Неделя 1

Цель

• изучить способы автоматизации систем орошения
• научиться планировать и строить инженерные объекты
• узнать об эксплуатации солнечной энергии и солнечных панелей
• научиться совместной работе и работе в группах

Ожидаемые результаты

Ученики должны развить понимание:

• оросительных систем и проектирования оросительных систем
• использования солнечной энергии
• плана решения проблемы реального мира
• планирования и строительства инженерных объектов
• коммуникативных навыков для сотрудничества с учителем и другими учениками
• как минимум одного типа ирригационной (оросительной) системы

Междисциплинарная связь

• Биология (рост и развитие растений)
• Физика (работа с электроникой)
• Информатика (программирование)

Введение

На протяжении веков фермерам со всего мира приходилось проявлять изобретательность при отсутствии дождя. Для преодоления дефицита воды и увеличения урожая они использовали такие технологии как ирригационные (оросительные) системы.

Однако, большинство оросительных систем неэффективны. Около половины всей поливной воды растрачивается впустую из-за стока, ветра и испарения. Это связано с тем что, большинство оросительных систем используют простые таймеры и контроллеры для полива полей по расписанию. Гораздо более эффективный подход – использовать систему умного орошения которая нацелена использовать воду только по необходимости, и растрачивать ровно нужное количество воды [1].

Интеллектуальная система орошения собирает информацию с датчиков и отправляет команды исполнительным механизмам запускающим оросительные воды. Команды для системы орошения заранее определяются пользователем [2]. Умное орошение имеет много преимуществ.  Одна из них – контроль влажности почвы которая позволяет фермерам автоматизировать процессы орошения и сократить потребление воды. К другим преимуществам также относятся экономия затрат за счет минимальных потерь воды, умные уведомления в случаях отклонений, единый обзор характеристик почвы и многие другие [1].

Использованные ресурсы:

[1] https://intellias.com/smart–irrigation–in–agriculture/

[2] https://qubino.com/smart-irrigation/ 

Урок 1.

Рост растений. Вспомните строение клеток и тип тканей верхушечной почки и зоны деления корня. Как вы помните, там расположена образовательная ткань. Благодаря непрерывному делению ее клеток происходит рост корней и побегов. Рост растений связан с размножением — увеличением количества клеток и с перераспределением веществ, входящих в состав растения. На свету благодаря фотосинтезу рост зеленых растений обычно приводит к увеличению массы тела, так как накопление органических веществ преобладает над расходом их на дыхание. В темноте рост зеленых растений происходит благодаря имеющимся органическим веществам при одновременной трате их на процесс дыхания.

При изучении корня, стебля и листа выяснялись способы роста этих органов: корень растет концом, и зона роста его не превышает 8-10 мм, в то время как стебель растет верхушкой и верхними междоузлиями. Зона роста стебля имеет несколько сантиметров, а иногда достигает 10 см и больше.

Развитие растений. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. В ходе развития формируются новые свойства, органы.

Развитие организма начинается с появления зародыша. Первый этап в развитии растений называется зародышевый. Он охватывает время от начала формирования зародыша до момента прорастания семян. В этот момент главными факторами, влияющими на прорастание растений, являются температура и влажность. При низкой температуре семена не прорастают. Так же не способны прорастать и сухие семена.

Второй этап в развитии растений — молодость. Он длится от момента прорастания семени до первого цветения. В этот период жизни растение активно растет, значительно увеличивая свою зеленую массу. Оно ветвится, образует новые молодые побеги (веточки) и листья, растет в высоту.

Рис. Развитие растения

Подготовка и вводные вопросы:

Расскажите о необходимости воды для выращивания сельскохозяйственных культур, вовлекая учащихся в обсуждение. Спросите учеников:

• Что необходимо растениям чтобы расти? (вода, почва, солнечный свет, удобрения и т.д.)
• Что может произойти с растениями, если им не будет хватать воды? (они могут пожелтеть,     увядать, засохнуть, умереть и т.д.)
• Кто-нибудь знает, что такое орошение? Позвольте ученикам поделиться своими догадками. (Орошение – это процесс перемещения воды из одного места в другое, чтобы помочь растениям расти)

Спросите учащихся, видели ли они какие-либо примеры орошения в своей деревне, и позвольте им поделиться примерами. Спросите, какие методы орошения использовались или могут использоваться (использование каналов, резервуаров, труб, шлангов и т.д.)

Скажите ученикам:

На этом уроке вы будете работать в качестве инженеров. Представьте, что вы инженеры [Инженеры это специалисты которые создают или совершенствуют технические механизмы (двигатели, машины)]. Вы будете работать в небольших группах, чтобы выяснить как можно автоматизировать систему орошения для полива сельскохозяйственных культур.

Разделите учеников на группы из 4 человек. Предоставьте один комплект материалов на группу.

Примечание:

Далее в материале предоставлен пример реализации проекта по автоматизации системы орошения. Вы можете использовать данный пример как образец. Предоставьте ученикам возможность подумать над дизайном проекта и внести свои идеи по его улучшению.

Подготовка грунта и посадка семян растения

 1. Нам нужна коробка прямоугольной формы. В нашем случае это коробка следующих размеров: длина 29 см, ширина 20 см, высота 6,5 см. Также можно взять любую идентичную коробку с размерами как минимум совпадающие с указанными выше. Если такой коробки нет, можете ее сделать из картона [ скачать размеры макета ].

2. Подготовка разъема для грунта

3. Подготовка почвы (грунта) и посадка семян растений

Наложите необходимое количество грунта в пластиковую посуду (чуть выше середины). Посадите семена вашего растения. В нашем случае это листья салата (так как всходы появляются уже за одну неделю). Ухаживайте за вашими растениями параллельно занимаясь дальнейшей реализацией проекта.