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三、課程內容與概要

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(一) 智慧植物工廠課程概述

本課程主要結合冷凍空調、太陽能光電、人工光源、物聯網、植物種植等多 個領域,有關課程基本資料、課程發展立論、課程教學目標及課程核心能力說明 如下:

1. 課程基本資料

修習本課程應具先備能力有基本電學、物理、生物,本課程預計實施在技術 型高中二年級校訂多元選修全學年課程,每學期2 學分。

臺灣教育評論月刊,2020,9(8),頁 22-30

2. 課程發展立論

以學生為主體多元展能為課程設計主軸,有效運用學校現有的軟、硬體教學 環境,強調實務學習技能與理論,跨域整合多個專業領域,包含冷凍空調(溫度、

濕度、空氣氣流的環境控制)、生物(植物生長與種植)、物理(太陽電能、太陽 光能)、資訊(智慧化遠端控制),並融入環境教育、科技教育、資訊教育、能源 教育等議題(國家教育研究院,2019)。

3. 課程教學目標 (1) 認知目標

能組織環境控制、智能控制、植物生長特性等整合概念,建立植物工廠智慧 化之基礎概念。

(2) 技能目標

建立物聯網控制燈光、環境溫濕度、水源灌溉、植物種植等之專業技術,並 具有能適應時代改變之新技術與設備使用之能力。

(3) 情意目標

具備吸收國際趨勢、國家政策、產業發展、相關產業動向之能力,以因應科 技快速變化之發現問題,並試著思考解決辦法之適應能力。

4. 課程核心能力

(1) 智慧植物工廠物聯網基礎架構能力。

(2) 智慧植物工廠環境控制設備基礎實作能力。

(3) 智慧植物工廠內植物種植基礎實作能力。

(二) 課程內容介紹

智慧植物工廠課程為全學年的校訂課程,課程架構如圖2 所示。智慧植物工 廠主要是將植物種植與智慧環境控制做整合,在植物種植需教導植物生長所需的 環境因素等理論,並實際的帶領學生實習有無土壤的植物栽培;智慧環境控制則 透過物聯網的運用技術制植物成長的環境變因,將太陽的電能與光能使用在植物 工廠的設備與植物上,以達成農電共生的目標。

臺灣教育評論月刊,2020,9(8),頁 22-30

圖2 智慧植物工廠課程架構

現針對八大單元主題之內容概述如下:

1. 植物工廠緒論

植物工廠的發展、趨勢與產業動向,引導同學對傳統植物種植與植物工廠差 異進行思考,討論如何讓植物種植科技化,以達成植物的產能穩定、不受限氣候 變遷的影響;緒論為整合性單元,邀請業師協同教學分享植物工廠的產業概況。

2. 物聯網與程式語言

運用物聯網控制影響植物生長之各種因素的設備,首先需學習程式語言之基 礎,學生透過自動灌溉系統的程式的撰寫,以植物工廠實務活動案例中,發現與 解決植物工廠自動化的問題與方法,由資訊科教師教授物聯網的程式設計。

3. 太陽能發電的運用

太陽能發電的電能,提供給植物工廠的設備使用,學習太陽能發電的原理與 其設備的認識與操作,本單元邀請業師協同教學。

4. 環控設備的運用

學習如何運用設備控制環境的溫度、濕度、氣流分佈與空氣品質等,植物工 廠需運用空調相關設備以達到植物生長的最佳條件,為植物工廠設置的重點項 目,由冷凍空調科教師教授環境控制的因素與實作。

臺灣教育評論月刊,2020,9(8),頁 22-30

5. 人工光源的運用

光源是影響植物生長因子的重點之一,植物工廠運用調整人工光源以達成植 物生長的最佳條件,由物理科教師教授光的各項參數與應用。

6. 培養設備的運用

培養液為植物工廠提供植物生長之養分,引導學生了解植物所需之養分,並 提供植物所需,以達成植物生長順利,營養液的部分為植物生長的核心,故邀請 業師協同教學,分享培養液的製作。

7. 環境與植物生長

影響植物生長的環境因子主要有:溫度、濕度、光、風、二氧化碳、土壤水 份、土壤的養分等影響,從各種角度討論植物的生長,引導學生對植物生長的基 本條件初步認識,才能開始討論如何控制植物生長的各種因素,本單元討論多為 物理科內容,由生物科教師教授植物生長的因素。

8. 土壤栽培與無土栽種實務

植物的種植與維護是植物工廠的基礎,引導學生對植物種植的理論與實務的 認識,並實際參與種植與維護的活動。由本校小田園植物種植的門市服務科教師 教授植物栽種技術。

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