第二十三章食品、可持续发展和科学素养？ 丹麦视角下的学校青少年应用水上乐器的机遇与挑战
23.4 调查结果和讨论
从第一项研究中，调查结果表明，采用新的教学方式并纳入现代技术的愿景可被视为影响学校转型进程的一个优势。 然而，这一进程需要一些关键的、实际的和理论上的考虑才能实施该系统，以使其成功和长期可持续。 从用户的角度来看，一些积极的问题包括在生物学、数学、科学等领域的广泛应用。 减少污染和有效利用资源；系统设置的灵活性，例如屋顶；生产（有机类\ *）双产品（鱼类和植物食品）。 潜在的限制包括时间限制、缺乏财政资源以及需要频繁的护理和维护（\ * 在欧盟，现行立法规定，只有在土壤中种植的植物产品才可被视为 “有机”。 情况并非如此，例如在美国，那里的水生产产品可以有机种植并合法地作为有机产品销售。） 从第二项研究 (b) 项可行性研究中，研究的经验表明，学习概念、总体理念和教学方法完全符合教育课程以及学校已经计划在可持续性领域开展的项目。 经验表明，这种教学需要提前仔细规划。 此外，将服务学习、大学研究、小型企业和学习工作人员纳入非正式项目和创新网络的知识三角方法，是组织这项工作的一种富有成效的方式。 此外，该倡议得到市政当局的支持，市政当局将创业精神和创新学习方法视为重要目标。 第三项研究 (c)，即 EgBG 研究，表明该学校是支持性的，并且已经购买了新的传感器来测量 pH 值、温度、COSub2/Sub 和溶解氧（DO）。 因此，由于教学人员已经做好充分准备，以数字方式收集数据，因此可以尽量减少新的培训努力。 在项目启动时，学校已经计划使用传感器测量硝酸盐和氨，因为教学的基本概念是增加与氮循环有关的知识、技能和能力。 由于邻近的学校已经有了这样一个 AP 系统的启动和运行，因此学校很容易接受了创造水生技术并将其应用于教学中的想法。 ** 感谢 ** 感谢哥本哈根市布拉加德学校的生物教师梅特和其他，感谢 Lilja Gunnarsdottir 和赫斯特德伦德学校的老师，以及来自阿尔伯茨隆市自然中心的英格克里斯滕森。 还感谢奥尔堡大学综合食品研究的学生 Viktor Toth 提供了来自 EgBG 研究的数据。 也感谢托马斯·西科拉和凯瑟琳·布雷达尔从综合食品研究，参加了实地工作。 还感谢哥本哈根 Bioteket 公司的所有者兼首席执行官拉塞·安东尼·卡尔森，为 GBG 计划的开发提供了组件和指导。
· Aquaponics Food Production Systems23.3 方法
在本章中，使用了三个数据来源，包括：(a) 关于学校教育机会的探索性研究（Bosire 等人，2016 年），(b) 在教师中进行的可行性研究（Bosire 和 Sikora 2017），以及 (c) EgBG 研究（Toth 和 Mikkelsen 2018）。 第一项研究 (a) 是为了探讨利用水上乐器作为教育工具的机遇和挑战而进行的。 这项研究旨在调查在学校教学中使用水生生物学在多大程度上是有意义的。 收集了三次 (N = 3) 次独立定性访谈的数据。 举报人是：(1) 一名小学从事自然科学教学的生物教师；(2) 一名顾问企业家，也是水生专家；(3) 一名本地水生生物农民。 数据分析程序受到未来的研讨会方法（Jungk 和 Müllert 1987）的启发，导致根据批评、幻想和策略三个类别进行分类和评估。 在第二项研究报告 (b) 中，在哥本哈根市内的 Blågaard 公立学校与两名生物教师和一名物理教师合作，并得到学校行政部门的批准，进行了一项可行性研究。 当地的水生生物农民和专家也参加了会议。 利用简单的自己动手 (DIY) 食品生产系统和现成部件，开发了一个低成本的水上教学设施。 这种设计和施工的想法是为了说明这种技术可以很容易地使用，它不仅适用于先进的城市发展，而且还有可能在当地学校等谦卑环境中用作科学教学工具。 由于学校的预算有限，总体目标是以低成本完成该项目，并在现有课程的要求内仔细调整该系统。 在第三项研究 (c) 中，在改进版的水生系统中增加了一个数字组件，并引入了 eGbG。 EGBG 是一个基于简单水上乐器的学习计划，旨在在青少年中创造学习见解。 该方案的特别重点是在城市教授可持续粮食生产的原则, 同时促进信息和通信技术学习. 该计划的教学方法旨在展示如何利用传感器和反馈机制控制、操纵和自我调节诸如水生生物系统。 这是通过 Arduino 等数字接口连接测量温度、pH 值和营养素平衡的传感器来完成的。 EGBG 开发了一个简单的城市农业工具，基于学校学习包，学生可以在生物学课程中学习这种技术。 通过研究传感器的工作原理，他们有能力了解如何将信息和通信技术集成起来监测和控制活生物系统。 EGBG 教育计划既可用于以 ICT 为主题的跨学科课程，也可用于生物学、物理学和化学科。 EGBG 的组成部分是针对学校环境开发的低成本水生系统，如前所述。 其中一些关键元素由 Bioteket 提供，该公司是一家以环境技术为重点的社会和文化职责的公司。 Bioteket 提供一系列研讨会和活动，让哥本哈根市民有机会获得可持续城市生活的经验。 装配是在公司的技术监督下完成的。 根据国家课程，小学信息和通信技术不是作为一门独立的课程，而是以横向方式，跨越若干科目。 因此，将智能控制和基于传感器的控制与生物系统结合起来，对于这一要求似乎很简单。 城市农业技术需要一个带有多种传感器的监测系统，因为维持一个系统的平衡需要连续测量温度、pH 值等。为了满足这一要求，Aalborg 大学是阿尔伯茨隆德市立学校和企业生物科技 开发过程被配置为行动研究研究，其中数据与开发过程一起收集。
· Aquaponics Food Production Systems23.2 概念基础
通过教育努力支持粮食系统的可持续发展可望是一项很好的投资，因为学童是未来的决策者和生产者。 据 Shephard (2008 年) 称，教育工作者，特别是高等教育工作者传统上侧重于认知学习领域，而没有把重点放在初等教育上。 我们认为，在小学一级使用适当的学习工具可以成为促成社会长期积极变革的重要支柱。 这些都可以通过替代学习和教学方法来实现，而不同于杜威（1997 年）在其工作经验和教育中开创的 “边干边学” 和 “体验式学习” 等传统演绎方法。 在我们的研究工作中，我们提出了一种课外维度视角，我们通过深入感情领域来增加学生的学习成果，侧重于兴趣、态度、欣赏、价值观、改变行为和情绪设置或偏见（Shephard 等人，2015 年）。 实用的水上乐园有望为教育提供一个基于问题的亲身学习工具。 学习案例都基于服务学习（SL）的理念，即学生利用学术知识来满足社区需求，以及知识三角（教育、研究和创新），后者是奥尔堡大学（米克尔森和 Justesen）综合食品研究（IFS）课程教学的一部分。(2015 年)。 IFS 还使用基于问题的学习 (PBL)，在这种学习方法中，学习方式是处理开放式问题而没有绝对正确答案的问题，以及 SL 方法。 SL 是一种教学方法，植根于 PBL 以及体验式学习方法（McKay-Nesbitt 等人，2012 年）。 通过 SL 方法，学生可以根据当地社区的需求、愿望和要求参与项目。 最近对改革教育做法和战略的兴趣使水产学的使用成为教育环境中的一个重要组成部分。 此外，广泛使用诱导性方法，如 PBL 和基于学科的学习 (伍德 2003 年：阿姆斯特朗 2008) 以及体验式学习 (Beard 2010；McKay-Nesbitt 等人, 2012 年)，其中日常生活问题和问题被用来为学习过程提供信息。 这些概念都有利于水上乐园教学。 此外，SL 的想法符合水族教学概念和最近丹麦学校改革（丹麦教育部 2014 年），这些改革提出了如何整合课程的实践和理论方面的指导方针。 虽然有几个水生系统可以由制造商和/或由顾问设计的定制系统提供，但水生技术原则上相当简单。 因此，学生可以很好地理解这些基本原则，学生可以使用从基础到复杂的一系列材料和方法来设计、构建和监控系统。 基于这一前提，水生技术是一种非常适合知识三角方法的技术。 通过在知识三角的三个方面，即教育、研究和创新之间建立联系，教育可以得到加强。 关于如何利用实用教育工具实施可持续性教育的创新思维，导致教育家走向水产学：一种食品生产方法，基本上是两个成熟学科的共生融合 —— 再循环水产养殖和水栽学在一个生产系统中，在那里活鱼为植物生产提供营养物质。 在哥本哈根的一所小学设立了一个简单的水生系统单元，如图 23.1 所示。 图中描述了一些基本组件，并简要说明了其工作原理：一个简单的水族馆，通过适当的设计，鱼缸中的水保持在恒定的高度，从而保持鱼类的舒适度。 通过从位于生长床下方的水槽中抽取一些作用，含有鱼类废物的多余水通过植物生长床循环循环，那里有细菌和其他微生物。 ！ ** 图 23.1** 水生学习和实验模型。 图示显示了设置，包括观赏鱼缸和用于测量整个系统平衡的监控装置。 最后一部分是学生学习目标的核心。 （图片：由利雅·贡纳斯多蒂尔提供）
· Aquaponics Food Production Systems23.1 导言
可持续的粮食生产和消费是重要的社会挑战。 人口增长、可耕地稀少以及城市化都是这一领域的重要因素，导致人们对新的可持续粮食生产技术的兴趣日益增加，这些技术不一定局限于海洋或农村环境。 Aquaponics 是这些技术之一，已经得到越来越多的关注，特别是，因为它可以很容易地应用于城市环境。 这些新技术，包括水上乐器，也为所有年龄段的人提供了新的学习工具，但它对在校的年轻人尤其具有吸引力。 本章将介绍在大哥本哈根地区教育环境中开发和测试的教育成长蓝与绿色 (GBG) 计划的研究结果。 其他研究还表明，似乎有可能在学校广泛的学术学科中利用水生生产作为学习可持续粮食生产的关键途径，因为它可以很容易地纳入现有的教育课程。 一些研究已经审查了在教育背景下应用水生动物学的情况。 Graber 等人（2014 年）研究了水生学作为城市地区食品生产方法的潜力，在科学课上教授七年级学生的可持续性问题。 这个概念背后的想法是通过将鱼类和植物种植相结合，向学生介绍和培训 “系统思维”。 Junge 等人（2014 年）表明，学生有系统的思维能力得到了显著提高。 这项研究还建议，学生在群体社会学习的基础上发展更大的团队合作技能。 然而，除了这些例子之外，水产学文献相对有限，现有的大多数文章都侧重于这些系统的技术方面。 本章试图通过探索将水生技术融入学校学习的机会来填补这一知识空白，并发现一些限制因素和机会。 本章借鉴了三个经验实例，在大哥本哈根地区的小学环境中应用了水果学。 这包括一项关于学校教育机会的探索性研究（Bosire 等人，2016 年），在教师中进行的可行性研究（Bosire 和 Sikora 2017），以及一项教育成长蓝色和绿色研究（托特和米克尔森 2018）的第一部分的见解。 因此，本章的目的是介绍和讨论丹麦的一所小学使用水生生物学的教育性水上乐园干预措施，并讨论如何将理论付诸实践。 本章讨论了水产学有助于促进在学校环境中学生更深入地了解城市可持续粮食生产的潜力，以及通过增加自我调节的数字感知来创造数字扫盲的潜力和维护工具，即 eGBG 工具。
· Aquaponics Food Production Systems