行浇水，本项目中设计的浇水系统为喷灌系统，通过对不同区块独立进行控制，教师或学生通过手机、电脑实现远程浇水功能，让孩子对于物联网技术在农业种植中的应用有了更加深刻的认识。​

实践过程

本项目式课程内容不仅完成了劳动教育的目标，同时将信息、劳动、综合实践、科学等多个学生进行了融合，是一次真正的跨学科学习案例；在后期项目落地过程中，将带领社团学生与老师一起进行种植园设备部署活动，让孩子们在解决真实问题中应用学科知识，解决真实问题。

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<小程序界面>

<系统控制箱>

用PZstudio编写的大师兄程序：

①初始化

②设置网络连接网络

③获取数据并发送至服务器

④屏幕中实时显示数据

⑤获取按钮数据控制电磁阀开关

Openblock小程序编写部分：

本次项目通过使用Openblock进行开发，平台网址为：​​http://mlzone.areyeshot.com/testing/index.html。​​

根据小程序界面中的各个功能，结合状态机编程的思想，可将不同的任务分别安排给不同的状态机来实现，使程序的逻辑结构更加清晰，构建图谱如下图所示：

<图谱结构>

新建不同的状态机，不同状态机完成不同的任务，Main作为整个系统的主状态机，对其他状态机进行控制，监测端状态机主要用于进行云端数据监测，UI状态机主要完成界面显示，控制端状态机主要完成电磁阀控制任务。如下图所示：

①建立不同状态机

主状态机中启动其他状态机，并将相关变量信息发送给不同的状态机，部分程序如下图所示：

②启动状态机并发送相关消息

监测端状态机，在初始状态时接收由主状态机发送来的消息，在监测状态中实时监测云端变量消息，程序如下图所示：

③初始状态程序

④监测状态程序

UI状态机中，主要进行相关界面的显示任务，并接收由监测端发送来的数据，不同的功能分别通过不同的函数来实现。部分程序如下图所示：

⑤Ui状态机部分程序

电磁阀按钮控制状态机程序，各个不同的按钮只是位置不同，其他程序结构相同，此处只给出一个按钮程序，程序如下图所示：

⑥初始化状态程序

通过获取按钮点击时的坐标信息，判断此时点击的是否为对应的按钮，推送云变量消息，并给发送广播消息，UI状态机接收到后改变按钮的状态，程序如下图所示：

⑦控制状态程序