Дипломная работа по биологии на тему Разработка методических рекомендаций для организации работы в кабинете гидропоники. Центр одаренных детей и молодежи Эткер Минобразования Чувашии

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы исследования, которая рассматривается в данной дипломной работе, связана с тем, что в современном мире все чаще применяется выращивание растений без почвы, особенно в небольших хозяйствах, где благодаря гидропонике можно на небольших площадях выращивать достойные урожаи зелени, овощей, ягод и цветов [Дитченко, 2007].
Гидропоника имеет ряд неоспоримых преимуществ перед традиционным земледелием. В первую очередь, эти преимущества связаны с возможностью экономного использования водных и земельных ресурсов. При этом в процессе такого типа выращивания растение не тратит силы на поиск питательных веществ, они подаются прямо к корням, а вся сэкономленная энергия идет на рост и дополнительное плодоношение [Велигодская, Сумарокова, Мытникова, 2022].
Многие ученые считают гидропонику решением проблем человечества, связанных с перенаселением, нехваткой пресной воды и пищи. Эта система выращивания растений особенно актуальна в странах с сухим климатом и отсутствием плодородных земель [Сапегина, Краснова, 2021].
С помощью гидропоники можно получать несколько урожаев в год, с помощью этого метода помидоры, огурцы и другие овощи можно выращивать даже в регионах с низкими круглогодичными температурами [Заврагина, Чурилова, Москаленко, 2020].
Для организации эффективного учебно-воспитательного процесса важно учитывать необходимость всестороннего развития подростков и молодежи, в том числе и в направлении практической деятельности. Гидропоника является специфическим инновационным средством воспитания любви к природе, развития навыка работы с живой природой, формирования сельскохозяйственных умений [Бондаренко, 2018].
Кроме того, работа в кабинете гидропоники дает подросткам и молодежи возможность научиться сделать что-то своими руками, что важно для личностного развития, повышения самооценки, уверенности в завтрашнем дне [Карписонова, 2017].
Также работа подростков и молодежи в кабинете гидропоники может активизировать их профессиональное самоопределение. Подросток или молодой человек, у которого успешно получается выращивать растение, может заинтересоваться этой темой и практической сферой и выбрать для своего будущего трудоустройства столь востребованную и редкую на сегодняшний день профессию агронома [Викторова, Николаенкова, Черемыкина, 2020].
Цель исследования – разработать методических рекомендаций для организации работы в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
Объект исследования – работа в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
Предмет исследования – организация работы в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд теоретических и практических задач исследования:
1. Охарактеризовать принципы выращивания растений на искусственных средах и структуру гидропонных установок.
2. Определить роль кабинета гидропоники в учебно-воспитательном процессе.
3. Сформулировать цель и задачи организации работы в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
4. Проанализировать нормативно-техническое обеспечение методической разработки по организации работы в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
5. Эмпирически обосновать необходимость методической разработки по организации работы в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии
6. Сформировать методическую разработку по организации работы в кабинете гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
Эмпирическая база исследования: ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии.
Гипотеза исследования: важность создания кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии определяется стремлением современных подростков и молодежи к получению знаний и навыков по выращиванию растений инновационными методами.
Методы исследования: анализ научной литературы, описательный, сравнительный, обобщение, классификация, моделирование, проектирование, анкетный опрос, хронологический.
Методология исследования. Основу для формирования методической разработки по организации кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии составили труды таких исследователей как: Р.А. Карписонова [Карписонова, 2017], Т.И. Дитченко [Дитченко, 2007], Е.В. Бондаренко [Бондаренко, 2018], Э. Зальцера [Зальцер, 2006], В.А. Чеснокова [Чесноков, 1989] и др.
Степень достоверности и апробация результатов исследования. Данная методическая разработка создана специально для ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии и апробирована в нем. Достоверность результатов подтверждена востребованностью кабинета гидропоники среди воспитанников центра.
Научная новизна исследования связана с разработкой методических рекомендаций по организации кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии, которые можно охарактеризовать как универсальные. При этом данная методическая разработка включает в себя указания на концептуальное обоснование и нормативно-техническое обеспечение организации кабинета гидропоники в данном образовательном центре.
Практическая значимость исследования обусловлена не только разработкой методических рекомендаций по организации кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии, но и с выявлением мнения воспитанников центра относительно значимости для них данного вида деятельности посредством анкетного опроса, проведенного в центре.
Данная методическая разработка может быть использована для повышения уровня биологической грамотности и совершенствования сельскохозяйственных навыков учащихся подросткового и молодого возраста в различных типах образовательных учреждений. Проведенный анкетный опрос подтверждает значимость и важность организации кабинета гидропоники в образовательном учреждении и актуальности развития биологических знаний и умений к подрастающего поколения России.
Перспективы дальнейшей разработки темы основаны на том, что методическая разработка по организации кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии является универсальной для любого образовательного учреждения в Российской Федерации. Данная методическая разработка может быть усовершенствована для применения в условиях дефицита материально-технических средств, который наблюдается в некоторых образовательных учреждениях ряда регионов Российской Федерации.
Структура исследования. Дипломная работа состоит из введения, теоретической и практической глав, заключения, списка литературы И приложения, которое содержит специальной разработанный для данной дипломной работы опросник для воспитанников ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии» о значимости кабинета гидропоники.
Первая глава посвящена анализу современного состояния и перспектив использования гидропонной установки в учебно-воспитательном процессе. Здесь рассматриваются принципы выращивания растений на искусственных средах и структура кабинета гидропоники, а также роль кабинета гидропоники в учебно-воспитательном процессе.
Во второй главе представлена методическая разработка по организации кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии, в частности, цель и задачи организации кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии, нормативно-техническое обеспечение методической разработки, а также значение кабинета гидропоники в ГАНОУ «Центр одаренных детей и молодежи «Эткер» Минобразования Чувашии путем опроса воспитанников центра.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОПОННОЙ УСТАНОВКИ В УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. Принципы выращивания растений на искусственных средах и структура гидропонных установок

Под гидропоникой в научной литературе понимается метод выращивания растений без почвы с использованием искусственных субстратов и питательных растворов. Этот прогрессивный метод основан на современных технологиях, но в его основе лежат простые природные принципы.
Как указывают исследователи, гидропоника – это древнейшая форма жизни растений, т.к., как известно, жизнь зародилась в воде, а гидропонные фотосинтезирующие водоросли существовали задолго до появления различных растений на суше [Викторова, Николаенкова, Черемыкина, 2020].
Главной особенностью этого инновационного сельскохозяйственного метода является то, что растения выращивают без почвы, а все необходимые питательные вещества они получают из влажного воздуха, воды или твердой пористой среды. Этот метод выращивания требует частого или постоянного капельного орошения специальным раствором, содержащим все необходимые элементы, необходимые для каждой отдельной культуры. На сегодняшний день специалисты выделяют три основных метода гидропоники [Сапегина, Краснова, 2021]:
– водная культура;
– субстратная культура;
– воздушная культура, которая иначе еще называется аэропоникой.
Водную культуру исследователи выделяют как основополагающий метод гидропоники. При этом способе выращивания растение укореняют в тонком слое какого-либо органического субстрата (мха, торфа и др.), уложенного на сетку. Такую сетку опускают в лоток, наполненный питательным раствором. Корни растений попадают в раствор через субстрат и отверстия в поддоне, откуда растение получает все питательные вещества, необходимые для развития и роста [Карписонова, 2017].
Водная культура считается старейшим методом гидропоники, но при этом многие ученые считают, что данный способ не является оптимальным, т.к. он сопряжен с множеством трудностей и недостатков.
В первую очередь, при таком способе выращивания растения исследователи обнаружили аэрацию корней, которая связана с тем, что количество кислорода, который содержится в растворе, оказывается недостаточным для растений, полное опускание корневой системы в питательную среду не представляется возможным [Велигодская, Сумарокова, Мытникова, 2022].
Для обеспечения нормального дыхания между основанием и питательным раствором оставляют воздушное пространство высотой 3 см для молодых растений и 6 см – для взрослых культур. В то же время в такой воздушной подушке необходимо поддерживать высокую влажность, иначе корневая система может быстро засохнуть. При выращивании в водной культуре питательный раствор нужно менять каждый месяц.
При использовании метода субстратной культуры корневую систему помещают в толстый слой субстрата, в качестве которого может выступать керамзит, гравий, вермикулит и другие. Подкормка растений при таком способе гидропоники может осуществляться по трем разным принципам [Викторова, Николаенкова, Черемыкина, 2020]:
– принцип подпора;
– принцип периодического увлажнения;
– полив сверху.
Принцип подпора заключается в том, что питательный раствор постоянно находится только в нижнем слое субстрата. Питание обеспечивается благодаря длинным корням, способным проникать до самого дна – необходимые вещества поднимаются к растению, проходя по капиллярам корневой системы и тканям стебля [Заврагина, Чурилова, Москаленко, 2020].
Емкость с растением и субстратом полностью помещается в питательный раствор на некоторое время, субстрат насыщается питательными веществами, после чего раствор сливают – так работает принцип периодического увлажнения .
Самый простой в использовании принцип полива сверху. При этом несколько раз в неделю растения поливают питательным раствором, один раз простой водой [Чесноков, 1989].
В отличие от водной, субстратная культура позволяет максимально обеспечить корневую систему кислородом и без проблем поддерживать необходимую влажность в прикорневой зоне. Именно поэтому данный метод наиболее популярен среди людей, занимающихся выращиванием растений с помощью гидропоники.