Πρότυπη σχολική υδροπονική μονάδα καλλιέργειας φυτών General Information Summary Η Υδροπονία είναι ένα νέο, συναρπαστικό εκπαιδευτικό εργαλείο για να επιδείξουμε την ανάπτυξη των φυτών στους μαθητές. Ο όρος υδροπονικός χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη καλλιέργεια των φυτών σε ένα διάλυμα από υδροδιαλυτά λιπάσματα ή σε αδρανή υποστρώματα ανάπτυξης φυτών. Η δημιουργία μιας εκπαιδευτικής υδροπονικής μονάδας παρέχει στους μαθητές ορατή επίγνωση στη διαδικασία ανάπτυξης του φυτού υπό πραγματικές συνθήκες ανάπτυξης. Θα δημιουργηθεί μια υδροπονική μονάδα κλειστού τύπου η όποια δίνει τη δυνατότητα για την ανακύκλωση των λιπασμάτων και του νερού, ελαχιστοποιώντας με αυτόν τον τρόπο τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και εξοικονομώντας φυσικούς πόρους. Έτσι η εξοικείωση με την καλλιέργεια φυτών σε μια υδροπονική κατάσταση αναμένεται να παρακινήσει τους μαθητές να αποκτήσουν μεγαλύτερη συνείδηση της ανάγκης να διατηρούμε το περιβάλλον. Το ενδιαφέρον το μαθητών κεντρίζεται από την προοπτική της καλλιέργειάς των φυτών χωρίς χώμα. Ο συνδυασμός της θεωρητικής διδασκαλίας με ένα υπόδειγμα πρακτικής εφαρμογής κάνει τη συμμετοχή των μαθητών πολύ πιο ενδιαφέρουσα. Aims Οι μαθητές εξοικειώνονται με φιλικές προς το περιβάλλον πρακτικές καλλιέργειας φυτών και με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των φυτών. Η προτεινόμενη περίπτωση θα παρείχε επίγνωση στον πλήρη κύκλο ζωής των φυτών μέσω της πρακτικής εμπειρίας. Οι μαθητές θα αποκτήσουν τη βασική κατανόηση πάνω στο πως τα φυτά καλλιεργούνται υδροπονικά και πως μπορεί να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση φυσικών πόρων στη γεωργία μέσω της ανακύκλωσης. Έτσι, οι μαθητές μπορούν να εκπαιδευτούν να σκέφτονται πιο φιλικά προς το περιβάλλον και να αναζητούν μια πιο ορθολογική χρήση των φυσικών πόρων στη διαδικασία παραγωγής, συμπεριλαμβανομένης της γεωργικής παράγωγης και της παράγωγής φαγητού. Main activities Οι Μαθητές θα συγκροτήσουν μια κλειστού τύπου υδροπονική μονάδα στην οποία τα φυτά θα αναπτύσσονται σε ένα θρεπτικό διάλυμα επανακυκλοφορίας χωρίς τη χρήση οποιουδήποτε στέρεου μέσου για ριζοβόλημα. Έτσι, οι μαθητές θα έχουν την
ευκαιρία να παρατηρήσουν και να καταγράψουν την ανάπτυξη των φυτών σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον. Θα κάνουν παρατηρήσεις, θα καταγράψουν στοιχεία σε διαφορετικά φυσιολογικά στάδια του φυτού και περιβαλλοντικές συνθήκες και θα μελετήσουν την επίδραση του φωτός, της θερμοκρασίας, του νερού και των θρεπτικών συστατικών στην ανάπτυξη του φυτού. Έτσι, αναμένεται από τους μαθητές να βγάλουν συμπεράσματα και να κάνουν παρατηρήσεις που θα εγείρουν επιστημονικά ερωτήματα και διεγείρουν επιστημονικές συζητήσεις. Involved actors Δάσκαλοι, ερευνητές Connection with the curriculum Με έναν υδροπονικό σχολικό κήπο, οι μαθητές θα έχουν την ευκαιρία να μάθουν για την τροφική αλυσίδα, το κόστος και την προσπάθεια που απαιτείται για να παράγουν τα δικά τους λαχανικά. Επιπλέον, εφόσον ο υδροπονικός σχολικός κήπος θα είναι ένα κλειστό σύστημα στο οποίο τα υπολείμματα των θρεπτικών στοιχείων και του νερού θα συλλέγονται και θα ανακυκλώνονται, οι μαθητές θα εκπαιδεύονται να εξοικονομούν τους φυσικούς πόρους μέσω των τεχνολογιών ανακύκλωσης. Where to find the application or case Χρήσιμες πληροφορίες μπορούν να βρεθούν στην ιστοσελίδα του Εργαστηριού μας, Εργαστήριο Κηπευτικών Καλλιεργειών του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. http://www.ekk.aua.gr/index.php?sec=library&lib=1&item=111. Πρόσθετες πληροφορίες η πηγες: D. Savvas, H.C. Passam (Eds). Υδροπονική Παραγωγή Λαχανικών και Διακοσμητικών Φυτών. Εκδόσεις Έμβρυο, Αθήνα, Ελλάδα. http://www.embryopub.gr/index.php?target=products&product_id=23&sl=en Savvas, D. 2012. Καλλιέργεια χωρίς Χώμα. Υδροπονία Υποστρώματα. Εκδοτική Αγρότυπος, Αθήνα, ελλάδα (στα ελληνικά). http://www.agrotypos.gr/eshop/index.asp?mod=eshop_item&cid=87&pid=63565 Content
Content Η Υδροπονία ορίζεται ως οποιαδήποτε μέθοδος ανάπτυξης φυτών χωρίς τη χρήση χώματος ως μέσο ριζοβολήματος στον οποίο όλα τα ανόργανα στοιχεία που είναι απαραίτητα για τη θρέψη των φυτών (εκτός από τον άνθρακα ο οποίος βρίσκεται στα φύλλα μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης) παρέχονται στο ρίζωμα μέσω του νερού άρδευσης. Τα λιπάσματα που χρησιμοποιούνται ως πηγές των θρεπτικών συστατικών που θα παρασχεθούν στην καλλιέργεια διαλύονται στο νερό άρδευσης σε κατάλληλες συγκεντρώσεις και το διάλυμα που προκύπτει ορίζεται ως θρεπτικό διάλυμα. Η προτεινόμενη Βέλτιστη Πρακτική είναι η δημιουργία ενός υδροπονικού συστήματος καλλιέργειας κλειστού τύπου στο οποίο το θρεπτικό διάλυμα θα επανακυκλοφορεί συνέχεια. Η καλλιέργεια των φυτών σε κλειστά υδροπονικά συστήματα μπορεί να μειώσει σημαντικά τη μόλυνση των υδάτινων πόρων από τα νιτρικά και τα φωσφορικά που προέρχονται από τα υπολείμματα των λιπασμάτων, ενώ ταυτόχρονα συνεισφέρει σε μία υπολογίσιμη μείωση στην κατανάλωση νερού και λιπάσματος. Ο υδροπονικός σχολικός κήπος που προτείνεται ως μία από τις Βέλτιστες Πρακτικές θα είναι μια απλή υδροπονική μονάδα κλειστού τύπου που αποτελείται από: 1. Μια δεξαμενή συνεχώς παρεχόμενη με ρέον θρεπτικό διάλυμα το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για να φιλοξενήσει τις ρίζες του φυτού, 2. Μια δεξαμενή παροχής η οποία θα λειτουργήσει τόσο ως δεξαμενή για το θρεπτικό διάλυμα που θα παρέχεται στα φυτά όσο και ως δεξαμενή απορροής του διαλύματος που θα επιστρέφει για να επαναχρησιμοποιηθεί, 3. Μια δεξαμενή αναπλήρωσης που θα χρησιμοποιείται για να αναπληρώσει αυτόματα το θρεπτικό διάλυμα που έχει καταναλωθεί στη δεξαμενή παροχής μέσω μιας πλωτής βαλβίδας. 4. Μια μικρή αντλία που θα χρησιμοποιηθεί για να παρέχει θρεπτικό διάλυμα στα φυτά 1. Σωλήνες άρδευσης για να παρέχουν θρεπτικό διάλυμα στην άνω άκρη της δεξαμενής και να συλλέξει το υπόλοιπο διάλυμα αφού ρεύσει μέσα από τις ρίζες των φυτών στο κάτω άκρο της δεξαμενής. Η παροχή θρεπτικού διαλύματος στα φυτά και η επανακυκλοφορία τους εντός της υδροπονικής μονάδας θα είναι συνεχής. Δε θα απορρίπτονται καθόλου νερό η θρεπτικά συστατικά. Πρότυπα υδατοδιάλυτα λιπάσματα θα χρησιμοποιούνται για να ετοιμαστούν συμπυκνωμένα αρχικά διαλύματα τα οποία θα πρέπει να αραιώνονται σε αναλογία 1:100 για να ετοιμαστεί το τελικό θρεπτικό διάλυμα όποτε χρειαστεί. Το τελευταίο θα προστίθεται τακτικά στη δεξαμενή αναπλήρωσης διαλύματος (π.χ. κάθε δύο η τρείς μέρες) για να αναπληρώσει την πρόσληψη θρεπτικών συστατικών και νερού από τα φυτά. Δε χρειάζονται άλλες επιχειρήσεις για τη λίπανση και την άρδευση των φυτών, εφόσον τόσο τα θρεπτικά στοιχεία όσο και το νερό θα παρέχονται αυτόματα μέσω του θρεπτικού διαλύματος που θα επανακυκλοφορεί. Criteria Relation to a green topic and curriculum Πρακτική εφαρμογή των μαθημάτων του σχολικού προγραμματισμού όπως η βιολογία, η βοτανολογία, η χημεία, η διοίκηση επιχειρήσεων, τα μαθηματικά και η ερευνητική εργασία. Being interdisciplinary: Drawing upon many academic disciplines and teaching methods
Η Υδροπονία μπορεί να είναι ένα σημαντικό εκπαιδευτικό εργαλείο κυρίως εξαιτίας της ευελιξίας της και της προσέγγισης της σε μια πληθώρα από θέματα. Συμμετέχοντας στη δημιουργία της υδροπονικής μονάδας οι μαθητές θα εκπαιδευτούν στην τεχνολογία σχεδίου, στον εντοπισμό προβλημάτων, στην πρόταση και την εφαρμογή λύσεων. Από την άλλη, μέσω της συντήρησης αυτής της μονάδας θα προσπαθούν να κατανοούν την επιστήμη. Relevance to the daily life of students Τα παιδιά έχουν μια φυσική συγγένεια με τους αναπτυσσόμενους ζωντανούς οργανισμούς. Με έναν υδροπονικό κήπο θα κατανοήσουν τις βασικές ανάγκες ανάπτυξης ενός φυτού, και θα μάθουν μέσω ενός πρακτικού υποδείγματος ότι τα φυτά χρειάζονται μόνο ανόργανα θρεπτικά στοιχεία, νερό και οξυγόνο για την ανάπτυξη τους, σε αντίθεση με τα ζώα τα οποία χρειάζονται οργανικές ουσίες όπως πρωτεΐνες, λιπίδια, υδρογονάνθρακες, βιταμίνες κτλ. Επιπλέον, οι μαθητές θα εκπαιδευτούν μέσω πρακτικής άσκησης ποια χημικά στοιχεία είναι απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά, σε τι ποσότητες και τι θα συμβεί αν ένα απαραίτητο θρεπτικό στοιχείο είναι ελλιπές ή παραληφθεί πλήρως στο παρεχόμενο θρεπτικό διάλυμα. Based on accurate and factual professional expertise Ο έλεγχός των παθογόνων που φέρει το χώμα είναι πολύ δύσκολος στις καλλιέργειες του θερμοκηπίου όπου δεν είναι εφικτή η αμειψισπορά. Παραδοσιακά, αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε χρησιμοποιώντας βρωμιούχο μεθύλιο (MB) μια φορά το χρόνο για αποστείρωση του χώματος. Ωστόσο, σύμφωνα με το Πρωτόκολλο του Μοντρεάλ, το MB δε μπορεί να χρησιμοποιείται πια για απολύμανση του χώματος επειδή καταστρέφει το στρώμα του όζοντος στη στρατόσφαιρα. Για να αποφευχθεί η ανάγκη για απολύμανση του χώματος, οι περισσότεροι καλλιεργητές στράφηκαν στην υδροπονία, η οποία δίνει τη δυνατότητα για μια πιο αποτελεσματική χρήση λιπασμάτων και νερού μέσω της ανακύκλωσης του θρεπτικού διαλύματος. Connections to professions in the green labour market Ένας υποδειγματικός υδροπονικός σχολικός κήπος θα βοηθήσει τους μαθητές να αναπτύξουν ένα μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τις πράσινες δραστηριότητες. Η υδροπονική καλλιέργεια είναι μία προχωρημένη γεωργική μέθοδος η οποία θα επικρατήσει παγκοσμίως στο μέλλον στο σχετικό πεδίο. Έτσι οι μαθητές εξοικειώνονται με τις σύγχρονες τεχνικές γεωργίας τις οποίες μπορούν να αναπτύξουν περισσότερο ως πιθανή καριέρα, εφόσον υπάρχει μεγάλη έλλειψη ανθρώπων με εμπειρία στην υδροπονική καλλιέργεια. Learning by research and enquiry Στο πλαίσιο της επιστήμης οι μαθητές μπορούν να μάθουν βασικές μεθόδους παρατηρήσεων, καθώς και διαδικασίες καταγραφής και ερμηνείας στοιχείων. Έτσι, οι μαθητές θα έχουν την ευκαιρία να κάνουν τα πρώτα τους βήματα στη μεθοδολογία της έρευνας. Η εφαρμογή της Βέλτιστης Πρακτικής αναμένεται να εγείρει πολλά ερωτήματα πάνω σε επιστημονικά ζητήματα που να σχετίζονται με τη βιολογία (π.χ. θρέψη φυτών, φωτοσύνθεση, αναπνοή φυτών), τη χημεία (σύνθεση θρεπτικού διαλύματος, συγκέντρωση άλατος και ph), τη φυσική (σχεδιασμός συστήματος και εφαρμοσμένη μηχανική, επίδραση της έντασης, του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς και της θερμοκρασίας πάνω στο μεταβολισμό του φυτού) και τα μαθηματικά (υπολογισμός των κατάλληλων συγκεντρώσεων θρεπτικών στοιχείων, υπολογισμός του κόστους παραγωγής και της πώλησης των προϊόντων). Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η υδροπονία μπορεί να καλύψει μια μεγάλη ποικιλία από θέματα που σχετίζονται με το σχολικό πρόγραμμα μαθημάτων. Έτσι, θα ήταν προτιμότερο αν οι δάσκαλοί ακολουθήσουν πιο καθοδηγούμενες και δομημένες μορφές αναζήτησης για να προσανατολίσουν τα επιθυμητά μαθησιακά αποτελέσματα.
Activation of the students by hands-on Σε αυτή τη συγκεκριμένη Βέλτιστη Πρακτική η εμπλοκή αναμένεται να είναι πολύ υψηλή, καθώς οι μαθητές είναι υπεύθυνοι για την επιτυχία και την πρόοδο της δραστηριότητας. Οι μαθητές πρέπει να απαντήσουν ερωτήσεις έρευνας ιδίας πρωτοβουλίας ενώ συμμετέχουν σε μικρά πειράματα Enhancement of student s ICT-Tools Put text here Support of the development of social skills Οι μαθητές θα παρατηρούν τις παραμέτρους ανάπτυξης των φυτών σε διαφορετικά φυσιολογικά στάδια και περιβαλλοντικές συνθήκες και θα επεξεργάζονται τα στοιχεία που έχουν συγκεντρώσει μέσω των κατάλληλων προγραμμάτων υπολογιστή. Η ανάλυση και η ερμηνεία αυτών των δεδομένων μπορεί να είναι ένα πολύτιμο μάθημα για τους μαθητές ώστε να βελτιώσουν την επιδεξιότητα τους στην χρήση Εργαλείων ΤΠΕ. Adaptability of the programme