Автоматизация гидропонных установок как способ формирования молодых профессионалов

Автоматизация гидропонных установок как способ формирования молодых профессионалов

На текущий момент производимая агропредприятиями, фермерскими и хозяйствами, биопродукция из-за суровых климатических условий Севера и отсталости технико-технологической базы производства является более дорогой и не способной конкурировать с аналогичной продукцией, завозимой из-за рубежа и южных регионов России. Предлагаемая нами концепция, молодые профессионалы, которые занимаются автоматизацией биотехнологических процессов, круглогодичного выращивания растений, в закрытом помещении гидропонным способом в северных условиях.

Авторы публикации

Рубрика

IT-Технологии

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 40 (42), декабрь ‘21

Дата публицакии 02.12.2021

Поделиться

На текущий момент производимая агропредприятиями, фермерскими и хозяйствами, биопродукция из-за суровых климатических условий Севера и отсталости технико-технологической базы производства является более дорогой и не способной конкурировать с аналогичной продукцией, завозимой из-за рубежа и южных регионов России.

Обучение современным информационным и биологическим технологиям формируют профессию будущего «ситифермер». Которые в свою очередь, используя свои знания и навыки, могут существенно изменить экономические характеристики северного растениеводства.

В настоящее время в нашей школе МОБУ «Хатасская СОШ имени П.Н. и Н.Е. Самсоновых» работает НУЛ (научно-учебная лаборатория) «АгроКуб». Сама лаборатория работает по трем направлениям обучения детей, это агро-технология, агро-биотехнология и робототехника. 

Предлагаемая нами концепция, молодые профессионалы, которые занимаются автоматизацией биотехнологических процессов, круглогодичного выращивания растений, в закрытом помещении гидропонным способом в северных условиях.

Цель. Формировать молодых профессионалов, обладающих компетенциями реализации автоматизированных гидропонных установок.

Задачи.

1)       Обучить учеников трем основным направлениям. (язык программирования, моделирование и сборка, агрономия);

2)       Дать самостоятельно разработать схему автоматизации и написать программный код;

3)       Поставить задачу о внедрении автоматизированного комплекса в гидропонные установки;

4)       Повысить личностный и профессиональный рост учащихся;

5)       Сделать рефлексию после выпуска учеников.

Глава 1. Обучение языку программирования C++ и написание кода для автоматизации гидропонных установок

          Большинство учащихся нашей страны уже 30 лет изучают язык Pascal. Говоря честно, можно признать, что язык морально устарел, как и среда ее программирования.

                    Для автоматизации многоярусных гидропонных установок мы используем, платформу Arduino, которая в свою очередь работает на языке C++. Обучая детей в написании программного кода, мы проходим практически полный курс языка C++.


          Для того, чтобы ученики могли увидеть свой результат уже на первых занятиях, решено было использовать портал для создания 3D-моделей и проектов TinkerCad.com.

Рисунок 1. Интерфейс TinkerCad.com

Глава 2.  Обучение 3D моделированию и созданию макетов.

          Для того чтобы, создавать гидропонные установки, мы сначала воссоздаём ее 3D макет, для простоты наглядности и для дальнейших расчетов.

          На этом этапе дети учатся работать с такими программными обеспечениями как Blender, AutoCad invertor, 3Dsmax и т.п.

          После того как ученики научились создавать 3D макеты, начинаем делать расчеты, то есть делать смету, вычислять все возможные параметры, такие как, высота, ширина, длина, углы, определяем площади и объемы полученных фигур, рассчитываем так же длину и сечение проводов.


          После всех расчетов, начинается вырезка отдельных частей модели и ее сборка. Во время сборки, дети научатся пользоваться строительными инструментами и лазерными станками, узнают множество способов соединений объектов друг к другу, а также еще лучше смогут развить пространственное мышление.

Рисунок 2. Агробокс

Глава 3. Обучение агрономии

На этой стадии ученики получат навыки ухаживания за саженцами и растениями, так же узнают при каких условиях растение сможет дать высококачественные плоды, как насыщать воду питательными химическими элементами и регулировать ее кислотность и щелочность.

Хотелось бы уточнить, что гидропоника – это беспочвенный способ культивации растений, обладающий рядом преимуществ. Вместо грунта мы используем субстрат, удерживающий посаженный вид культуры, а также питательную жидкость, в которой постоянно или периодически находятся их корневые системы.


Питательный раствор содержит все необходимые растению химические элементы. Благодаря легкому доступу корней ко всем веществам, оно тратит намного меньше жизненной энергии на поиск воды и питания, что положительно отражается на развитии и скорости роста его надземной части. Это позволяет нам получать обильные урожаи за более короткий промежуток времени. Отсутствие грунта также позволяет строго контролировать количество питательных веществ, получаемых растением, а в случае их переизбытка, быстро заменить раствор. Такая среда является полностью стерильной, что исключает появление грибков и вредителей.

Рисунок 3. Вертикальная гидропоника

Глава 4. Самостоятельные работы по созданию гидропонных установок и их анализ эффективности

          После того как ученики освоили все знания для создания гидропонных установок, им дается зачетное задание, а именно собрать свою гидропонику.

          Для повышения интереса детей к данной задаче и повышения конкурентоспособности в целом, весь процесс происходит в командно- игровой форме. Методика обучения в командно- игровой форме имеет ряд следующих преимуществ:

  1. Учебный материал или учебное действие приобретает условный план, который переносится в игровой сценарий.
  2. В процессе игры участвуют все ученики путем деления обязанностей, в то же время деление обязанностей способствует проявлению ответственности перед другими участниками.
  3. Конкуренция, в свою очередь, заставляет команды делать гидропонные установки не только на выполнение поставленной задачи, а на качество.
  4. Для закрепления знаний и навыков, чаще всего используются различные воображаемые ситуации в развернутом виде, с различными условностями, что одновременно повышает командную работу и индивидуальные личностные черты.

После того как ученики успешно выполнили зачетные задания, необходимо сделать анализ эффективности и правильной работы гидропонных установок.

Сам по себе анализ эффективности прорастания семян на новых гидропонных установках занимает довольно много времени, но первые ошибки и недочеты можно определить и ликвидировать на начальной стадии, чтобы в дальнейшем избежать критических последствий.

Но до того, как из семян появятся первые корни и ростки, можно будет определить правильную подачу света и питательного раствора, соблюдение нужных температур и влажности помещения. А после того, как ростки появятся то можно будет определить скорость роста и правильность выбранного спектра света.

После выполнения всех работ подводятся итоги работ, где определяются победители и награждаются условными призами, для дальнейшей мотивации профессионального и личностного роста остальных учеников.

Глава 5. Рефлексия

          После всех выполненных задач, остается последняя задача, а именно провести рефлексию с учениками.

          Рефлексия в педагогике определяется в качестве непосредственного процесса, а также как результат фиксирования субъектами степени своего развития, саморазвития и того, что стало их причиной. Ход педагогической рефлексии подразумевает под собой самооценку и взаимоотражение членов данного педагогического процесса и взаимодействия, осознание педагогом особенных аспектов внутреннего мира и состояния развития ученика и, соответственно, наоборот.

          Беседуя с учениками, начинаешь невольно думать, что все старания прошли не даром. Самым важным для каждого педагога является, то, что их ученики не только качественно усвоили и закрепили полученные знания, но и то, как они будут использовать свои знания и навыки в повседневной жизни.

Большинство учеников выделили для себя важный момент, что учиться по трем направлениям было не сложным и увлекательным, так как все знания подавались в более простой и комфортной форме. Вторым важным моментом они выделили возможность использовать свои знания, полученные во время занятий по таким предметам как физика, математика, геометрия, технология, информатика и т.д.

Сам же я пришел к следующим выводам:

  1. Создания комфортных условий обучения для учеников, способствует успешному освоению разных тем;
  2. Работа в командах сплачивает и укрепляет дружеские отношения не только для параллельных классов, но и для разных классов в целом;
  3. Знания по созданию гидропонных установок, которые мы передали своим ученикам, помогли им поступить в ВУЗы и СУЗы как раз по трем направлениям обучения.
  4. Не бывает плохих учеников, есть не раскрытые таланты.

Заключение

          Важность данной темы, заключается в том, что овладение всеми тремя направлениями, является основным фактором для выполнения нашей поставленной цели. Работая совместно над одним проектом, ученики осваивают навыки работы в команде, поиску нужной литературы, в написании и защите научных проектов, овладевают инновационными технологиями сельского хозяйства, а также повышается их личностные качества и профессиональный рост.

          Формирование наших молодых профессионалов невозможно без изучения хотя бы одной из отрасли данной темы. То есть, не зная аспекты программирования, невозможна реализация автоматизации нашей системы, таким же образом это высказывание справедливо и для двух других направлений. Но также нужно отметить, что отдельное изучение вышеперечисленных направлений, вполне реально реализовывать как узконаправленное развитие для детей в будущем.

          Выполнив все задачи, мы получим в результате, молодых профессионалов, которые смогут решать более глобальные проблемы, такие как, улучшение экономической картины в нашей Республике Саха (Якутия) с помощью реализации гидропонных автоматизированных систем.

Таким образом, создавая схожие метапредметные проекты, учителя, преподаватели и педагоги, заинтересовав учеников, формируют и развивают в них желание стремиться к собственному профессиональному и личностному росту. Хочется добавить, что именно профессиональный рост каждого ученика, повышает качество и уровень образования нашей страны.

Список литературы

  1. Сельскохозяйственная биотехнология: Учеб./ В.С. Шевелуха, Е.А. Калашникова, С.В. Дегтярев и др.:Высш. Шк., 1998 г. – 416 стр.
  2. Улли Соммер. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino, БХВ-Петербург, 2012 г. - 239 стр.
  3. «АгроДом» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://agrodom.com/
  4. «Образовательный сервис Zaochnik» Рефлексия в педагогике: понятие, компоненты и функции [Электронный ресурс]: https://zaochnik.com/spravochnik/pedagogika/obschie-osnovy-pedagogiki/refleksija-v-pedagogike/
  5. Виктор Петин. Проекты с использованием контроллера Arduino, 2-е издание, БХВ-Петербург, 2015 г. – 496 стр.
  6. уТеплица.ру, Создание гидропонной установки своими руками [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://eteplica.ru/vidy-teplic/sozdanie-gidroponnoj-ustanovki-svoimi-rukami.html

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Остался последний день
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary