讓花兒自己喝水
——中小學(xué)生環(huán)境科普活動的實踐探索

上海市寶山區(qū)青少年科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)站 沈曉勤

水是萬物之源，是構(gòu)成生物機體、維持生命特征的重要物質(zhì)。家庭觀賞花卉大部分為草本植物，雖然對水的需求量因種類和季節(jié)而異，但都是要喝水的?，F(xiàn)代家庭生活追求健康、環(huán)保，室內(nèi)花卉幾乎成為每個城市家庭的特殊成員。上班族能夠按周期給花澆水的時間難以保障，尤其是節(jié)假日外出，最擔心的就是解決這些家庭成員在家的喝水問題。本文旨在掌握自動控制水分輸送的基本原理和不同方式，實現(xiàn)讓花兒減少養(yǎng)護、四季常青的目標，借此拓展自然知識，同時提高學(xué)生的思考能力、實踐能力。

第一階段：調(diào)查研究

1.工作原理

通過網(wǎng)絡(luò)，探索自動澆水花盆中蘊含的科學(xué)現(xiàn)象，了解基本工作原理、實現(xiàn)過程，以及控制澆水水量的方法，收集各類自動澆水花盆的示意圖。雖然自動澆水花盆形態(tài)和方法各異，但主要有三種形式：一是在普通的花盆里分層，利用毛細現(xiàn)象實現(xiàn)自動澆水；二是通過管道連接外置密閉盛水容器，利用虹吸現(xiàn)象實現(xiàn)自動澆水；三是利用重力和杠桿原理控制水量和澆水時間。通過觀察比較，不難發(fā)現(xiàn)這三種具有代表性的自動澆水花盆都有一個共同點：通過儲水容器儲存一定供給周期的水，再通過一定的方式使植物能夠在較為合適的時間吸收適量的水分。

2.存在問題

調(diào)查當前市面上常見的自動澆水花盆，研究分析花盆優(yōu)點、使用缺陷，以及使用者潛在的其他需求。本文以學(xué)校教室生物角內(nèi)不同生長習(xí)性植物的供水為問題實踐，為便于在各班生物角大范圍實施推廣，選擇在結(jié)構(gòu)相對簡單、通用性較強的自動澆水花盆基礎(chǔ)上進行優(yōu)化改進?；ㄅ璺譃樯舷聝蓪?，上層為植物生長區(qū)，下層為儲水供水區(qū)。

3.植物習(xí)性

了解常見盆栽植物對水、土壤、光照的喜好需求，將類似的植物進行分類養(yǎng)護，以開展實驗。首先選擇比較常見且具有代表性的五種植物進行觀察，主要為：擬石蓮屬植物昂斯諾、瓦葦屬多肉植物草燈玉露、常春藤、金邊吊蘭、文竹。五種植物的習(xí)性進行了如下整理：

第二階段：優(yōu)化改良

1.集思廣益

對比自動澆水花盆養(yǎng)殖相比原生長環(huán)境存在的缺點，對花盆提出設(shè)計意見，思考讓花盆更適合植物的生長需要。擬通過實驗，一是驗證上述植物是否適合使用自動澆水花盆，二是改良自動澆水花盆的設(shè)計，使植物生長得更好。

了解簡易自動澆水花盆的制作方法。在外瓶設(shè)計上，自制簡易自動澆水花盆可就地取材，采用透明塑料瓶，半徑比較容易統(tǒng)一、水量清晰可見。也可采用餅干筒等類似的透明材質(zhì)作為外盆。在內(nèi)盆的設(shè)計上，可采用瓶子的上半部分，為增強自動澆水花盆的吸水性和透氣性，可購置漏網(wǎng)狀內(nèi)盆。

2.設(shè)計優(yōu)化

選擇設(shè)計對象，明確設(shè)計思路與要點，并繪制設(shè)計圖。經(jīng)小組討論，提出優(yōu)化意見。分別將上述生長狀況接近的植物置于不同的自動澆水花盆里，通過分組對比實驗，設(shè)計出適合不同習(xí)性植物的自動澆水花盆。

主要的設(shè)計思路為：在透明的一次性餅干筒上放置口徑合適的盆形濾網(wǎng)，作為內(nèi)盆，并通過棉線將水輸送到植物的根部。為了滿足不同植物的習(xí)性，采用了三種規(guī)格的濾網(wǎng)、兩種不同規(guī)格的棉線、三種不同類型的一級土壤。通過觀察花兒的生長情況，提出改進意見。

3.制作樣盆

根據(jù)設(shè)計圖，盡可能采用常見的材料制作樣盆模型，記錄使用材質(zhì)、規(guī)格等相關(guān)數(shù)據(jù)，針對不同植物制作培育土壤、種植對應(yīng)植物，放置于適宜的環(huán)境中。另外，選擇了一組采用水培對比，以顆粒物作為固定，正式開始實驗。

第三階段：實驗對比

1.設(shè)計實驗

對采用不同設(shè)計花盆的同一植物進行觀察記錄，比較生長情況，探究原因，提出設(shè)計改進意見。

2.整合修改

總結(jié)花盆設(shè)計的成功經(jīng)驗與存在的問題，商討改進方案，并實驗驗證。經(jīng)過兩個月的種植，在沒有添加任何肥料和營養(yǎng)液的境況下，植物長勢良好。常春藤、金邊吊蘭和文竹的變化較為明顯，葉片明顯變多。而兩種多肉植物雖然未發(fā)生顯著變化，但葉子比較飽滿、整體狀態(tài)很好。通過對比實驗發(fā)現(xiàn)：喜濕潤的植物采用較粗的棉線、中等深度的自動澆水花盆效果更好；多肉植物采用水培的方式會更飽。隨著實驗時間的增加，植物的習(xí)性對花盆不同的要求將會體現(xiàn)的更加明顯。

由于實驗季節(jié)、實驗周期、實驗樣本等限制，上述設(shè)計方案需進一步實驗驗證及優(yōu)化。

3.撰寫說明

針對不同習(xí)性植物的自動澆水花盆設(shè)計方案進行最終的繪制設(shè)計，并輔以文字說明，以便推廣。

第四階段：成果總結(jié)

通過五個月的簡易自動澆水花盆的設(shè)計制作活動，學(xué)生的收獲累累碩果。

一是通過自動澆水花盆的成功設(shè)計、實施及推廣，學(xué)校室內(nèi)的綠植養(yǎng)護更加方便、換水澆水次數(shù)明顯減少，且植物的生長更加良好，保障和美化了室內(nèi)健康環(huán)境，顯著降低了綠植維護成本。

二是學(xué)生對毛細、虹吸等科學(xué)現(xiàn)象，杠桿、重力作用等物理原理，以及植物的向光性、向水性等生物特性，有了切身體驗和感性認識，對熱愛自然、激發(fā)自然科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣起到了潛移默化的作用。

三是通過對比實驗和科學(xué)實踐，初步掌握了驗證問題的方法，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)研究的意識，鍛煉了嚴謹治學(xué)的精神，為樹立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度、養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣奠定了一定基礎(chǔ)。

四是在提出問題、思考問題、解決問題的過程中，學(xué)生的信息獲取、匯總、甄別、分析、運用的能力得到大幅提升。參與活動的學(xué)生思維變得更加活躍，主動觀察事物、發(fā)現(xiàn)問題、推理思考等實際實踐能力更強。

五是學(xué)生的團隊協(xié)作意識、動手能力、溝通能力、環(huán)保意識等綜合素質(zhì)得到了很好的提升，為參加其他科學(xué)實踐、社會實踐都提供了基礎(chǔ)能力準備，使得這一活動更有意義。