AI编程气象站的实战价值

    李笔锋

    摘 要：2006版《江苏省中小学教育技术装备标准》中，小学实验室装备标准将小气象站列入“必配”的装备配备要求。作为实验室建设的重要项目，气象站建设不应成为一种摆设，而应更好地为科学课程和科技活动服务，成为学校科学教育以及科技教育的新课题。

    关键词：实验室建设; 小气象站; 科技教育

    中图分类号：G623.6? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? 文章编号：1006-3315（2020）11-045-001

    如何恰当应用让小气象站成为真正意义上的实验室设施而惠及每一个小学生，教师所要做的既要让小学生清楚小气象站的存在价值，又要让他们学会恰当地利用好小气象站平台。

    一、AI编程气象站的价值存在

    从最初简单的小气象观测站到数字校园环境监测平台的变化，是基于物联网技术的发展而发展的。技术的更新，也带来了操作的变化和操作的智能化。因此，了解AI编程气象站的组成及其功能，成为小学生参与AI编程气象站活动的前提。

    1.AI人工智能物联传感数字校园气象环境监测平台（简稱：AI编程气象站），是专门为了优化校园科技教育环境，提高青少年学生的科技意识，丰富学生的课余生活，增强他们的实际观测能力而开发设计的，同时也为了满足教学的实际需要。在校园里建立环境监测平台不仅使同学们掌握了环境观测的基本方法，更重要的是能够激发同学们学习自然科学的兴趣和热情，了解更多的环境监测科学知识。

    2.数字校园环境监测平台由各种环境监测传感器、数据采集器模块、无线传输模块、服务器软件、大数据云存储和移动终端APP组成，集环境监测数据测量、传输、分析、存储为一体的，具备无人值守、云端大数据分析功能于一体的智能化仪器。

    二、AI编程气象站与科学课程的有机结合

    2017年下半年，一年级开设科学课。到目前为止，一至三年级全部启用新的教材。其中，涉及天气和土壤的具体年级和单元为：苏教版二年级上册第一单元“关心天气”，具体课题为《今天天气怎么样》《天气的影响》《四季的天气》;三年级上册第二单元“研究土壤”，具体课题为《土壤的成分》《土壤的类型》《肥沃的土壤》《保护土壤》;三年级下册第五单元“观测天气”，具体课题为《测量气温》《云量和雨量》《风向和风力》《天气和气候》。

    AI编程气象站观测要素齐全，可测风速、风向、雨量、温度、湿度、气压、光照强度、太阳总辐射、紫外线、粉尘（含PM2.5、PM10）等要素环境监测参数。而低中年级的学生对这些数据不是很敏感，或者说不一定能接受这些概念或者数据。所以智能平台和实验探究的过程要恰当的融合，让这些枯燥的概念和数据慢慢渗透到学生的头脑中，以利于学生形成一定的思维模式。

    气象数据进入科学课程，有助于对学生实验数据的矫正。譬如，指导学生利用温度计测量温度时，利用同步数据和学生实验数据的比较，能更好地指导学生使用温度计。在风向和风力的教学中，利用监测平台的数据，能更好地帮助学生建立方位的概念，也为学生预测风力提供了技术保障。利用平台数据更方便的是可以把一周甚至一个月的数据展示给学生，给学生提供更直接的气温变化、雨量等的轨迹。

    三、AI编程气象站的数据延伸

    AI编程气象站可根据学校实际需求来选择相关的传感器，同时，学校也可以自己增添属于自己的环境监测传感器。譬如，搭载土壤温度、湿度、PH及EC传感器即可实现对校园农场大棚、花房等种植区域实时监测，由于不同的植物对生长环境的温湿度，对土壤的酸碱度及需肥特性不同，因此通过对植物生长环境及土壤状态的监测可以帮助我们实时了解当前环境对植物的影响，并可及时对植物生长环境进行调整，为植物的生长提供一个稳定又适宜的环境。

    同时平台的数据可以提供在服务云端、学校网站、学校公众号等平台。譬如，雾霾天气，通过平台数据查询，可以为学校是否可以让学生到室外参与升旗仪式、课外活动做出决策支持。

    平台的使用与科技活动的有机结合，学校成立气象活动的兴趣小组，利用计算机对AI编程气象站的服务重新编程，可以提升AI编程气象站的活动高度。利用暑期阳光课堂平台渗透AI编程气象站的内容，提高学生参与气象研究的兴趣等等。