人们在养护绿植时，总会碰到两大烦恼：1.外出没人看管，花草缺水干枯；2.分不清每种植物喜水特性，浇水全凭感觉，浇多烂根、浇少枯萎。
而教室、校园里随处摆放着的各式绿植，也会遇到 “无人浇、不会浇” 的养护难题。
带着这个生活疑问，六年1班全体同学，在老师的指导下完整走完调研、研发、造物、展示全流程，亲手打造出 AI 植物识别精准灌溉装置，在跨学科项目学习实践中收获满满成长。
《植物识别精准灌溉》项目并非单一学科实践，是我校科学信息教研组开发的完整大单元项目式课程，由信息科王嘉欣、朱远媚、范文娣、李宣萱、宋志豪与科学科廖亮、伍苏敏教师组建专项教研团队，全程分工备课、分层授课、跟踪指导，最大化发挥跨学科教学优势。全程由同学们自主调研、动手实操、反复打磨，分四大模块完成探索。
同学们走遍校园开展植物搜索，学习二歧分类法，给校内月季、发财树、薄荷、绿萝、多肉、蕨类等植物逐一归类划分。
他们分组设计对照实验，亲手组装土壤湿度检测仪，实地采集多组湿度数据，量化记录每种植物适宜生存的干湿区间，整理出专属校园植物 “浇水档案”。
所有灌溉装置的控水标准，全部来自实地实验得出的真实数据，不再依靠书本理论空想，真正用生物实验为智能设备筑牢科学根基。
、
在信息实践环节，同学们分步攻克智能设备开发全流程：
他们自主拍摄大量绿萝、多肉、薄荷、蕨类植物图片，完成数据集采集；在 Mind + 平台自主训练 AI 图像识别模型，反复调试识别精度；弄懂摄像头初始化、循环识别、结果输出整套程序逻辑，主动思考代码底层原理。
他们独立完成行空板、土壤湿度传感器、水泵、舵机硬件接线，逐行编写自动灌溉控制程序，遇到代码报错、硬件通讯失灵、识别卡顿等问题，反复测试排查，把抽象的编程、物联网闭环控制知识，转化为能自动控水的实体设备。
结合硬件尺寸与使用需求，同学们亲手测量电路板、摄像头、水箱各项参数，手绘结构草图，兼顾摄像头防水防尘、设备拆装便捷、节水循环三大需求。
每个人独立完成 3D 建模绘图，反复修改外壳、水箱、支架模型，调整弧度、卡扣、导流槽结构，再通过 3D 打印产出实体外壳，平衡工程实用性与外观美感，全程自主完成从图纸到实物的工程设计。
李宣萱、宋志豪老师
《3D建模——摄像头防护外壳设计》
同学们梳理整套项目研发脉络，从植物调研、AI 模型训练、硬件搭建到 3D 结构设计，多角度讲解自研装置。
王嘉欣老师
《植物识别精准灌溉项目成果推介会》
整套大单元实践彻底打破学科界限，同学们不再分开死记生物、编程、工程知识，而是调动多学科思维，亲手解决校园绿植养护的真实难题，综合探究、动手实操、逻辑表达、问题解决能力同步得到锻炼。
同学们自主研发的四大科创装置均以 AI 植物识别与土壤湿度传感智能灌溉功能为核心基础，依托跨学科知识实现差异化创新：第1组智灌宝主打轻量化便携基础灌溉；第2组万物联聚焦物联网云端远程管控；第3组创新手动/自动双模操控；第4组旋转舵机实现多盆绿植分仓精准浇灌。四款设备覆盖家庭、教室、多盆栽植等不同使用场景，完整展现了从科学调研、编程开发到 3D 结构设计的全流程跨学科实践成果。
功能设计：依托科学课植物喜水性数据搭建 AI 识别系统，可识别四种绿植并匹配专属湿度阈值，缺水自动灌溉，增设物理按键实现植物切换重识别，屏幕可视化展示运行数据，融合生物知识与编程控制逻辑。
外观设计：结合科学节水要求打造双仓分体结构，植物仓镂空防积水；线路规整，体积小巧便于教室、家庭摆放。
功能设计：双行空板搭配云端 MQTT 通讯，融合科学植物养护数据与物联网技术，AI 识别匹配灌溉标准，支持远程查看土壤湿度、遥控水泵启停，实现跨空间智能养护。
外观设计：遵循科学水循环理念设计双水箱回收溢水结构，兼顾线路收纳、结构稳固与简约视觉效果。
功能设计：结合学生实操养护需求，设计手动、自动双模式联动系统，以科学实验湿度数值为阈值实现自动控水，程序增设模式互锁防误触，同步可视化展示土壤干湿状态。
外观设计：采用撞色创意造型，设计斜面导流水箱，积水自动回流循环，兼顾防水安全、节水环保与美学设计。
功能设计：舵机旋转扫描多仓位植株，AI 识别匹配不同植物需水标准，分仓差异化灌溉，整合科学植物分类知识与舵机控制、图像识别编程技术。
外观设计：模块化卡扣式分体结构，分储水箱、独立种植仓、主机仓，闭环水路；可同时分区管控多盆绿植，组装牢固、拆装方便。
推介展示结束后，开放展台自由体验，同学们向到场师生演示自研设备：现场测试 AI 识别速度、自动控水逻辑、云端远程操控、多盆分仓浇灌等功能，手把手讲解设计思路与制作过程。 与此同时，收到不同视角的建议，也看到其他小组作品的亮点，互相学习优化创意。
日本新潟大学教授来我校进行教育教学交流，与同学们一起近距离观察各组装置，并给予好评。
同学们以 “我欣赏、我建议、我好奇” 为标准开展自主互评，从植物科学逻辑、技术创新点、设备实用度、外观结构四个维度互相提问。面对大家的疑问，同学们结合自己做实验、写代码、建模的亲身经历，用课堂所学知识现场解答，在一问一答中拓宽跨学科思考角度，发现作品可优化的方向。
各科老师结合作品给出专业点评，同学们也从中收获改进思路：
重点点评各组 AI 识别算法与整体功能逻辑，表扬学生能够熟练运用课堂所学训练植物识别模型，针对不同绿植自主匹配差异化灌溉参数；同时赞许同学们主动攻克代码报错、硬件通讯故障等技术难题，灵活结合生活痛点设计自动控水、远程联动等实用功能，创新思维与编程实操能力远超预期。
聚焦装置外观与结构设计进行点评，大力夸赞学生不惧 3D 建模、打印组装的多重难点，自主测量元器件尺寸、反复修改模型图纸，兼顾防水、节水、稳固性多重需求，自主设计出分层水箱、摄像头支架、模块化外壳等创意结构；小小年纪便能平衡工程实用性与外观美感，充分展现出色的空间思维与动手智慧。
从综合表达与课堂思辨角度予以表扬，首先肯定各小组推介逻辑完整、表达自信流畅，能清晰串联植物科学、编程、工程设计多维度知识讲解作品；同时高度认可台下观摩学生的互评表现，同学们提问有理有据，能精准从植物习性、节水逻辑、技术优化等角度提出建设性思考，充分体现大单元跨学科学习带来的综合思辨提升。
现场设置四大科创专项奖项：最牛技术奖、最优设计奖、最强推介奖、最佳创意奖。
凭借两个月自主调研、编程、建模、组装打磨出的作品，多个小组斩获荣誉，这份奖项是对同学们全程自主探究、坚持不懈解决难题的最好认可。
整场项目从调研到成品落地，每个人都收获了课本之外的成长，大家也纷纷分享自己的真实感悟：
如果只学科学，我们只会知道植物需要多少水；只学编程，又不懂浇水标准。多亏科学老师教我们记录植物湿度数据，信息老师带我们调试 AI 代码，两位老师一起帮我们梳理逻辑，才做出这款能精准识花浇水的装置。遇到识别卡顿的难题，老师们利用课后时间分批指导我们优化程序，特别感谢老师们耐心陪伴。
远程云端控制是最大难点，我们和老师提出想做远程控制功能后，嘉欣老师引导我们去了解MQTT和SIOT原理，并给我们逐行讲解如何修改程序，在调试出问题时不断帮助我们优化修改程序。在设计外观时，廖亮老师提醒我们可以结合水循环设计双水箱结构，节约用水，这让我们突然有了很多灵感。跨学科课程的融合我觉得非常有必要，多学科老师分工带我们攻克不同难关，这次跨学科学习让我明白，解决生活问题需要融合多种知识。
我们真的没想过能够把这个作品完整做出来，因为这对于我们来说是完全陌生的知识。不管是植物的喜水性，还是编程，甚至是建模，每一步都非常有难度。感谢科学老师帮我们确定合理浇水区间，信息老师解决按键程序错乱问题，外观老师指导我们修改 3D 水箱导流结构，没有各科老师协同指导，我们很难完成双模灌溉装置。所以我觉得大单元跨学科项目学习让我们收获良多，很感谢学校为我们提供设备，还为我们提供这么好的教学环境，让我们把想法真是落地！
一开始在远媚老师的课上，老师问我们想做出什么功能的智能灌溉系统，我当时就想做一个有多仓位的能够植物识别的智能灌溉系统。这个难度真的挺大的，我们遇到很多困难，但我们坚持下来了。舵机不匹配、水泵出水失控、屏幕排版混乱，一连串难题都是老师们利用午休、课后时间陪伴我们反复调试。从校园植物调查到模型训练、3D 打印，多学科老师全程分层授课，让我们完整走完一套科创研发流程。这次能够把作品做出来我们都感到非常有成就感！
四款作品各有亮点，我觉得非常敬佩，他们竟然能在两个月内做出这么棒的作品。也非常感谢南奥的老师们，他们不只教课本知识，还带着我们把两门学科内容结合起来做发明。听完分享我也有了新创意，希望后续在老师指导下，设计制作出更多能够解决生活难题的作品。
这场《植物识别精准灌溉》跨学科大单元实践，是同学们全员自主调研、自主研发、自主展示的科创实践。他们跳出单一课本，以植物科学为基础，用 AI、物联网数字技术搭建功能，靠 3D 工程设计落地实体作品，全程主动探索、动手创造，真正做到学以致用。
相信未来他们也会带着本次项目积累的探究经验，继续参与更多跨学科科创实践，持续挖掘生活中的创新点，用自己的思考与双手，打造更多绿色智能小发明，在科创实践中不断成长。
推荐阅读
我为什么搬家到南奥 | 给孩子一个带着走的能力，而不是背不动的书包
