Образовательный интенсив «БиоРобоТех»
Ф.И.О.автора: Воеводина Л.В.
Место работы: МБОУ «Зерносовхозская СШ
имени М.Н.Костина п.Новоселки»
должность: учитель биологии
Актуальность
Приоритетными направлениями по обновлению содержания и технологий дополнительного образования в области технической направленности являются интеллектуальные производственные технологии и робототехника, а в области естественно-научной направленности – сити-фермерство.
МБОУ «Зерносовхозская СШ имени М.Н. Костина п. Новоселки» находится в сельской местности, поэтому основными нашими направлениями в системе дополнительного образования являются «Экологическая агрохимия» и «Ознакомительная робототехника» с «3Д-моделирование». В целом, сельскохозяйственное производство - это сложный, высоко рискованный бизнес, который требует максимально тщательного расчёта и планирования.
С каждым годом всё больше и больше средств автоматизации внедряется в процесс управления растениеводством с целью снижения издержек и повышения рентабельности. Электронные датчики дают много разнородной информации о состоянии зелёных насаждений.
Как достичь успеха в сельском хозяйстве сегодня? Агротехнология – это научный подход выращивания в умелых руках, который помогает раскрыть весь потенциал растения! Целью такого подхода является высокий и качественный урожай или высокая декоративность здорового растения. Множество современных технологий внедряется в растениеводство ежегодно. Эта тема обширная и интересная.Обычные фермеры работают над повышением производительности и облегчением труда. Научные институты разрабатывают новые более эффективные методы работы. Неудивительно, что и 3Д-технологии нашли применение и в сельском хозяйстве.Главное преимущество 3Д-технологий в их доступности.
Выращивание растений без почвы – один из актуальных трендов в сельскохозяйственной отрасли. Гидропоника позволяет заменить почву на воду и набор минерально-солевых добавок, так что для выращивания растений требуется меньше места. Исследования показали, что 3Д-печатные гидропонные системы, изготовленные с использованием пористых полимеров, обладают высокими перспективами для выращивания растений.
В связи с вышеизложенными фактами, считаем возможным обозначить цель данного проекта и определить задачи.
Цель:
Интегрировать 3 направления дополнительного образования для моделирования и конструирования гидропонной установки с последующим запуском.
Задачи:
Для детского объединения «Экологическая агрохимия»: создание гидропонной системы для выращивания зелени в водной среде при отсутствии почвы и получение стабильного дохода.
Для детского объединения «Ознакомительная робототехника»:
Подключение через электромеханическое реле устройств гидропонной установки для работы по таймеру (составить схему Ардуино, собрать установку по схеме, написать код).
Для детского объединения «3Д-моделирование»:моделирование посадочных корзинок для гидропонной установки в программе Tinkercad и печать на 3D-принтере (изучение основ работы в программеTinkercad, моделирование посадочной корзинки в программе Tinkercad и печать на 3D-принтере).
Обучающиеся обязательно должны научиться делать что-то своими руками, работать с приборами и оборудованием (hard skills) и приобрести навыки, которые очень важны как для участия в коллективных проектах, так и жизни в социуме: работать совместно, брать на себя ответственность, выполнять определенную роль в командной работе, помогать и сочувствовать друг другу и т. д. (soft skills).
Любой ребенок получит возможность изучать направления естественных наук и технических отраслей. Содержание и подача научной информации адаптирована для детей. Сначала предусмотрено «погружение» в различные проектные направления. Для ребенка это своеобразное испытание своих возможностей в режиме «тест-драйв», далее он может самостоятельно выбрать проектное направление («Экологическая агрохимия», «3Д-моделирование, «Робототехника»), которым наиболее заинтересован, где хочет демонстрировать свои способности и достигать результатов. В образовательном интенсиве запланирована как групповая так индивидуальная деятельность обучающихся. Далее начинается целенаправленная учебная (дисциплинарная) подготовка и проектная работа, результат которой возможен и на междисциплинарном уровне.
Возраст детей от 7 до 18 лет. Обучение бесплатное (за счет бюджетных ассигнований). Обучение ведётся на русском языке.
Распределение обязанностей в образовательном интенсиве «БиоРобоТех»
современные профессии | обязанности |
сити-фермеры | выращивание продуктов питания |
IT - специалист | сборка реле времени и написание кода дляArduino. |
маркетолог | продвижение товара на рынке |
финансовый аналитик | разработка финансового плана |
инженер-технолог | монтаж и сборка гидропонной установки |
оператор роботизированных систем | обслуживание роботизированных систем |
инженер по 3D-печати | моделирование и печать посадочных корзинок для гидропонной установки. |
агрохимик | приготовление питательного раствора |
руководитель стартап- проекта | координация деятельности команды |
Сроки и этапы реализации проекта
Этап | 2021 год | 2022 год | 2023 год | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
январь | февраль | Март | Апрель | Май | Июнь | Июль | Август | сентябрь | Октябрь | Ноябрь | Декабрь | январь | февраль | Март | Апрель | Май | Июнь | Июль | Август | сентябрь | Октябрь | Ноябрь | Декабрь | январь | февраль | Март | Апрель | Май | Июнь | Июль | Август | сентябрь | Октябрь | Ноябрь | Декабрь | |||
1.Подготовительный: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изучение литературы по выращиванию растений на гидропонике | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
Создание чертежей гидропонной установки в 2D компасе | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Закупка оборудования | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сборка установки | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Закупка удобрений | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Закупка семян | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Создание макета посадочных корзинок в программеTinkercad | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Печать на 3D-принтере посадочных корзинок | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Основной(практический): | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Посев семян | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||
Проращивание семян | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||
Создание условий: температура, влажность и т.д. | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
Создание питательного раствора | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||
Управление при помощи Arduino | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Управление через контроллер «ЙоТик 32» | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||
Запуск онлайн-сервиса по доставке зелени | + | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.Заключительный: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Анализ расходов | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Анализ доходов | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Анализ рисков | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Анализ чувствительности проекта | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержание
Содержание программ соответствует стратегическим направлениям инновационного развития мировой и российской экономики, Национальной технологической инициативе.
Образовательный интенсив «БиоРобоТех» основан на проектной деятельности, базируется на технологических кейсах, предусматривает привитие участникам навыков прохождения полного жизненного цикла создания инженерного продукта, сквозных изобретательских компетенций.
«Экологическая агрохимия» (18 часов)
№ | Тема | Кол-во часов | Теория/практика | содержание |
1 | Что такое гидропоника? | 2 | теория | Изучение литературы, просмотр роликов в ютубе |
2 | Проектирование гидропонной установки | 2 | теория | Анализ существующих гидропонных систем, выбор конкретной модели и её усовершенствование |
3 | Сооружение гидропонной установки | 2 | практика | Закупка деталей, сборка, монтаж и установка гидропонной системы |
4 | Изучение условий, необходимых для роста и развития растений | 2 | теория | Знакомство с приборами (рН, ЕС, и т.д.) |
5 | Удобрения | 2 | теория | Виды удобрений, раствор Кноппа, Герике |
6 | Приготовление питательного раствора | 2 | практика | Приготовление растворов А+В |
7 | Методика посадки растений без почвы | 2 | теория | Изучение методики посадки растений без почвы |
8 | Посадка семян растений: укроп, петрушка, салат, руккола | 2 | практика | Посев семян |
«3Д-моделирование» (18 часов)
№ | Тема | Кол-во часов | Теория/практика | содержание |
1 | Программа «Компас 2D» | 2 | теория | Знакомство с программой и её возможностями |
2 | Скетч гидропонной установки | 2 | практика | Выполнение чертежей гидропонной установки на бумаге |
3 | Построение чертежей в программе «Компас 2D» | 2 | практика | Построение чертежей в программе «Компас 2D» |
4 | Программа Тinkercad и её преимущества | 2 | теория | Знакомство с программой Тinkercad и её возможностями |
5 | Проектирование и выполнение скетчей посадочных корзинок | 2 | практика | Проектирование и выполнение скетчей посадочных корзинок |
6 | Моделирование посадочных корзинок в программе Тinkercad | 2 | практика | Моделирование посадочных корзинок в программе Тinkercad |
7 | Изучение принципа работы 3Д - принтера | 2 | теория | Изучение принципа работы 3Д - принтера |
8 | Печать посадочных корзиночек на 3Д-принтере | 2 | практика | Печать посадочных корзиночек на 3Д-принтере |
«Робототехника» (18 часов)
№ | Тема | Кол-во часов | Теория/практика | содержание |
1 | Ардуино. Что это такое? Применение Ардуино для автоматизации работы гидропонной установки. | 2 | теория | Знакомство с Ардуино. Применение Ардуино для автоматизации работы гидропонной установки. |
2 | Реле времени. Составление схемы. | 2 | практика | Составление схемы «Реле времени» |
3 | Сборка устройства по схеме | 2 | практика | Сборка реле времени |
4 | Знакомство с языком С++ | 2 | теория | Где применяется язык С++, его преимущества |
5 | Написание кода программы на языке С++ | 2 | практика | Написание кода программы на языке С++ |
6 | Светодиодные лампы | 2 | теория | Разновидности светодиодных ламп и их применение в гидропонных системах |
7 | Монтаж светодиодных ламп | 2 | практика | Монтаж, установка светодиодных ламп |
8 | Подключение через электромеханическое реле устройств гидропонной установки для работы по таймеру | 2 | практика | Подключение через электромеханическое реле устройств гидропонной установки для работы по таймеру |
Выводы
В результате формируются навыки Hardskills: для работы в программах компас-2D, Tinkercad, получены навыки работы на платформеArduinoUno.Softskills: для написания бизнес –плана по выращиванию зелени методом гидропоники.
Возможность подготовить свой собственный будущий «Start Up».
Образовательный интенсив «БиоРобоТех» основан на проектной деятельности, базируется на технологических кейсах, предусматривает привитие участникам навыков прохождения полного жизненного цикла создания инженерного продукта, сквозных изобретательских компетенций.
Результаты:
Победители всероссийского конкурса-выставки детского технического творчества «Сам себе Кулибин» в рамках всероссийского конкурсного проекта «Мы вместе» в номинации «Макетирование зданий и сооружений» (2021г.)
Призёры регионального этапа Открытого чемпионата «Агро. Бизнес. Старт» (2022г.).
Победители регионального этапа Всероссийского конкурса юных аграриев «Юннат» в номинации «Инженерия, автоматизация и робототехника» (2022г.)
Призёры Всероссийского конкурса юных аграриев «Юннат» (2022г.) и финалисты федерального этапа Всероссийского конкурса инновационных экономических проектов «Мои зелёные стартАпы» (2022г.)
