Hosted by OSOS , contributed by gymagmyr on 5 June 2019
Το συγκεκριμένο ερευνητικό πρόγραμμα αποτελεί μια διαθεματική προσέγγιση της μεθόδου ενυδρειοπονικής καλλιέργειας μέσα από το πρίσμα του προγράμματος σπουδών του Γυμνασίου και σκοπός του συγκεκριμένου ερευνητικού προγράμματος είναι να ανακαλύψουν οι μαθητές τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η ταυτόχρονη υδατοκαλλιέργεια καλλωπιστικών ψαριών (χρυσόψαρα), και η υδροπονία
Αισθάνομαι
Κλιματική κρίση , κλιματική αλλαγή, έλλειψη πόσιμου νερού, μόλυνση υδροφόρου ορίζοντα, αλόγιστη χρήση φυτοφαρμάκων και λιπασμάτων, αύξηση πληθυσμού, πείνα, μείωση δασών, ανάγκη για αύξηση καλλιεργήσιμων εκτάσεων, ενεργειακό αποτύπωμα, εξαφάνιση ειδών.
Έννοιες οι οποίες έχουν γίνει συνώνυμο της καθημερινότητας μας. Τα τελευταία χρόνια, πληθαίνουν όλο και περισσότερο οι φωνές που προφέρουν τις παραπάνω φράσεις. Καθημερινά σε όλα τα μέσα μαζικής ενημέρωσης , στον έντυπο αλλά και ηλεκτρονικό τύπο φιλοξενούνται ειδικοί, επιστήμονες, ακτιβιστές κλπ οι οποίοι προσπαθούν να αφυπνίσουν την ανθρωπότητα, και να την πείσουν να αλλάξει τρόπο ζωής ώστε να ανακόψει την καταστροφική πορεία που αρχίζει να φαίνεται στον ορίζοντα.
Ταυτόχρονα σε πολλές χώρες του τρίτου κόσμου η αύξηση του πληθυσμού δημιουργεί την ανάγκη για εύρεση περισσότερης τροφής. Η έλλειψη νερού και οι μειωμένες καλλιεργήσιμες εκτάσεις επιδεινώνουν την κατάσταση.
Στον αντίποδα, στον αναπτυγμένο κόσμο όλο και περισσότεροι άνθρωποι προσπαθούν να αλλάξουν τις διατροφικές τους συνήθειες κινούμενοι σε τρόφιμα που παράγονται βιολογικά, χωρίς την χρήση εντατικών ραντισμάτων με φυτοφάρμακα ή χωρίς την αλόγιστη χρήση λιπασμάτων.
Σε ένα πλανήτη λοιπόν, που διαρκώς αλλάζει, που εκπέμπει sos, είναι καιρός να αναζητήσουμε τρόπους με τους οποίους θα μπορέσουμε να ικανοποιήσουμε τις αυξανόμενες ανάγκες για τροφή μειώνοντας ταυτόχρονα το οικολογικό μας αποτύπωμα. Νέοι τρόποι καλλιέργειας πρέπει να αναπτυχθούν οι οποίοι θα μπορέσουν να εξασφαλίσουν στην ανθρωπότητα μεγαλύτερες ποσότητες τροφής, αλλά κυρίως τροφής απαλλαγμένης από φυτοφάρμακα και λιπάσματα. Νέες καλλιέργειες οι οποίες θα έχουν θετικό οικολογικό πρόσημο, οι οποίες θα συμβάλλουν στη προστασία του περιβάλλοντος.
Πρέπει ο κάθε ένας από εμάς να μπορέσει συνειδητά να αλλάξει τρόπο ζωής, μειώνοντας το οικολογικό του αποτύπωμα αλλά ταυτόχρονα επιζητώντας τρόφιμα υψηλής διατροφικής αξίας. Για να μπορέσουμε όμως να το καταφέρουμε αυτό πρέπει να στοχεύσουμε στις μικρές ηλικίες τι οποίες πρέπει να ευαισθητοποιήσουμε και να εκπαιδεύσουμε. Αυτό μπορεί να γίνει πολύ εύκολα μέσα στις σχολικές αίθουσες εφαρμόζοντας κατάλληλα προγράμματα και καλές πρακτικές οι οποίες θα δημιουργήσουν πιο συνηδειτοποιημένους πολίτες.
Φαντάζομαι
Το συγκεκριμένο ερευνητικό πρόγραμμα αποτελεί μια διαθεματική προσέγγιση της μεθόδου ενυδρειοπονικής καλλιέργειας μέσα από το πρίσμα του προγράμματος σπουδών του Γυμνασίου και συγκεκριμένα αναφέρεται σε ενότητες των μαθημάτων της:
Α) Βιολογίας
Βιβλίο Β και Γ Γυμνασίου : Ενότητα 2 - Παράγραφοι : 2.1 «Ισορροπία στα βιολογικά συστήματα» και 2.3 «Η ανακύκλωση της ύλης σε ένα οικοσύστημα»
Β) Φυσικής
Βιβλίο Β Γυμνασίου: Κεφάλαιο 4 – Παράγραφος 4.3: «Η ατμοσφαιρική πίεση – Δυνάμεις λόγω ατμοσφαιρικής πίεσης.»
Βιβλίο Γ Γυμνασίου: Κεφάλαιο 2 – Παράγραφος 2.2 «Ηλεκτρικό κύκλωμα»
Γ) Πληροφορικής
Βιβλίο Γυμνασίου: Γ τάξη - Κεφ.1 σελ. 176-185 και Κεφ. 2 §2.4, §2.5 - Η έννοια του αλγορίθμου. Προγραμματισμός συσκευών αυτοματισμού και χρήση τους σε πραγματικά περιβάλλοντα.
ΣΤΟΧΟΙ:
Το παραπάνω ερευνητικό πρόγραμμα έχει σαν στόχο:
➢ Να βοηθήσει τους μαθητές να αναπτύξουν κατάλληλες δεξιότητες
α) στη καλλιέργεια φυτών,
β) στην εκτροφή ψαριών,
γ) στην σύνδεση κυκλωμάτων,
δ) στη δημιουργία σιφονιού (με την εκμετάλλευση της ατμοσφαιρικής πίεσης)
ε) στη δημιουργία αυτοματισμών για:
ι) το αυτόματο τάισμα των ψαριών,
ιι) τη άντληση νερού από το ενυδρείο στα τραπέζια φύτευσης,
ιιι) τον περιοδικό φωτισμό των φυτών για την ανάπτυξη τους.
➢ Να ανακαλύψουν τις συμβιωτικές σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ τριών διαφορετικών οργανισμών, όπως ψάρια (ετερότροφοι οργανισμοί), φυτά (αυτότροφοι οργανισμοί) και βακτήρια (αποικοδομητές)
➢ Να κατανοήσουν την ανακύκλωση της ύλης στα βιοτικά περιβάλλοντα μέσα από τον κύκλο του αζώτου,
➢ Να ανακαλύψουν νέους τρόπους αειφόρου γεωργικής ανάπτυξης η οποία μπορεί να αναπτυχθεί τόσο σε αστικό περιβάλλον όσο και σε πολύ μικρές αγροτικές εκτάσεις,
➢ Να παράξουν φυτά μειώνοντας το οικολογικό τους αποτύπωμα χωρίς τη χρήση χημικών λιπασμάτων ή φυτοφαρμάκων, με παράλληλη μείωση της χρήσης νερού άρδευσης και προστασία του υδροφόρου ορίζοντα.
σχηματική αναπαράσταση κατασκευής
Περιγραφή
Τα ψάρια ζουν σε δεξαμενές και τα απόβλητά τους συσσωρεύονται στο νερό και γίνονται τοξικά. Με την κυκλοφορία του νερού και την βοήθεια διάφορων ωφέλιμων βακτηριδίων τα οποία αναπτύσσονται σε αποικίες στο υπόστρωμα κάτω από τις ρίζες των φυτών, αλλά και σε βιολογικά φίλτρα (όπως στα ενυδρεία), τα τοξικά απόβλητα των ψαριών και τα υπολείμματα των τροφών τους, μετατρέπονται σε χρήσιμα για τα φυτά θρεπτικά συστατικά.
Το νερό κυκλοφορεί συνεχώς ή κατά διαστήματα από τις δεξαμενές προς τα παρτέρια των φυτών, διαρκώς φιλτράρεται και επιστρέφει καθαρό στις δεξαμενές των ψαριών.
Το σύστημα λειτουργεί ως εξής:
1. Στο ενυδρείο ζουν τα ψάρια και ταΐζονται περιοδικά με χρήση servo κινητήρα ελεγχόμενο από ένα Arduino.
2. Μια ποσότητα νερού του ενυδρείου, με χρήση αντλίας, μεταφέρεται στα δοχεία όπου φυτεύτηκαν τα φυτά.
3. Η αντλία λειτουργεί για ορισμένο χρονικό διάστημα, ελεγχόμενη από ρελέ που ενεργοποιείται/απενεργοποιείται από το Arduino.
4. Όταν το νερό στα δοχεία φύτευσης ανέβει πάνω από ένα όριο, αδειάζει ξανά στο ενυδρείο με χρήση σιφωνίου, βασιζόμενο στη λειτουργία της κούπας του Πυθαγόρα.
5. Για την καλύτερη ανάπτυξη των φυτών έχουν τοποθετηθεί ειδικές λάμπες θερμοκηπίου πάνω από αυτά, για να προσφέρουν γρηγορότερη ανάπτυξη. Οι λάμπες ανάβουν και σβήνουν με ρελέ που ελέγχεται από το Arduino.
6. Προαιρετικά, μπορεί να τοποθετηθεί ένα wifi shield στο Arduino προσφέροντας απομακρυσμένο έλεγχο και στοιχεία λειτουργίας ώστε να μπορεί να διαπιστωθεί η καλή λειτουργία του, χωρίς να χρειάζεται ο επιτόπιος έλεγχος.
ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΥΛΙΚΑ
Για το σύστημα μας θα χρειαστούμε:
✓ Ένα πλαστικό δοχείο 100lt στο οποίο θα τοποθετηθούν τα ψάρια μας.
✓ Τέσσερα δοχεία περίπου 15lt το καθένα στα οποία θα φυτέψουμε τα φυτά.
✓ Μια αντλία παροχής 800 – 1000lt/h
✓ Λάστιχα ύδρευσης τα οποία θα μεταφέρουν το νερό από το ενυδρείο μέσω της αντλίας στα τραπέζια φύτευσης.
✓ Υπόστρωμα διογκωμένης αργίλου στο οποίο θα φυτευτούν τα φυτά.
✓ 4 Λάμπες LED Ανάπτυξης Φυτών Full Spectrum Λάμπα Θερμοκηπίου/ Ενυδρείου – Plant Grow LED Lamp
✓ Ένα πολύμπριζο
Για τους αυτοματισμούς θα χρειαστούμε:
1 Arduino Uno
1 μετασχηματιστή 9V, 1A για τροφοδοσία του arduino uno
1 Servo Motor με μεταλλικά γρανάζια
1 relay board πιστοποιημένο (τουλάχιστον) για 10A, 220V AC, για έλεγχο δύο συσκευών
Διάφορα Resistors 220, 1K, 10K
2 led
1 Wifi Shield ESP8266
1 αισθητήρας φωτός
1 μικρό διακόπτη για έναρξη/σταμάτημα όλων των αυτοματισμών
1 mini breadboard
Καλώδια σύνδεσης
1 πλαστικό στεγανό κουτί όπου θα τοποθετηθεί όλο το σύστημα αυτοματισμού
Δημιουργώ
Η δημιουργία του ενυδρειοπονικού μας συστήματος έγινε από τους μαθητές της Β΄ Τάξης του Γυμνασίου μας σε συνεργασία με τους επιβλέποντες καθηγητές Διαμαντάκη Γιάννη και Σαββίδη Στάθη. Η δημιουργία του συστήματος αλλά και των αυτοματισμών έγιναν εκτός ωρολογίου προγράμματος του σχολείου σε ημέρες και σε ώρες που είχαν καθοριστεί από τους διδάσκοντες.
Η ομάδα των παιδιών που συμμετείχαν στο πρόγραμμα ονομάστηκαν ΑΓΡΟναύτες και το ταξίδι τους περιγράφετε αναλυτικά στο ημερολόγιο καταστρώματος που οι ίδιοι δημιούργησαν καταγράφοντας αναλυτικά κάθε τους προσπάθεια και το οποίο σας παρουσιάζουμε στη παρακάτω παρουσίαση.