Έργο για το διαγωνισμό ρομποτικής
Αποθετήριο για το έργο «Όταν το νηπιαγωγείο συνάντησε την κάθετη καλλιέργεια...» του 5ου Πανελλήνιου Μαθητικού Διαγωνισμού Ανοιχτών Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση
Τίτλος έργου “Όταν το νηπιαγωγείο συνάντησε την κάθετη καλλιέργεια...”
ΘΕΜΑ: Οικολογικής Γεωργίας- Βελτίωση παραγωγής/ συγκομιδής
Στόχος: Το έργο έχεις ως στόχο:
• οι μικροί μαθητές να αποκτήσουν περιβαλλοντική εκπαίδευση και συνείδηση ώστε να γίνουν ενεργοί πολίτες,
• να έρθουν σε επαφή με πραγματικά περιβαλλοντικά προβλήματα που η γενιά τους θα κληθεί να αντιμετωπίσει στο μέλλον,
• να μάθουν για την έννοια της υδροπονίας και της κάθετης καλλιέργειας,
• τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και των δυο μεθόδων,
• να εξοικειωθούν με τη ζωή και τις ανάγκες των φυτών,
• να κατανοήσουν το ρόλο που διαδραματίζει το νερό στη διατήρηση του φυτού,
• να κατανοήσουν τη διαδικασία της ανακύκλωσης του νερού,
• να εισάγουμε τους μαθητές στις έννοιες της τεχνητής νοημοσύνης, στην καλλιέργεια της δημιουργικότητας, της κριτικής και αποκλίνουσας σκέψης.
Α. Σύντομη περιγραφή: Τα τελευταία χρόνια, λόγω της κλιματικής αλλαγής, παρατηρείται έντονα το φαινόμενο της λειψυδρίας. Για να αναπτυχθούν και να καλλιεργηθούν γεωργικά προϊόντα απαιτείται κατανάλωση νερού. Παράλληλα ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται όλο και περισσότερο, και έτσι υπάρχει περισσότερη ζήτηση για τρόφιμα, ενώ η ποσότητα του εύφορου εδάφους έχει μειωθεί. Ως εκ τούτου, απαιτείται ένα σύστημα καλλιέργειας που χρησιμοποιεί το νερό με σύνεση και συγχρόνως δεν θα εκμεταλλεύεται τη γη με κίνδυνο αυτή να παραμεληθεί ή να αποψιλωθεί. Τη λύση έρχεται να δώσει η υδροπονία σε συνδυασμό με την κάθετη καλλιέργεια. Η υδροπονία είναι η μέθοδος όπου τα φυτά μεγαλώνουν μέσα στο νερό. Η λέξη προέρχεται από το "Ύδωρ = Νερό" και το "Πόνος = Εργασία". Αρκετοί πολιτισμοί χρησιμοποιούσαν την υδροπονία ως μέθοδο καλλιέργειας, εδώ και χιλιάδες χρόνια. Υπάρχουν αναφορές για καλλιέργειας σε νερό από την εποχή της αρχαίας Αιγύπτου, όταν για να τραφεί ο μεγάλος αριθμός σκλάβων που δούλευαν για την κατασκευή των πυραμίδων ήταν απαραίτητη η καλλιέργεια τροφής ακόμα και μέσα στο νερό, στις όχθες του ποταμού Νείλου. Εκμεταλλεύονταν την παλίρροια του Νείλου ώστε να ωφελούνται από τα νερά και τα οργανικά τους στοιχεία, με αποτέλεσμα να έχουν πολύ μεγαλύτερες σοδειές. Οι κρεμαστοί κήποι της Βαβυλώνας, οι πλεούμενοι κήποι των Αζτέκων στο Μεξικό και οι κήποι στην Κίνα είναι παραδείγματα υδροπονικών καλλιεργειών. Η κάθετη καλλιέργεια (vertical farming) είναι η μέθοδος καλλιέργειας σε επίπεδα κάθετης διάταξης και θεωρείται ως ένας βιώσιμος τρόπος εξασφάλισης της σίτισης στις μεγαλουπόλεις στο προσεχές μέλλον. Η έξυπνη αυτή χρήση του νερού, αποκαθιστά το νερό όπως απαιτείται και ελαχιστοποιεί παράλληλα την υπερβολική χρήση του. Θα είναι προγραμματισμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να ανιχνεύονται τα επίπεδα υγρασίας των φυτών και να διοχετεύεται επιπλέον νερό, εάν και εφόσον απαιτείται. Βασιζόμενοι σε αυτή τη μέθοδο, σχεδιάστηκε ένα Project όπου οι μαθητές θα γνωρίσουν νέες εναλλακτικές μορφές καλλιέργειας των φυτών, με νέες τεχνικές, ενώ παράλληλα, με τον κατάλληλο εξοπλισμό θα δημιουργήσουν το δικό τους σύστημα ποτίσματος. Πως θα γίνει αυτό; Τοποθετώντας αισθητήρες υγρασίας στην αυτοσχέδια κατασκευή που θα δημιουργηθεί από τα παιδιά με τη βοήθεια των εκπαιδευτικών. Όταν οι αισθητήρες υγρασίας πέσουν κάτω από το επιτρεπτό όριο, η κάμερα Α.Ι. θα διαβάσει την ένδειξη από το micro bit, και θα ενεργοποιείται το ρομπότ. Αυτό που μπορούμε να πούμε είναι ότι η υδροπονία είναι μια τεχνολογικά εξελιγμένη μέθοδος γεωργικής παραγωγής στην οποία τα φυτά αναπτύσσονται χωρίς έδαφος (χώμα), αλλά με τις ρίζες τους μέσα σε κάποιο αδρανές υπόστρωμα. Στην Ελλάδα ως τεχνητό υπόστρωμα χρησιμοποιείται κυρίως ο περλίτης, γιατί είναι ένα εθνικό προϊόν, φθηνό που έχει όλες τις απαραίτητες ιδιότητες για την υδροπονική καλλιέργεια, ενώ υπάρχουν και άλλα όπως η ελαφρόπετρα, άμμος και το χαλίκι. Με την μέθοδο αυτή η θρέψη του φυτού δεν βασίζεται στο χώμα, αλλά στο νερό.
Β. Ανάλυση διδακτικού σεναρίου
Στο πλαίσιο της καλλιέργειας της περιβαλλοντικής ενσυναίσθησης στους μικρούς μας μαθητές δημιουργήθηκε το παρόν Project, ώστε να αντιληφθούν τη σημαντικότητα του νερού και του εδάφους, καθώς και να ανακαλύψουν και άλλες εναλλακτικές μορφές καλλιέργειας.
Φάση 1η: Προετοιμασία.
Αφού διαβάσουμε τα παραμύθια “Φυτρώνει, φυτρώνει ο σπόρος” και “Μεγαλώνει, μεγαλώνει το φυτό” τίθεται το ερώτημα της σποράς και της διαδικασίας ανάπτυξης του φυτού. Πως μεγαλώνει το φυτό; Τι χρειάζεται; Πως θα εξοικονομήσουμε νερό για το πότισμα των φυτών; Υπάρχει άλλος τρόπος για να μεγαλώσουν τα φυτά; Αφού τεθούν αυτοί οι προβληματισμοί, οι μαθητές καλούνται να πειραματιστούν με τις εναλλακτικές μορφές καλλιέργειας και να διερευνήσουν τον τρόπο που μπορούν να δημιουργήσουν ένα σύστημα που θα παρέχει νερό στο φυτό όταν το χρειάζεται. Σε πρώτη φάση, θα δημιουργηθεί ένα brainstorming με το λογισμικό MindMeister, όπου θα καταγραφούν οι πρότερες γνώσεις των παιδιών για τα φυτά. Τέλος, με το λογισμικό Tagxedo θα δημιουργήσουν τα νήπια ένα συννεφόλεξο με όλες τις ιδέες και προτάσεις τους.
Φάση 2η: Υλοποίηση – Κατασκευή
Τα παιδιά θα έχουν ενεργή συμμετοχή στη διαδικασία της κατασκευής, της επιλογής του φυτού, του υλικού που θα χρησιμοποιηθεί για να φυτεύσουμε και τέλος στον τρόπο που θα προγραμματιστεί η πλακέτα micro bit και το ρομποτάκι. Έπειτα από συνάντηση που θα πραγματοποιηθεί με τους μαθητές του τομέα γεωπονίας, τροφίμων και περιβάλλοντος του ΕΝΕΕΓΥΛ Ρόδου και την ενημέρωση για τη σπορά, ανάπτυξη και εξέλιξη του φυτού, θα επιλεχθεί το κατάλληλο υλικό που θα χρησιμοποιηθεί για να φυτέψουμε. Με τη βοήθεια ενός γονέα θα τρυπήσουμε το σωλήνα PVC, θα τοποθετήσουμε την αντλία στο βαρέλι με το νερό και τέλος τα νήπια, με τη βοήθεια των εκπαιδευτικών, θα προγραμματιστεί το micro-bit (https://makecode.microbit.org/), ενεργοποιώντας το ρομπότ όταν η υγρασία πέσει κάτω από το επιτρεπτό όριο. Τέλος, το ρομποτάκι θα προγραμματιστεί να κλείσει το ρεύμα μετά από ένα τέταρτο και να γυρίσει στην αρχική του θέση. Το ρομπότ αυτό θα δημιουργηθεί, χρησιμοποιώντας το NEZHA Inventor’s kit for micro-bit και το Κιτ αυτοκινήτου TPBot, όπου θα προγραμματιστεί να δίνει το κατάλληλο σήμα, όταν ο αισθητήρες υγρασίας πέσουν κάτω από το επιτρεπτό όριο που εμείς έχουμε ορίσει ανάλογα με την καλλιέργεια που θα επιλέξουμε να βάλουμε. Ουσιαστικά, θα δημιουργηθεί μια μικρογραφία ενός κάθετου συστήματος καλλιέργειας με χρήση υδροπονίας και εκεί θα τοποθετηθούν τα φυτά και το ρομπότ ώστε να πειραματιστούν και να ελέγξουν την αποτελεσματικότητα του. Τέλος, θα δημιουργηθεί η διαδρομή όπου το ρομπότ θα ακολουθεί για την παροχή της απαιτούμενης ενέργειας .
Φάση 3η: Διάχυση - Αξιολόγηση
Σε αυτό το στάδιο, στόχος μας είναι η αξιολόγηση των παραγόμενων προϊόντων και η διάδοση της γνώσης στην τοπική και ευρύτερη εκπαιδευτική κοινότητα, ξεκινώντας από γειτονικά νηπιαγωγεία. Οι μαθητές θα παρουσιάσουν στους γονείς την κατασκευή σε μια εκδήλωση, ενημερώνοντάς τους για τις εναλλακτικές μορφές καλλιέργειας καθώς και τον τρόπο που εξοικονομούμε νερό. Στη συνέχεια θα δημιουργηθεί κατάλληλο υλικό παρουσίασης (βίντεο, φωτογραφίες, πολυτροπικό κείμενο κ.λπ.) και θα αναρτηθεί στην ιστοσελίδα του νηπιαγωγείου μας και στο YouTube.
θα χρειαστούμε:
- micro:bit v2 starter:kit (2 τμχ): 72 €
- NEZHA Inventor’s kit for micro:bit: 189 €
- Κιτ αυτοκινήτου TPBot: 60 €
- Smart AI Lens kit: 74 €
- PlanetX WiFi: 12 €
- Πλακέτα micro:bit V2: 27,50 €,
- σωλήνα PVC: 1,50€ ,
- αντλία νερού: 20€,
- πέρλες αργίλου: 4€ ,
- βαρέλι: 2€,
- Micro:bit Smart Agriculture Kit: 75€