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第二十二章水上乐器作为教育工具

1. 22.1 导言

   Original publication 2019 · 首次发布于 FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Aquaponics 不仅是一种前瞻性的食品生产技术，它还促进了科学知识，并为从小学开始在各级教育中教授自然科学（生命科学和物理科学）提供了一个非常好的工具（霍夫斯特特，2007 年，2008 年，巴默特和阿尔宾，祖伯比勒等人，2010 年；容格等人，2014 年）升入职业教育（鲍曼 2014 年；佩罗西 2016 年）和大学一级（Graber 等人，2014 年）。

   水上乐园课堂模型系统提供了多种丰富科学、技术、工程和数学（STEM）课程的方法。 “实际操作" 方法还有助于体验式学习，即通过体验学习的过程，更确切地说，是个人直接经验的 "含义" 过程 (Kolb 1984)。 因此，Aquaponics 可以成为学习者学习 STEM 内容的一种愉快而有效的方式。 它还可用于教授商业和经济学等科目，解决可持续发展、环境科学、农业、粮食系统和卫生等问题（Hart 等人，2013 年）。

   一个基本的水上乐器可以轻松和廉价地构建。 万维网是一个有关如何从各种组件构建 Aquaponics 的视频示例和说明的存储库，从而产生了一系列不同的尺寸和设置。 最近对一个这样的微水生物原型的调查显示，尽管它很小，但它可以模仿一个全尺寸的单元，它是一个有效的教学工具，对环境影响相对较低（Maucheli 等人，2018 年）。 然而，在教室中实施水上乐器并非没有挑战。 Hart 等人 (2013 年) 报告说，技术困难、缺乏经验和知识以及假期的维持都可能对教师在教育中使用水疗设施构成重大障碍，教师不感兴趣也可能是一个关键因素（Graham 等人，2005 年；Hart 等人，2014 年）。 另一方面，Clayborn 等人（2017 年）表明，许多教育工作者愿意在课堂上融入水肺学习，特别是在提供额外的激励措施（例如动手经验）时。

   Wardlow 等人（2002 年）调查了教师对水生单元作为教室系统的看法，并说明了一个可以轻松构建的原型单元。 所有教师都强烈认为，在课堂上引入一个水上学校对学生是鼓舞人心的，并导致学生和教师之间的更大互动，从而有助于就科学问题展开对话。 另一方面，还不清楚教师和学生究竟是如何利用水上乐器和教学材料的。 因此，评估水产课程对实现学生课程目标的影响所需的信息仍然缺乏。 在一项关于在美国教育中使用水生动物的调查 (Genello 等人.

   2015 年），受访者表示，水生学通常被用来教授科目，而这些课程更多地专注于 STEM 主题。 小学和中学的水上乐学教育以科学为重点，以项目为导向，主要面向年龄较大的学生，而大学和大学的水上乐园通常规模较大，纳入课程的程度较少。 诸如食品系统和环境科学等跨学科科目在学院和大学使用水生学教授的频率比在学校更频繁，因为学校的重点往往是单一学科，如化学或生物学。 有趣的是，只有少数职业和技术学校使用水生学来教授水上乐器以外的其他科目。 这表明，对于这些教育工作者来说，水产学是一个独立的主题，而不是解决 STEM 或食品系统主题的工具（Genello 等人，2015 年）。

   虽然上文提到的研究报告说，水生学具有鼓励利用实验和实践学习的潜力，但它们没有评估水生学对学习结果的影响。 Junge 等人（2014 年）评估了水生学作为在课堂上促进系统思维的一种工具。 作者报告说，13-14 岁的学生 (瑞士七年级) 在测试前到测试后的所有指数中都显示出在统计学上显著增加，以评估他们的系统思维能力。 然而，由于学生对系统思维没有任何知识，而且由于没有对照组，作者得出结论认为，需要进行补充测试，以评估与其他教学工具相比，水肺学是否具有额外的好处。 Schneller 等人（2015 年）在研究中解决了这一问题，他发现，与 17 岁的对照组相比，10-11 岁学生的环境知识分数有显著进步。 此外，当被问及其教学偏好时，大多数学生表示他们更喜欢实践体验教学，如水上乐器或水耕学。 大多数学生还与家人讨论了课程，解释了水培和水培学的工作原理。 这一观察延伸了这样一个信念，即使用水上乐器学（和水培）实践学习不仅对教师和学生产生了刺激性的影响，而且还可以促进代际学习。

   本章的目的是概述不同国家的案例研究所说明的在不同级别教育课程中实施水语学的可能战略。 根据对其中一些案例研究进行的评估，我们试图回答水壶是否履行其作为教育工具的承诺的问题。

2. 22.2 在课程中实施水上乐园的一般情景

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   在学校中引进水上乐器可能是一种愿望，但在许多国家，小学和中学设有严格的课程，其学习目标必须在每个学年结束时达到。 通常，这些目标称为成绩条件或成果能力，是针对具体课程的，由教育当局确定的。 因此，这需要一个深思熟虑的战略，以便在学校课程中成功地引进水上乐器。 相比之下，学院和大学有更多的自由制定自己的课程。

   ！ 图片-3

   ** 图 22.1** 水上乐园可以通过提供在适当的教育和培训过程中培养关键能力来实现各种目标或利益相关者。 （2014 年格雷伯等人修改后）

   22.2.1 哪些类型的水上乐器适合教育？

   有, 如上所述, 在网络上描述和说明了许多水上乐器. 也可以购买套件，或者交付和安装完整的系统。 然而，建立一个水上乐园本身就是一个宝贵的教育经验，而且它不是传送到课堂现成的，这增加了它的教学价值。

   水上乐园可以解决各种目标或利益相关者（图 22.1）。 为了实现所有这些目标, 系统的组成部分必须满足各种要求 (表 22.1). 在选择适合某一特定机构的水疗设施和教育目标的基础上，应当对其设施和教育目标进行现实评估。

   Maucieri 等人（2018 年）提出了根据不同设计原则对水生物进行一般分类。 虽然一个系统可以同时实现若干目标，包括绿化和装饰、社会互动和粮食生产，但在这里，我们假设主要目标是教育。 如果我们遵循 Maucii 等人（2018 年）的分类，该分类按照几个类别（利益相关者，大小）对水生生物进行分类，则会出现几种不同的选择选择合适的水生动物（表 22.2）。 任何决定都必须在现有预算范围内作出，尽管有可能以非常低的成本建造一个系统。

   ** 表 22.1** 三类教育水上乐器的一般要求

   表 沙特 tr 类 = "标题” /th 日 预搜索（基本和应用） /th 日 高等教育 p (理学士、理学硕士、博士) /th 日 社会附加值：教育（初等和中等）、职业培训、交流、健康福利 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” TDD 访问 td PP 良好的访问日常工作和监测， /td td 对日常工作和监控有良好的访问权限；为团体提供良好的访问 /td td 为组提供良好访问权限 /td /tr tr 类 = "偶数” 电子大小/TD td 为潜在的商业农场扩大规模（取决于作物） /td td 可预先选择的尺寸，可以很好地了解不同种植选项 /td td 可预先使用的大小，以获得良好的概述 /td /tr tr 类 = "奇数” TD/TD 建设 td PeaSy 改造服务 /td td 农民重塑 /td td 主要是商业现成元素 /td /tr tr 类 = "偶数” TDD 气候控制 td 高级 /td td 基本 /td td 基本 /td /tr tr 类 = "奇数” TD的生产方法的多种性/td td P变量根据当前研究项目提供/sup /td td p-可变-高：从基本（系统演示）到切削刃 p (研究) /td td PHigh：从基础（系统演示）到尖端（潜力演示） /td /tr tr 类 = "偶数” TDD 回收，闭环系统 /td td 量化重要性：改善生态足迹，从而降低成本 /td td 定量和质量的重要性 /td td 质量的重要性：生态原理的演示 /td /tr tr 类 = "奇数” TD从可再生来源提供能源/td td 量化重要性：改善生态足迹，从而降低成本 /td td 定量和质量的重要性 /td td 质量的重要性：生态原理的演示 /td /tr tr 类 = "偶数” 排水收集、处理和使用 /td td 量化重要性：改善生态足迹，从而降低成本 /td td 定量和质量的重要性 /td td 质量的重要性：生态原理的演示 /td /tr /tbody /表格

   在格雷伯等人后修改 (2014 年)

   Sup/sup 允许测试不同的设置

   从最先进的水平（与专业蔬菜种植者和养鱼者的现行做法保持一致）到尖端（测试创新的生产方法）

   在安装水上乐器之前需要提出的其他问题包括

   -什么大小的系统可以选择？ 该系统的规模很可能会随学生的年龄而增加：幼儿园系统较小，高中系统较大。

   -系统放在哪里？ 微型系统 (表 22.2) 可以放在教室里. 然而，非常小的系统（表 22.2）需要更多的空间，或许需要建造一个温室来容纳这些系统。

   -系统是临时功能还是永久性功能？ 如果它将成为一个永久性的功能，谁会在假期期间负责系统？ 如果这将是一个临时性的特点，该机构可以考虑向职员或学生中的水族馆借用水族馆，他们也可以就鱼类养殖提供建议。

   ** 表 22.2** 不同设计方案适用于教育水上乐器。 绿色表示最合适的选项，黄色选项不适合，而红色选项不适合大多数情况下

   ！

   超大/超广（鱼类密度大多低于 10 公斤/msup3/SUP，并允许在生长床中综合使用污泥）。

   SUP/ 超密集型（鱼类密度需要额外的污泥分离；但是，污泥必须单独处理）。

   SUP/ 超闭环（“耦合” 系统）：在水培成分之后，水回收到水产养殖部分。

   SUPPEN 循环或管道末端（“分离” 系统）：在水培成分之后，水不是或仅部分回收到水产养殖部分。

   -鱼会被收获吗？ 应始终遵守动物福利，并根据动物保护法进行杀害（欧洲联盟理事会 1998 年）。 孩子们可能有问题在杀害和吃一个活生的动物，这类似于多莉（从电影发现尼莫）。 如果鱼不会被收获，那么金鱼或锦鲤是一个不错的选择。

   -植物会被收获和吃掉吗？ 如果是，则需要准备使用农产品的建议。 如果没有，那么考虑使用观赏植物而不是。

   22.2.2 如何嵌入水族乐器作为教学工具？

   与传统的单一学科科学实验相比，含有活鱼和植物的水生生物显然提供了长期参与的潜力。 虽然这是进步和持续的体验式学习的明显资产，但有人指出，从长远来看，维护教师的利益和提供学习材料是在学校课程中成功纳入水生学习的关键挑战 (Hart 等人，2013 年；Clayborn 等人)。

   理想的情况是，模型水上乐园应该嵌入不同的班级，以便于实现特定课程的教育目标。 最明显的主题是促进对自然循环、废物回收和环境保护的了解。 然而，水上乐器也可用于其他科目，如艺术、社会科学和经济学。 下面的例子 22.1、22.2、22.3、22.4、22.5、22.6 和 22.7 中所讨论的例子提供了一个深入的了解，这些例子对水上乐器在教育领域的多功能性。

   主动水上乐器可用于不同时间段的教学，因此有不同的情况：

   (a) 在一个学期内，每周 1 至 2 个课程（8-12 周）（见例 22.1 和 22.3）

   (b) 作为一项半至一天的教育活动 (见例 22.4)

   (c) 作为连续 2-5 天的科学周或项目周（见示例 22.2）

   (d) 作为一项课外活动，在一个为期 10 至 15 周的学期内

   (e) 作为整个学校的永久性功能，从而为几个班级提供了一个重点 "对话片" 和学习/研究设施 (见例 22.5 和 22.6，Graber 等人，2014 年)

3. 22.3 小学水上乐器

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   根据国际标准教育分类 (教科文组织-UIS 2012)，国际教育分类第一级 (前 6 年) 的初等教育 (或美式英语初等教育) 通常是正规教育的第一阶段。 它为 5-12 岁的儿童提供了对数学、科学、生物学、识字、历史、地理、艺术和音乐等各种科目的基本理解。 因此，它旨在为学习和理解核心知识领域以及个人和社会发展奠定坚实的基础。 它侧重于在基本复杂程度上进行学习，而且几乎没有专业化。 教育活动往往以综合方式组织, 而不是提供具体科目的教学.

   国际教育分类二级（再三年）的教育目标是为终身学习和人类发展奠定基础，从而使教育系统能够扩大进一步的教育机会。 这一级别的课程通常围绕着更加面向主题的课程组织.

   根据联合国儿童基金会 (联合国儿童基金会 2018)，向儿童提供初等教育有许多积极影响，包括提高环境意识。

   在小学年龄，儿童对自然世界的丰富但天真的理解可以建立起来，从而培养他们对科学概念的理解。 与此同时，儿童需要经过精心安排的经验，同时考虑到他们以前的知识、教师的教学支持，以及在较长时间内持续参与同一套想法的机会（Duschl 等人，2007 年）。 提供持续和持续参与的一种方式可以是建立、管理和维护水上乐器。

   ！

   图 22.2 (a) 艾兰斯布罗学校的开幕式, (b) 艾兰斯布罗的简单水上乐器, (c) 老年学生观察 “再循环书”, (d) 年轻学生在艺术课期间建立的模式

   向小学生介绍水上乐器的主要建议如下：

   -低技术和强大的课堂系统有利于教师和学生的参与，对这一阶段的教育最有效（例 22.1，图 22.2b）。 -生产力不是一个中心问题，但表明自然规律（营养物质循环，能量流动，人口动态和生态系统内的相互作用）是。 因此，需要作出充分努力，编写学习材料，以实现课程的目标。 -从教育的角度来看，了解水生生物中的化学、物理和自然过程，尽管是通过试验和错误，但比实现一个完美运行的系统更重要。 -包括各种各样的活动：绘画植物和动物，保持课堂日志，测量水质，监测鱼类（大小，重量和健康），喂鱼，烹饪农产品，角色扮演，写作，散文，诗歌和歌曲。

   ** 实例 22.1 小学艾兰斯布罗斯科拉水上乐器 (瑞典) **

   为期 10 个月的项目是 FP6 “玩水” 项目的一部分，在 9 月份举行了开幕式（图 22.2a），并在暑假前结束。 几位老师和约 90 至 100 名 9 至 12 岁的学生参与了这个项目，他们对这个项目非常热情。 学校使用现成的材料创建了两个简单的桌面系统，包括水族馆、鱼类和植物（图 22.2b）。 在学习活动开始之前，学生们填写了一份调查问卷（见评估部分），然后在学期结束时重复调查。 学生们介绍了水鱼类学后，种植了该系统，并填充了鱼类。

   每个水族馆都有一本被称为 “再循环书” 的日记。 学生每天做了关于系统的笔记（图 22.2c）。 他们记录了 pH 值，温度，硝酸盐和亚硝酸盐浓度，植物的长度，鱼的活性，以及他们在系统中加入食物和水的时间。 他们还提出了图纸，并描述了任何重大事件，其中发生。

   在学校不同的班级，然后有不同的星期，他们接管了系统的日常责任. 年轻的学生照顾一个系统，而年龄较大的儿童使用第二个系统。

   水生单元用于教学不同科目。 年轻的学生通过构建水生动物的纸板模型，用管子，水泵，鱼和植物（图 22.2d）的重新循环的概念。 他们还从事绘画、戏剧和音乐工作，以提高他们对植物和鱼类之间的关系的认识。

   大学生在《再循环手册》中收集了关于 pH 值、温度、硝酸盐、亚硝酸盐等变化的信息。 他们追求不同的主题，例如：(一) 从全球角度看水循环；(二) 房屋内的日常用水；(三) 水的不同外表、气味和口味；(四) 鱼生物学和生态学；(五) 其他生态再循环系统；(六) 水对水的重要性全球范围。 他们还教育年轻的学生，例如说明再循环系统，或展示小型实验。

   关于评估，见 第 22.8.1.2 节和他们的杰贝拉赫学院的老师参观了苏黎世应用科学大学（ZHAW）的韦登斯维尔校区，一名本科生在该校准备了一个为期两天的关于水的重要性的课程（图 22.6）。 通过调查表（活动前和活动后）评估了学习进展情况。

   第一天：/u

   -欢迎地址，课程安排说明。 -知识测试（学生了解水产养殖，回收，植物营养，生态系统等） -“系统” 的概念通过简单的类比用锤子作为系统的一个例子解释（锤子是由两部分：手柄和头部。 如果零件分离，锤子就无法正常工作。 所以，锤子不仅仅是其部分的总和，它是一个系统。） -教学单元之前对系统理解的评估：什么是系统？ 填写空白文本。 -水生动物和生态系统介绍。 学生们学习什么是生态系统，并理解单个系统被集成到生态系统中。 -参观示范水上乐器（图 22.3a）。 -扩大知识：蛋白质在食品中的重要性。 讨论并填写空白文本。 -扩大知识：封闭式水循环的好处（讨论并填写工作表）。 -实际工作：建设两个简单的水生物，添加植物（罗勒），测量亚硝酸盐和 pH 值。 -罗非鱼的基础知识（Niloticus）和罗勒，_ocimum _ 生物学。 -水的全球重要性 (角色扮演游戏, 工作表). -时间问题。

   第二天：/u

   -为什么需要节约用水？ 有多少人因缺乏饮用水而丧生？ （数学任务）。 -测量水族馆中的 pH 值和亚硝酸盐含量。 学生学习如何进行水上测试，以及值表示什么。 -回答重复问题 (纸牌游戏奖励, 工作表). -实际工作：将罗非鱼从水族馆转移到水上乐园。 喂鱼 填写鱼类观察表。 -绘制一张海报，解释重要术语（图 22.3b）• 学习单元的最终知识测试和评估（另见 第 22.8.1.3 节

   ！

   ** 图 22.3 (a) ** 格贝拉赫学院六年级学生参观苏黎世应用科学大学（瑞士韦登斯维尔）示范水上乐器。 (b) 由同一学生设计的海报，解释水上乐器的基本知识

4. 22.4 中学水上乐器

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   根据国际教育分类分类 (教科文组织-UIS2012)，中等教育在初等教育的基础上提供学习和教育活动，为第一次进入劳动力市场以及中等后非高等教育和高等教育做好准备。 广义而言，中等教育旨在提供中等复杂程度的学习。

   在初等教育一级，学生主要针对水生生物学和过程的观察和描述性练习，而中学的学生可以接受理解动态过程的教育。 Aquaponics 提高了复杂性，并促进了系统思维（Junge 等人，2014 年）。

   ** 示例 22.3 瑞士文法学校的一个学期课程 **

   霍夫斯特特（霍夫斯特特 2008 年）在苏黎世的一所文法学校（德语：体育馆）实施了水生教学单元，并测试了将水生学融入教学对系统思维产生积极影响的假设（Osimitz 2000）。 瑞士的体育馆学生属于高于平均水平的一部分：他们的成绩非常好，被用于自主工作，并在不同的问题上表现出一贯的能力和一般的兴趣。 参加了三个七年级班级，共有 68 名学生（32 名女生，36 名男生），年龄介于 12 至 14 岁之间。

   根据巴梅尔特和阿尔宾（2005 年）的一般描述构建了六个简单的小型水上乐器（图 22.4）。 学生负责系统的建设、操作和监控。 他们获得了必要的材料，并建造了水产养殖和水培单位。 在膨胀的粘土床上种植了番茄 (_Solanum Lycopersicum _) 和罗勒 (_Ocimum) 幼苗。 每个水族馆都放养了两个常见的陆克（红斑）捕获在附近的一个池塘，并在实验后返回那里。

   每个系统每天进行监控，并进行以下操作：测量植物高度，观察植物健康状况，测量鱼饲料，监测鱼类行为，测量水温，以水填满水族馆。 所有测量和观测都记录在一份日记中，这份日记也有助于在同一系统中工作的三个小组之间传递信息。

   教学顺序 (表 22.3) 是在二零零七年十月至二零零八年一月期间进行的。 在课程中介绍了几个主题的基本系统概念（系统组件之间的关系，反馈概念和自我调节），以及关于水生学的基本知识。 所有教学单位都在博尔曼-祖伯比勒等人（2010 年）中作了详细介绍。 教学顺序对系统思维能力的影响在序列的开始和结束时进行了评估 (见 Sect.22.8.1.4、叶绿素含量 (CHL)、黄酮含量 (FLV) 和花青素含量 (ANTH)。 3. 在预先准备好的 Excel 电子表格中填写数据。 4. 回到课堂：计算在水生和水培系统中生长的植物之间是否存在差异，数据的比较和讨论。

   ！ 图片-2

   ** 图 22.4** 简单的课堂水上乐器。 (2005 年巴默特和阿尔宾之后改编). 植物生长在填充轻膨胀粘土 (LECA) 的容器中，通常用于水文培养

   ** 表 22.3** 瑞士一所文法学校一学期课程中三个七年级学生的教学单元顺序

   表 海神 tr 类 = "标题” 教学单位/th 日 编号 经验教训 /th 日 方法 /th 日 内容 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” TDTU1/TD td 1 /td td 调查现有知识 /td td 预先活动测试 /td /tr tr 类 = "偶数” TDTU2/TD td 4 /td td 教师讲座、研究、学生介绍 /td td 系统基础知识 /td /tr tr 类 = "奇数” TDTU3/TD td 2 /td td 教师讲座，学生作业 /td td “连接圈” 工具允许学生绘制一个系统的图表（从 Quaden 和 Ticotsky 2004 通过） /td /tr tr 类 = "偶数” TD 行跨度 = 2 图 4/TD TD 行跨度 =2 2 /td td 发现学习 /td TD 行跨度 =2 规划一个水上乐园：子单位，连接 /td /tr tr 类 = "奇数” td 学生介绍 /td /tr tr 类 = "偶数” TDTU5/TD td 2 /td td 基于问题的学习 (PBL) /td td 确定系统的主要指标： 鱼类和植物及其相互作用 /td /tr tr 类 = "奇数” TDTU6/TD td 3 /td td 发现学习 /td td 监测水生动物 /td /tr tr 类 = "偶数” TDTU7/TD td 3 /td td 学生介绍 /td td 绘制一个相互连接的图表，在水上乐园 /td /tr tr 类 = "奇数” TDTU8/TD td 1 /td td 知识调查 /td td 活动后测试 /td /tr tr 类 = "偶数” TDTU9/TD td 2 /td td 水上乐园派对 /td td 收获，准备沙拉，吃 /td /tr /tbody /表格

   在荣格等人后修改 (2014 年)

5. 22.5 职业教育和培训中的水上乐园

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   教科文组织-教科文组织-教科文组织/经合组织/欧统局（2017 年）将职业教育方案定义为 “专为学生学习特定职业、行业或职业或行业类别而设计的知识、技能和能力。 成功完成这些课程可以获得相关的劳动力市场、相关国家当局和/或劳动力市场承认为职业为导向的职业资格 _”（教科文组织，2017 年）。

   为了教育未来的水上养殖者和水上乐器技术人员，培训必须包括水上乐器的专业操作。 因此，培训环境必须是最先进的。 但是，设置不一定很大：30 msup2/sup 应该足够（Podgrajsek 等人，2014 年，示例 22.5 和 22.6）。 这种系统应由专业人员规划和建立，因为它们需要复杂的监测和操作。

   学生可以参与：(i) 安装（在专业指导下）；(ii) 一般维护和操作（包括日常检查和清洁）；(iii) 水培子系统的操作（种植、收获、综合虫害管理、气候控制、pH 值和营养水平的调整等）；(㈣ 水产养殖子系统的运作（鱼类喂养、鱼类重量确定、pH 值调整等）；㈤ 监测参数（水质、鱼类生长和健康、植物生长和质量）；㈥ 收获和收获后作业。

   欧洲联盟通过莱昂纳多方案和最近 ERASMUS+ 方案投资发展职业教育。 这些方案资助了几个项目，其中包括实施水上乐器，包括创新的莱昂纳多·达芬奇转移项目（终身学习方案）“在 VET 中引入水上乐器学：工具，教学单位和教师培训”（AQUA-VET）'。 该项目编制了水产职业教育课程，其结果可在 www.zhaw.ch/iuse/aquavet 查阅。 这些教学单位在意大利、瑞士 (鲍曼 2014) 和斯洛文尼亚 (Peroci 2016) 的三所职业学校进行了测试。 作为该项目的一部分，在斯洛文尼亚 Naklo 生物技术中心职业学校建造了一个水上设备（例 22.5）。 另一个例子是在比利时园艺学校省技术研究所建造的水生设施 (例 22.6).

   ** 示例 22.5 斯洛文尼亚纳克洛生物技术中心水生物学 **

   水上乐器（图 22.5a）于 2013 年在达芬奇项目 “AQUA-VET” 框架内建成（克里沃格勒·克莱门契奇等人，2013 年；波德格拉伊舍克等人，2014 年）。 在环境技术员项目的第二年，开发了一个水上乐园课程模块，并向 30 名学生授课（Peroci 2016）。 其目的是研究是否可能将水果学纳入生物技术中等职业教育的正规方案，以及 “Aquaponic 农民” 国家职业资格所需的标准专业技能课程。 该课程包括六节课（每节 45 分钟），其中四节专门用于水生理论，两节用于实践培训（图 22.5b）。

   第 1_ 课程：定义，水产养殖和水培学的介绍，水产养殖学的操作。

   _ 第 2_ 课微生物：(i) 微生物的作用：有用的微生物、氮循环以及生物过滤器在水生生物中的重要性；(ii) 监测选定参数、监测计划、方案和结果评估。

   _ 课程 3_ 鱼类：鱼体的结构和功能，适合在水生生长的鱼种的选择，喂食方法，鱼类疾病和伤害，以及鱼类繁殖。

   第 4_ 课程 _ 植物解剖学、选择适合在水生生长的植物物种、植物在水生学中的作用、植物疾病鉴定以及适当的植物保护策略。

   _ 实际工作（2 小时）_ 学生分两组（观察，监测，讨论，演示）在 Naklo 生物技术中心的水生单元工作。

   学习活动涵盖不同的技能水平，为理论和实践部分提供精心设计的课程。 通过若干问卷对学习进展进行了评估 (见 第 22.7.2 节.

   ** 例 22.6 比利时园艺学校省技术学院水产学生 **

   位于科特赖克的省级技术学院 (PTI) 在比利时开创了职业教育层面的课堂水上学习。 该项目始于 2008 年，当时将鱼缸引入温室，用于向学生教授农学和生物技术的实用课程（图 22.6）。

   最初，水生生物学在许多课程中临时使用，例如，用于教授植物和鱼类生物学、水化学等，但只是在几年之后，水生生物学才在结构上嵌入了许多课程模块。 主要的挑战是找到时间将政府实现的目标转化为水上学课程单元。 这一挑战表明，必须在满足课程需求方面，以及在解决学校新的水生倡议的运作和组织障碍方面提供足够的支持。

   从一开始，PTI 的水上乐器也作为应用研究项目的试点，与大学（根特大学，鲁汶大学，ULG Gembloux），大学院（豪西，霍根特，奥迪西），研究机构（伊纳格罗，PCG）和私营公司（Aqua4c，阿格里顿，兰伯斯，兰伯斯，兰伯斯，兰伯斯，万瑞斯，万瑞斯，万瑞斯自动化）。 事实上，该学校已成为多个国家和国际项目的宝贵合作伙伴。 PTI 的学生不仅参与日常业务工作，而且还参与学术研究人员协调的实验数据收集工作。 这种合作为学生提供了一个独特的机会，使他们熟悉大学院校的活动，并可能刺激学生进入高等教育。

   ！

   ** 图 22.5 (a) ** 斯洛文尼亚纳克洛生物技术中心的水上乐器。 （图片：贾尔尼 2014）。 (b) 纳克洛生物技术中心水生单位的实际工作。 （照片佩罗奇 2016）

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   ** 图 22.6** 省级技术研究所 (PTI) 温室视图。

   鱼缸（含有 Scortum Barcoo）位于滴灌番茄沟下方。 在温室的中间，澳大利亚小龙虾（Cherax 四叉鱼）生长在一系列水族馆

6. 22.6 高等教育中的水上乐器

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   需要调整高等教育方案，以满足新千年的期望，例如长期粮食安全和主权、可持续农业/粮食生产、农村发展、零饥饿和城市农业。 这些重要的驱动因素意味着，从事粮食生产领域工作的高等教育机构可以通过能力发展以及知识创造和分享，在水产学教学方面发挥关键作用。 此外，很明显，人们对教学和学习水上乐器的兴趣正在增加（Junge 等人，2017 年）。

   在大学和学院，水产养殖学通常作为农业、园艺或水产养殖课程的一部分教授，高等教育课程内容开发的背景取决于每个机构的内部和外部动态。 设计高等教育课程的主要挑战是水产养殖学的跨学科性质，因为事先了解水产养殖和园艺是必不可少的。 虽然一些研究调查了水生学在教育中的使用情况（Hart 等人，2013 年；Hart 等人，2014 年；Junge 等人，2014 年；Genello 等人，2015 年），并提供了一些在线课程，但主流课程的高等教育水生学课程大纲尚不存在，或至少还没有已发布。 为了在欧盟实施高等教育课程，必须遵循博洛尼亚进程，该进程强调需要有意义地落实学习成果，以巩固欧洲高等教育区。 学习成果是：(一) 具体说明学习者因学习活动而知道或能够做什么的陈述；(二) 学习者在完成学习过程后应知道、理解和/或能够证明什么；(三) 通常表示为知识，技能，或态度（肯尼迪 2008）。

   表 22.4 和示例 22.7 介绍了两个教学水文学的概念框架。 这两个课程都被认为是值得 5 个 ECTS 学分（欧洲学分转移系统），这对应于大约 150 小时的研究负荷。

   ** 例 22.7 亚库 @teach 项目，伊拉斯穆斯 + 高等教育战略伙伴关系（2017—2020 年）**

   该项目的核心任务是设计一个水上课程（150 小时学生的工作量相当于 5 个 ECTS 学分和一个辅助创业技能模块（60 小时），将通过混合学习方式教授。 混合式学习（将数字媒体和互联网与需要教师和学生实际共存的课堂形式相结合）提供了获取知识和吸引学生参与创作内容的替代途径。 这也提高了学生为自己的课程做好准备，增强了他们的积极性，以便与教师的互动能够专门用于深入学习和发展实用技能。 信息和通信技术（信通技术）对于教学水生学特别有价值，因为它们能够有效地介绍系统和过程，例如参数（鱼类重量/饲料输入量/水生床表面积等）的模拟模型（图形、数值）。 参加 Aqu @teach 课程的学生将使用电子作品集（Mahara 课程）记录他们的学习进度。 课程将包括以下模块：

   | | 模块 | 小时数 | | — | — | | 1 | 水声科技 | 8 | | 2 | 水产养殖 | 12 | | 3 | 鱼解剖学，健康和福利 | 8 | | 4 | 鱼饲养和生长 | 10 | | 5 | 营养水平衡 | 5 | | 6 | 水培学 | 13 | | 7 | 植物品种 | 10 | | 10 | 虫害综合防治 | 8 | | 9 | 参数监测 | 8 | | 10 | 食品安全 | 11 | 科学研究参数 | 12 | 设计和建造 | 16 | | 13 | 城市农业 | 14 | 垂直水上乐器 | 8 | | 15 | 水上乐器的社会方面 | 12 |

   利用混合学习教授独特的多学科课程，将使来自不同学科的高等教育学生能够在身体上和虚拟上联合起来，获得雇主所需的专业和横向技能。 他们将获得循环经济、环境和生态工程以及闭环生产系统（能源、水、废物）方面的高级技能，并将水生学作为良好做法的例子。 在 2020 年项目结束时，该单元指南和课程将在项目网站（https://aquateach.wordpress.com/）上提供，同时还有一个适合教学水语学的创新教学技巧工具箱、一本教材和教材，以及一份最佳教学实践指南水上乐器 水上乐园课程和辅助创业技能课程将作为互动式在线水上乐园课程免费提供。

   ** 表 22.4** 拟议的大学水上学课程大纲 (5 个 ECTS)。 灵活的框架包含两个关键课题 (水培和水产养殖)，并分为六个学习领域

   表 沙特 tr 类 = "标题” 课程标题：/th 第一个冬天 =2 水上乐器 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” 课程说明：/th TD 科尔纤 =2 Aquaponics 是一种食品生产方法，它将水培和水产养殖结合起来，形成一个系统，再循环水和养分，种植陆地植物和水生植物，包括藻类和水生生物，同时最大限度地减少废物排放。 本课程允许学生利用所学到的技术技能建立一个综合系统。 它为他们提供必要的知识，以便他们能够进行和了解水生动物的关键方面。 /td /tr tr 类 = "偶数” 然后尝试级别：/th 第一个冬天 =2 理学士或理学硕士 /th /tr tr 类 = "奇数” 单位名称/th 日

   1. 水上乐器 /th 日
   2. 水上乐器操作 /th /tr tr 类 = "偶数” 单位用的/th td 了解系统设计和管理、组件和施工技术 /td td 了解水的特性、水生物中的微生物和生化循环（例如氮循环），以及水与植物之间的相互作用。 /td /tr tr 类 = "奇数” 推荐的先验知识和技能：/th td 生物学和农业（园艺和水产养殖）的基本知识。 /td td 水质、水生生物、水生微生物学的基本知识。 /td /tr tr 类 = "偶数” 第一行 =6学习成果/th td 学生应该能够 /td td 学生应该能够 /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释水生动物的特点; /td td 解释水质参数; /td /tr tr 类 = "偶数” 平原水上乐器的类型; /td td 解释生化周期和微生物转化; /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释施工技术；及 /td td 确定鱼类和植物生产的标准; /td /tr tr 类 = "偶数” td 行跨度 =2 描述了操作组件。 /td td 计算所有相关鱼类生长参数； /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释收获和加工。 /td /tr tr 类 = "奇数” 第一行 =8 知识和/或技能：/th TD 行跨度 =8 单元完成后，学生应该能够设计一个水上乐器。 /td td 在单元完成后，学生应该能够 /td /tr tr td 说明水质标准; /td /tr tr 类 = "偶数” td 分析主要水质; 参数（溶解氧，pH 值，氨，亚硝酸盐，硝酸盐）; /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释水温对鱼类和植物的影响; /td /tr tr 类 = "偶数” td 解释鱼类的最佳水分条件; /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释水和植物之间的相互作用; /td /tr tr 类 = "偶数” td 解释喂食策略；以及 /td /tr tr 类 = "奇数” td 计算所需的饲料口粮 /td /tr tr 类 = "偶数” 第一行 =2 证据要求：/th td 行跨度 =2 学生须根据其相对优势和缺点评估不同类型的水生动物。 /td td 学生将被要求 /td /tr tr 类 = "奇数” td 使用鱼大小、水量和水质参数计算饲养密度和喂养方式。 /td /tr tr 类 = "偶数” 单位名称/th 日
   3. 植物生产 /th 日
   4. 水生生物 生产 /th /tr tr 类 = "奇数” 行跨 = 2 单元目的/th td 在考虑修剪、种植和灌溉的同时，展示植物护理能力，以保持最佳生长和健康。 /td td 行跨度 =2 了解水生生物（如鱼类和甲壳类动物）的生长及其在水生系统中的要求。 /td /tr tr 类 = "偶数” td 描述植物生长的最佳条件。 /td /tr tr 类 = "奇数” 第一行 = 2 推荐的先验知识和技能：/th td 园艺的基本知识。 /td td 行跨度 =2 水生生物的基本生理学、营养概念以及水产养殖中鱼类和甲壳动物的繁殖。 /td /tr tr 类 = "偶数” td 计算机/技术知识. /td /tr tr 类 = "奇数” 第一行 =11 学习成果/th td 学生应该能够 /td td 学生应该能够 /td /tr tr 类 = "偶数” td 描述如何种植植物; /td td 解释水生生物的生长、水产养殖中的营养原理、鱼类生产、饲养管理、养殖/鱼苗性逆转；以及 /td /tr tr 类 = "奇数” td 描述植物生长要求; /td td 解释水产养殖的原则。 /td /tr tr 类 = "偶数” td 确定最合适的植物用于水生动物; /td /tr tr 类 = "奇数” td 描述种子生产技术; /td /tr tr 类 = "偶数” td 描述移植技术; /td /tr tr 类 = "奇数” td 分配适合不同季节的植物； /td /tr tr 类 = "偶数” td 界定水压； /td /tr tr 类 = "奇数” td 流速以及如何计算这些; /td /tr tr 类 = "偶数” tdexplain 如何控制害虫; /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释收获技术。 /td /tr tr 类 = "偶数” 第一行 = 5 知识和/或技能：/th td 单元完成后，学生应该能够解释 /td TDON 完成单元，学生应该能够：/td /tr tr 类 = "奇数” td 幼苗生产 /td td 描述的运作 RAS /td /tr tr 类 = "偶数” td 植物生长 /td td 确定适合水生动物的鱼类/甲壳动物种类 /td /tr tr 类 = "奇数” td 疾病和昆虫控制 /td td 行跨度 =2 识别不同水生生物的生长要求 /td /tr tr 类 = "偶数” td 收获 /td /tr tr 类 = "奇数” 第一行 =2 证据要求：/th td 学生将被要求 /td TD学生将要求到/td /tr tr 类 = "偶数” td 比较不同植物的适用性 /td TD-描述水产养殖在水产养殖中的作用 /tr tr 类 = "奇数” 单位名称/th 日
   5. 水上乐器经济学 /th 这 6. 风险管理战略/th /tr tr 类 = "偶数” 单位用的/th td 了解建立经济上可行的系统所需的流程 /td TDD 了解风险管理要素，包括风险识别、分析、响应和控制 /td /tr tr 类 = "奇数” 推荐的先验知识和技能：/th td 基础数学和统计知识 /td TD基本数学知识/td /tr tr 类 = "偶数” 第一行 =6 学习成果/th td 学生应该能够 /td TDD 学生应该能够 /tr tr 类 = "奇数” td 解释盈利能力和可持续性; /td td 查明潜在风险; /td /tr tr 类 = "偶数” td 估算折旧、资本支出、营运费用、销售、损益表； /td td 制定风险管理计划; /td /tr tr 类 = "奇数” td 解释用于确定现金流量的计算方法; /td td 分析定量和定性风险； /td /tr tr 类 = "偶数” td 讨论预算的余额；以及 /td td 行门 =2 监控和控制风险。 /td /tr tr 类 = "奇数” td 率的财务指标。 /td /tr tr 类 = "偶数” 知识和/或技能：/th td 单元完成后，学生应该能够创建一个经济可行性模型。 /td td 单元完成后，学生应该知道如何创建与风险有关的概率影响矩阵。 /td /tr tr 类 = "奇数” 第一行 =2 证据要求：/th td 学生将被要求 /td td 学生将被要求 /td /tr tr 类 = "偶数” td 根据案例研究，使用不同的财务指标创建可行性模型 /td td 基于案例研究创建风险概率影响矩阵 /td /tr tr 类 = "奇数” 结果评估活动：/th TD 科尔纤 =2 口头/电脑演示，书面报告，课堂测验。 /td /tr /tbody /表格

7. 22.7 水上乐器是否履行其在教学方面的承诺？ 教师评估教学单位

   Original publication 2019 · 首次发布于 FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   22.7.1 “玩水” 中的老师访谈

   在三个国家（瑞典、挪威、瑞士）的 FP6 项目 “与水一起玩” 中，对 Aquaponic 教学单位进行了七次不同的评估。 这涉及 6 所学校 (挪威 1 所学校、瑞典 1 所、瑞士 4 所)，学生的年龄介于 7 至 14 岁之间。 6 名教师被要求保存一本日记，然后用这本日记回答在线调查问卷，并辅以电话访谈，详情见表 22.5。

   教师对于他们的水上学经验的反馈表明，有些问题对小学来说过于复杂。 诸如项目网站 (www.zhaw.ch/ibr /水玩) 所提供的 "水玩" 试验可能更适合在中等教育中使用。 学习

   表 22.5 接受访问的 6 名教师对以水语学作为教学工具的优缺点的答案总结

   表 海神 tr 类 = "标题” 这些主要优点是什么？ /th 日 提及的次数 /th 日 主要缺点是什么？ /th 日 提及的次数 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” TD适合学习系统思维/td td 3 /td td 没有 /td td 2 /td /tr tr 类 = "偶数” TD/简化团队合作/td td 2 /td td 时间要求很高。 /td td 2 /td /tr tr 类 = "奇数” 学生/td td 2 /td td 对知识的要求很高。 /td td 2 /td /tr tr 类 = "偶数” TD提供教学/td 的多样性 td 2 /td td 困难的概念和语言。 /td td 1 /td /tr tr 类 = "奇数” TDD 为学生提供激励 td 1 /td td 对害虫敏感 /td td 1 /td /tr tr 类 = "偶数” TDD 激励教师 td 1 /td td 学生并不总是关注。 /td td 1 /td /tr tr 类 = "奇数” TD在不同主题之间的传输可能/td td 1 /td TD/td TD/td /tr tr 类 = "偶数” TDD 多功能：几种可能的教育目标 /td td 1 /td TD/td TD/td /tr /tbody /表格

   材料包含对复杂过程和生态相互作用的描述, 需要对化学或生物学等自然科学的了解比小学预期的更深入. 如果教师要使用这些材料，则需要以课堂就绪的格式提供信息。 对硝化等化学和生物过程的解释应该大大简化。

   22.7.2 斯洛文尼亚中等职业教育中纳入水产学的潜力综合研究

   Peroci（2016 年）调查了斯洛文尼亚将水生学纳入中等职业教育教育过程的潜力相关的一系列方面（图 22.7）。 这包括

   ！ 图片-2

   ** 图 22.7** 佩罗奇（2016 年）关于将水生学纳入斯洛文尼亚中等职业教育教育过程的潜力的研究的总体结构

   (i) 分析生物技术领域中等职业教育目录, 以评估这些教育方案是否符合与水产学有关的学习目标.

   ㈡ 设计一个简短的 Aquaponic 教育课程，包括界定学习成果（知识和技能）。 体验式学习教材由 Naklo 生物技术中心的一批学生进行了测试和评估（先例 5，Sect.22.8.2）。

   ㈢ 参加土地管理人员、园艺技术人员、农业和管理技术人员以及环境技术人员方案的学生对斯洛文尼亚生物技术学校水产学的知识和态度进行调查，以评估学生对这类学校的态度(见 第 22.8.2 节) 编制了参加调查的潜在候选人名单 #2282关于斯洛文尼亚共和国教育, 科学和体育部对中学的审查.

   ㈣ 对相关学校的教师进行半结构化访谈，审查斯洛文尼亚将水上乐园作为一种学习工具的实施情况（Sect.22.7.2.1）。

   22.7.2.1 斯洛文尼亚教育过程中使用水上乐器的教师和培训师的访谈

   为了调查在斯洛文尼亚使用水肺学作为学习工具的情况，Peroci（2016 年）与五名教师进行了半结构化的访谈（45 至 60 分钟）。

   对访谈的分析表明，使用水上乐器的原因如下：(i) 体验式学习的可能性；(ii) 灵活的安装可以适应教育目标；(iii) 食品生产教学的良好方法；以及教授 STEM 科目。 这些原因与 Hart 等人（2013 年）在北美进行的访谈所揭示的原因非常相似。 然而，与此相反，在斯洛文尼亚进行的访谈中，使用水生生物的两个理由不存在：乐趣，以及培养对生物体的责任和同情心。

   根据对斯洛文尼亚用于教育的三个水生学单位的访谈的分析，今后将水生学作为一种学习工具的实施需要侧重于以下步骤：

   1. 开发一组学习成果，可以使用水疗单元实现

   2. 设计水上乐园教学单元，促进学生必须获得的学习成果和能力，才能成为 “Aquaponic 农民”

   3. 在教师和培训员（幼儿园、小学、中学、大学）、地方社区、公司和参与水上乐园的个人之间建立联系

   4. 制定关于在学习过程中融入水上乐器的指导方针

   5. 为水上设备的设计、施工、运营和维护进行车间

8. 22.8 水上乐器是否履行其教学承诺？ 学生对水生学反应的评价

   Original publication 2019 · 首次发布于 FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   22.8.1 欧盟 FP6 项目 “废水资源”

   废水资源项目的目的是为 10 至 13 岁的学生汇编、编制和评估关于生态技术研究和方法的教学和示范材料（http://www.scientix.eu/web/guest/projects/ 项目详情？ 文章 =95738)。 对教学单位进行了评估，以便改进教学方法和内容，最大限度地提高学习成果。 根据与教育专业人员的讨论，评估是基于一种简单的方法，利用问卷调查和半结构化的访谈。 教师通过回答在线问卷来评估这些单位（见 第 22.7.1 节）。#2271 在瑞典（Technichus 科学中心和 Härnöand 的艾兰斯布罗斯科拉）和瑞士进行了评估。

   22.8.1.1 瑞典技术科学中心

   2006 年至 2008 年期间，在瑞典海尔诺桑德的科学中心 Technhus 安装了一个水生装置（www.technichus.se）。 调查问卷放置在系统旁边，以便访问学生可以随时回答问题。 它由 8 个问题组成（图 22.8）。

   答案表明，学生们了解系统中的水是如何重新流通的。 他们不太了解营养物质在系统内的运输方式以及营养成分的含量，有趣的是，每四个学生中就有一个不知道水生单元生长的植物是可食用的。

   22.8.1.2 艾兰斯布罗斯科拉, 瑞典

   Aärandsbro skola 中使用的问卷首先由老师解释，以确保学生能够理解这些问题。 这些问题在项目开始之前和项目结束时都得到了回答。

   ！ 图片上的信息

   ** 图 22.8** 调查问卷和 24 名学生（8 至 17 岁）参观瑞典 Technichus 展览的回答频率

   平均而言，关于植物和鱼类营养要求的一般问题的正确答案增加了 28%。 正如预期的那样，而且与巴梅尔特和阿尔宾（2005 年）的调查结果类似，知识的增长是明显的。

   调查的结论是：(一) 与水肺学合作有很大的潜力，可以帮助学生达到瑞典生物学和自然科学课程中的相关学习目标；(二) 教师认为，这项工作为谈论物质循环提供了自然的机会，（三）调查表显示，大量学生在使用该系统之前和之后改变了对鱼类和植物的需求的看法；以及（四）与年龄较大的学生的访谈表明他们对该系统有了良好的了解。

   更重要的是，所有参与的人（教师和学生）都发现，水生学提供了一种清新和有效的方式来扩大学科视野的手段。

   22.8.1.3 瑞士城乡环境课堂中水生学成功的比较

   Bamert（2007 年）比较了在瑞士两个不同环境中使用课堂水上乐器教学的效果与 11 至 13 岁的学生进行的比较。 位于格劳宾登州多纳特的学校位于高山农村地区，学生大多数住在附近的农场。 许多这些农场都是有机的，所以这些学生从他们的日常生活中了解自然周期的某些概念。 共有 16 名年龄在 11 至 13 岁的学生参加五年级和六年级的联合班。 他们的母语是 Rhaeto 罗马语，但水语课程是用德语授课的。

   另一方面，韦登斯维尔的学校位于大苏黎世地区。 学生大多是在城市环境中长大的，与多纳特的学生相比，对自然的体验较少。 由于 Donat 的学生表示理论部分相当困难，因此在韦登斯韦尔中没有解释硝化（例 22.2）。 此外，我们必须考虑到教学单位在多纳特分布了 11 周，而它是在瓦登斯韦尔举办为期两天的讲习班。

   关于他们喜欢/不喜欢什么的问题的答案在图 22.9 中提供。 虽然农村学生对这一系统本身最着迷，但城市学生却大多对鱼类着迷。 一般来说，鱼类是两个班级最大的动力。 网捕鱼，运输，喂食，只是观察它们都是非常受欢迎的活动。 对鱼类知识的渴望主要涉及生殖、生长等问题。

   22.8.1.4 在瑞士推广系统思维

   例 22.3 中描述的教学顺序对系统思维能力的影响在序列的开始和结束时进行了评估。 的

   ！

   ** 图 22.9** 来自两个不同环境（捐助者-农村和韦登斯维尔城市）的学生关于他们最喜欢/最不喜欢的水上乐园课程的答案

   与测试前相比，学生以系统的方式而不是线性继承思考的能力在测试后显著提高。

   系统思维是复杂世界中的关键能力之一（Nagel 和 Wilhelm-Hamiti 2008），对于全面了解现实世界的基本系统是必要的，因为大多数问题都很复杂，需要采取系统性的方法来制定可行的解决办法。

   系统思维包括四个核心层面（奥西米茨 1996 年；奥西米茨 2000 年）：(一) 模型中的思维；(二) 相互关联的思维；(三) 动态思维（考虑动态过程，如延迟、反馈循环、振荡）；以及 (四) 操纵系统，这意味着具有实际能力系统管理和系统控制. 课堂水上乐器主要涉及模型中相互关联的思维和思维。 相互关联的思维涉及查明和评估直接和间接影响，特别是在查明反馈环路、构建、了解网络和因果方面。

   例 22.3 中描述的教学序列 “课堂水语学” 的主要目标是使学生能够采用工具，这些工具可以帮助他们检查复杂的问题。 所测试的假设是，将水语学纳入教学单元将对学生的系统思维能力产生积极影响。

   所有 68 名学生都在教学序列的开始和结束时进行了一次测试。 测试前和测试后是相同的，包含了一个关于农民生活的简短文本，动画学生思考农民和他们的行为。 它结束了一个问题：“为什么农民把粪肥放在他的田里？” 学生们以图纸和/或说明原因回答。 根据 Bollmannzuberbuehler 等人（2010 年）概述的方法对学生的答案进行了评估，该方法允许使用定性方法与定量结果（有关这方面的更多详细信息，另见 Junge 等人，2014 年）。

   一般而言，系统的划分从定性描述转向更为示意图描述，在试验后变得更加复杂。 当为每个绘图层次分配数值分数（表 22.6）时，一个有趣的

   ** 表 22.6** 系统表示的划分标识

   表 海神 tr 类 = "标题” 线线图/th 日 说明 /th 日 分数 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” TDN无绘图/td td 根本没有代表 /td td 1 /td /tr tr 类 = "偶数” TDS图表示/td td 没有逻辑连接的方案 /td td 2 /td /tr tr 类 = "奇数” TDD图与舞台/td td 最少 3 个阶段的逻辑序列 /td td 3 /td /tr tr 类 = "偶数” 其他表示类型/td td 所有其他表示，这不能明确分配 /td td 4 /td /tr tr 类 = "奇数” TD线性图形/TD td 包含至少 1 个事件链 /td td 5 /td /tr tr 类 = "偶数” TD转换图表/td td 另外还包含至少 1 个交界处 /td td 6 /td /tr tr 类 = "奇数” TD网络图/td td 另外还包含至少 1 个反馈回路和/或循环 /td td 7 /td /tr /tbody /表格

   ** 表 22.7** 检验前和检验后的中位数划分比较

   表 海神 tr 类 = "标题” th 日 预先活动测试 (. /中位数） /th 日 活动后测试 (. /中位数） /th 日 更改 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” TD女孩/TD td 2.5 /td td 7 /td td 4.5 /td /tr tr 类 = "偶数” TD男孩/TD td 2 /td td 7 /td td 5 /td /tr /tbody /表格

   模式出现 (表 22.7). 虽然男女都达到了 7 级的中位水平，这意味着大多数绘画至少包含一个循环和/或周期，但在教学序列结束时，男生的变化更为明显，他们从较低级别开始。 这表明，男孩从实践经验中获得的好处多于女孩。

   在下一步中，计算了复杂度指数、互连指数和结构指数（有关详细信息，请参见 Junge 等人，2014 年）。

   复杂性指数（德语：KI）显示了学生实施的系统概念数量：

   $\ 文本 {KI} =\ 文本 {变量} +\ 文本 {箭头} +\ 文本 {事件链} +\ 文本 {交汇点} +\ 文本 {反馈循环} $ (22.1)

   互连指数 (第六版) 显示变量之间的连接频率:

   $VI = 2 次\ 文本 {箭头}/\ 文本 {变量} $ (22.2)

   结构指数（Strukturindex，SI）显示了学生在表示中实现了多少复杂的系统概念：

   $\ 文本 {SI} =（\ 文本 {事件链} +\ 文本 {连接点} +\ 文本 {反馈循环}）/\ 文本 {变量} $ (22.3)

   学生们在测试后发现了更多的系统概念，对系统变量的了解比前测试中更多，所有应用的索引都反映了这一事实（图 22.10）。

   这些结果似乎支持了这样一个假设，即在教学中融入水语学对学生的系统思维能力具有积极的影响，而设计的 “课堂 Aquaponic 序列” 在培养学生的系统思维方面取得了成功。

   ！ 图片-2

   ** 图 22.10** 活动前和活动后测试中答案的复杂性。 以上：复杂性指数（KI），中心：互联指数（VI），下文：结构指数（SI）

   22.8.2 对斯洛文尼亚职业教育中水上学教学单位的评价

   22.8.2.1 对斯洛文尼亚纳克洛生物技术中心水上乐园课程的评价

   Peroci 研究中短期水生课程的学习进度（见先例 5）通过调查表的方式进行评估：(i) 测试前/测试后；(ii) 测试与水上生产食品相关的获得技能水平的测试；(iii) 教学评价。

   评估了各种因素对教训的普及程度和实际工作的影响。 学生们认为几个因素对于他们对水肺学课程的兴趣至关重要。 最相关的因素是：更宽松的教师（80%）；娱乐（76%）；实际工作的吸引力位置（72%）；与大自然接触（68%）；积极的实际工作（64%）；以及使用有趣的新方法（56%）。 一般来说，学生将较有趣的课程评为那些难度较低的课程（例如，"监测水质和细菌" 的课程不那么有趣，也最困难）（图 22.11）。

   22.8.2.2 对水族学的知识和态度调查

   Peroci（2016 年）调查了知识，对食品生产的态度，以及 8 个中等职业学校的学生在生物技术领域的兴趣在土地管理人员（第一至三年级），园艺技术员（第四年级），技术人员农业和管理（第一至四年级），以及环境技术员（第一至四年级）。

   调查涉及 15 分钟的调查问卷，附有封闭式答案（是或否）。 调查显示，在 1049 名学生中，42.9% 已经听说过水肺学。 他们在学校 (379 名学生)、媒体 (79 名)、同龄人和熟人 (42 名)、广告 (18 名)、参观水上乐园时 (12 名)、农业展览会 (2 名) 和水上活动 (1 名) 了解到这一点。 大多数正面答案来自于纳克洛生物技术中心的学生，该中心于 2012 年建造了水上乐器（Podgrajšek 等人，2014 年），水上乐器已经融入了学习过程；28% 的受访者缺乏关于水上乐器的知识，19.8% 的受访者表示他们会选择水上乐园课程而不是其他单元，这主要是因为它的跨学科性质以及其可持续性和创造性的方法。 学生们还期望在参加这样的课程之后，他们将有更大的机会找到工作。 大多数学生都喜欢这项实际工作，10.7% 的受访者表示，他们希望通过维持水上乐器来参加志愿者，并希望建立自己的水上乐园。 关于学生在生产食物的兴趣的分析表明，他们喜欢这个想法。 然而，他们不确定他们是否会吃以这种方式生产的鱼类和蔬菜，主要是因为他们以前没有吃水鱼生产的食物的经验。 根据这些结果，我们可以假设水生产食品将被中等职业学校在生物技术领域的学生广泛接受。 这一点非常重要，因为这些学生是下一代的企业家、农民和技术人员，他们不仅将在未来生产、制造和发展水生物，而且还有助于在利益相关者中建立对水生动物的信心，从而使其成为斯洛文尼亚未来粮食生产的一部分。

   ！ 图片-3

   ** 图 22.11** 对斯洛文尼亚 Naklo 职业学校水上乐器课程感知兴趣（上文）和困难（下文）的评估。 (修改后的佩罗奇 2016)

9. 22.9 讨论情况和结论

   Original publication 2019 · 首次发布于 FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   水上乐园是一个完美的例子，它可以让大自然更接近教室，并且可以作为小学和中学一系列教育活动的起点。 模型系统以及相应的教学方法有助于使学生更具体地看到自然过程。 这反过来又有助于发展必要的能力来处理环境的复杂性和问题，并促进对人类的责任感。 为亲身体验自然和水、鱼类和植物等自然元素创造机会，还可以培养环境意识，更好地了解实际解决方案的潜力，并愿意根据这些知识采取行动。

   在本章中，我们介绍了各种不同教育层次使用水上乐器的案例研究，以及一些评估在学校引入水肺学的好处的例子。

   虽然对每一项单独的研究而言，评估方法本身是合乎逻辑的，并提供了有趣的见解，但在各项研究之间进行明确的比较并不切实际，因为这些方法不是或只是部分可比较的。

   在 FP6 项目 “废水资源” 期间，该小组的教学专家就使用问卷来衡量学生对生态意识和行为的影响发表了一些批评意见（Scheidegger 和 Wilhelm，2006 年）：

   -在多重选择问卷中，学生倾向于提供他们认为老师想听到的答案。

   -孩子们经常难以排名他们的答案，例如 “__Aquaponic 讲座的动机如何？ _”（1：非常低到 5：极高）。

   -答案受到教师和当前教育目标的高度影响。

   因此，定量调查方法是否适合揭示潜在影响，以及它们是否能够提供关于学生感知的现实数据，是值得怀疑的。

   似乎更合适的做法是侧重于定性评估方法，如与教师进行半结构化的访谈，或者根据 Altrichter 和 Posch（2007 年）概述的行动研究方法进行自我观察。 教师是从业人员，他们具有与学生打交道的长期经验，因此可以提供比调查所能揭示的更好和更深入的有关潜在影响的信息。 与教师进行更深入的访谈或对话，也将提供有关学习系统的关键问题的信息，以及对其进一步发展的想法。 研究问题 “_ 老师是如何看待这些材料的？ 因此，” 似乎提供了比 “ 对学生的影响是什么问题更有用的信息？ _”

   成功传播新的教学单位的一个关键问题似乎是将这些单位强有力地纳入国家学校框架。 学校的反馈强烈表明，教师在寻找和提出新想法和教学材料方面的时间非常有限。 他们通常使用已经建立的信息门户网站，以符合国家教育计划的形式提供材料，并且是针对特定学校一级的现成材料。 因此，需要与国家教育框架中的关键角色建立合作关系。 为了更好地评估水生学对 STEM 科目、环境和其他学习成果的影响，在教育机构之间进行比较研究，这些机构以相同和精心设计的研究方法为基础，并针对各种教学目标进行比较研究。需要。

   ** 感谢 ** 这项工作部分得到了 CODE 行动 FA1305 “欧盟水上生产中心-为欧盟实现可持续的鱼类和蔬菜综合生产” 的资助。

   我们感谢欧盟（FP6-2004-2004 年科学与社会-11，合同编号 021028）对 “废水资源” 项目的贡献，并感谢整个团队，特别是尼尔斯·埃克隆德、诺达尔和丹尼尔·托德。

   我们感谢欧盟（莱昂纳多·达芬奇的创新项目，协议编号-2012-1-CH1-LEO05-00392）对项目 Aqua-VET 的贡献，并感谢整个团队，尤其是纳丁·安腾宁，乌尔什卡·克莱奇，亚历山德拉·克莱门契，佩特拉·佩罗奇和乌罗什·斯特尼沙。