Ознайомлення учнів із сучасними агротехнологіями як засіб формування соціальної і громадської компетентності на уроках фізики

Насьогодні для прийняття рішень агровиробник має різноманітні джерела інформації: знімки супутників і дронів, показники датчиків вологості, наземних метеостанцій і т.д.

Технології розумного обприскування. Активне використання пестицидів та агрохімікатів є загальноприйнятою практикою, тому законодавство більшості країн лояльне до широкого застосування таких засобів, однак побічні ефекти від них сьогодні очевидні всім. Зниження кількості пестицидів, окрім економічного ефекту, сприятливо позначиться на стані земельного фонду, що згодом позитивно вплине на врожайність.

Зокрема автономні системи точкового обприскування, установлені на трактори, ідентифікують бур'яни за допомогою світлодіодів - сканують ділянку посівів у червоному та інфрачервоному діапазонах. Відбите світло автоматично аналізується. Під час виявлення рослини сигнал подається на форсунку, яка спрацьовує точно над нею. Час спрацювання залежить від швидкості проходження. Залпове вприскування уможливлює ефективну роботу системи при сильному вітрі. На ділянках, де бур'яни трапляються періодично, можна зекономити близько 80% активної речовини. Такі системи дають змогу диференційовано вносити гербіциди за наявності індивідуальних форсунок і сенсорів. Для диференційованого внесення добрив сенсорний датчик врожайності визначає в режимі реального часу необхідну кількість внесення. Автоматика регулює висоту штанги розпилювача, забезпечує рівномірний тиск у системі, подаючи потрібну кількість активної речовини на кожну форсунку.

Дрони. БПЛА в сільському господарстві використовують для моніторингу й транспортування - для обприскування полів отрутохімікатами. Найчастіше для моніторингу сільгоспугідь застосовують дрони, оснащені фотокамерами, які проводять зйомку у видимому діапазоні, або відеокамерами чи мультиспектральними сенсорами, які дозволяють знімати у видимому та інфрачервоному діапазонах і в подальшому розраховувати оцінку стану рослинності. Результати зйомки, проведеної тепловізійними камерами, дозволяють оцінити потреби рослини в зрошуванні та регуляції роботи зрошувальних систем, оцінки вологості ґрунтів [1].

Особливістю даних фотозйомки з БПЛА є їх висока роздільна здатність та можливість планувати й виконувати зйомку в найбільш зручний для досягнення поставленої мети час. Саме це є найсуттєвішою перевагою дронів порівняно із супутниковою зйомкою.

Big Data. Терміном Big Data («великі дані») окреслюють групу технологій та методів, які дають змогу аналізувати та обробляти величезну кількість структурованих і неструктурованих даних для отримання якісно нових знань, тобто це інформація, що не піддається обробленню класичними способами через її величезний обсяг. Аграрна галузь - одна з небагатьох, де важливої для виробництва інформації справді дуже багато. У неї різна структура, тому отримати її можна з різних за своєю природою джерел. На кінцевий результат у рослинництві впливають десятки чинників, а Big Data допомагає використовувати ресурси так, щоб максимально збільшити врожаї за мінімального втручання в екосистему, а також здешевити вирощені продути внаслідок оптимального використання обладнання та добрив [2]. У межах збору інформації потрібно провести агрохімічний аналіз ґрунту, просканувати ґрунт на предмет його структури та електропровідності, наявності ущільнень, створити матрицю рельєфу. Для проведення повноцінного метеомоніторингу потрібно встановити стаціонарну метеостанцію та мобільні метеостанції на техніку для збирання інформації про температуру, вологість повітря та швидкість вітру. Також потрібно ввімкнути датчики вологості та температури ґрунту й польові датчики для збору інформації щодо реальних опадів.

Для комплексного аналізу проведених операцій техніка обладнується системами моніторингу висіву, внесення добрив та засобів захисту рослин, датчиками моніторингу глибини оброблення ґрунту і під'єднуються до бортових терміналів.

Для забезпечення систематичного надходження даних щодо стану посівів, підключають систему супутникового моніторингу та використовують дрони для визначення проблем у виконаних операціях й аналізу динаміки вегетації. Після цього агрономи працюють на проблемних ділянках поля. Для повноцінної аналітики на комбайни встановлюють системи картування врожайності.

Гаджети в сільському господарстві - невеликі пристрої, призначені для полегшення та вдосконалення життя й праці фермера. Розглянемо лише ті, які здатні доповнити прикладний матеріал курсу фізики.

Планшет, або ж смартфон для фермерів, - незамінний помічник, оскільки в ньому можна не тільки зберігати потрібну інформацію, а й планувати посіви, моніторити поля (щоправда, за наявності додаткових програм), контактувати з партнерами тощо. На тлі сучасного розвитку бездротових технологій доступу в Інтернет планшет дозволяє кожному аграрію завжди бути в курсі всіх новин, знати про події у світі, вести свої справи, брати участь у конференціях.

Ґрунтовий вологомір та термометр дає точні дані про температуру й рівень зволоженості ґрунту на глибині майбутнього залягання зерна. Це універсальний прилад, обладнаний щупом з датчиком, який занурюється у ґрунт на потрібну глибину, та дисплеєм, на якому віддзеркалюється отримана інформація.

Під час вивчення деформацій корисно ознайомити учнів з важливістю врахування механічних властивостей ґрунтів за допомогою пенетрометра, для знаходження найбільш ефективних способів оброблення грунту. Принцип дії ґрунтового пенетрометра полягає в перетворенні деформації пружного елемента

тензометричного датчика, спричиненої дією прикладеної сили, в електричний сигнал. Електронний блок реєструє електричний сигнал, обробляє його й результати вимірювань в одиницях сили віддзеркалює на дисплеї.

Анемометр точно вимірює швидкість вітру, що дає змогу агроному бути впевненим у тому, що поле буде якісно оброблено під час обприскування або внесення гербіцидів.

Ы-Зетог - обладнання, яке встановлюють на трактор, що дозволяє варіювати дозу внесення азотних добрив. N Sensor вимірює коефіцієнт відбивання світла в певних діапазонах хвиль і визначає вміст хлорофілу в рослинах і біомасі. Пристрій обчислює фактичне поглинання азоту. Оптимальні дози внесення є похідними від даних поглинання азоту і надсилаються на контролер розкидача або обприскувача, який дозує внесення відповідно до отриманих даних.

Переносні метеостанції дозволяють отримувати точні дані про температуру й вологість, вимірювати атмосферний тиск, аналізувати динаміку зміни атмосферного тиску, на підставі чого самостійно прогнозувати погоду на час від 6 до 36 годин. Цифрові метеостанції мають можливість підключення додаткових бездротових датчиків, які передають інформацію про температуру (іноді й вологість) у будь-якій точці. Є моделі цифрових метеостанцій, які мають додаткові функції: розраховування точки роси, віддзеркалення фаз місяця, розраховування рівня комфорту з огляду на температуру і вологість.

ЯТК-станції в аграрному секторі використовують для забезпечення високої точності всього циклу робіт від підготовки ґрунту до збирання врожаю. Особливо істотну перевагу за використання ЯТК отримують господарства, які спеціалізуються на просапних культурах, оскільки вирощування цих культур вимагає найбільшої точності під час висівання, обприскування, зрошення та збирання.

Важливим засобом розширення кругозору учнів та профорієнтаційної роботи є навчальні екскурсії, під час яких учні ознайомлюються з виробничими процесами, роботою машин, механізмів та агрегатів, які використовують фізичні закони та явища, дізнаються про впровадження сучасних технологій у сільське господарство, спостерігають за роботою людей, що керують машинами, ознайомлюються із сучасними аграрними підприємствами.

Об'єктами екскурсії можуть бути будь - які підприємства, що використовують сучасні технології (див. таблицю): вітряна або сонячна електростанція, фермерське господарство, застосування дронів під час сільськогосподарських робіт та ін.

Наприклад, під час екскурсії на сонячну електростанцію учні мають можливість ознайомитися з пристроями прямого перетворення сонячного випромінювання на електричний струм за допомогою напівпровідникових фотоелементів - сонячних батарей, а також пристроями і елементами електричних мереж. Спеціалісти пояснюють учням, як сонячні батареї перетворюють сонячне випромінювання в електричний струм, як електроенергія із сонячних батарей потрапляє на контролер, який перетворює її до оптимального значення для заряду акумуляторних батарей. Учні з цікавістю слухають змістовні розповіді фахівців та мають змогу отримати відповіді на свої запитання: попит професії в інноваційних технологіях, вимоги до цих професій. Для досягнення результатів від екскурсії й кращого запам'ятовування учнями здобутої інформації потрібно запропонувати їм виконати навчальний проект.

Висновки та перспективи подальших розвідок напряму. Цікавий прикладний матеріал дозволяє школярам ознайомитися із сучасним обладнанням підприємств, вивчити технологічні ланцюжки - від початку виробництва й до виходу готової продукції, під час екскурсій поспілкуватися й поставити багато питань керівникам і майстрам своєї справи, які працюють в агробізнесі. Учні мають змогу уявити себе на місці співробітників підприємств, з'ясувати, які завдання стоять перед сучасними фахівцями, настільки важливо знати програмування, фізику та інші шкільні предмети.

Ознайомлення школярів із сучасними агротехнологіями сприяє готовності випускників шкіл до праці в умовах інноваційного розвитку економіки, забезпечує цільову орієнтацію на затребувані ринком праці сільськогосподарські професії.

Список джерел

1. Асачов А.Б., Асачова А.О. Безпілотні літальні апарати як інструмент сучасного землеробства та охорони Грунтів / Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, серія «Екологія». Випуск 15. Харків, 2016. С. 15-20.

2. Що таке BIG DATA і чому це так важливо для сільського господарства? URL: https://smartfarmmg.ua/ua-blog/scho-take-big-data-i - chomu-tse-vazhlivo-dlya-silskogo-gospodarstva (дата звернення 07.03.2020).

3. Як точне землеробство допомагає аграріям економити ресурси і приймати більш ефективні рішення. URL: http://persona.pumb.ua/ua/club/digest/detail.php7COD E=yak-tochne-zemlerobstvo-dopomagae-agrariyam - ekonomiti-resursi-i-priymati-bilsh-efektivni - rishennya - (дата звернення 10.05.2020).

4. Агро інновацій 2019 року. URL: https://aggeek.net/ru-blog/8-agro-innovatsij-2019 - roku (дата звернення 10.05.2020)

5. Допоможи собі сам: 10 гаджетів-помічників для фермерів. URL: https://agravery. com/uk/po sts/show/dopomozi-sobi - sam - 10-gadzetiv-pomicnikiv-dla-fermeriv (дата звернення 10.05.2020)

References

1. Asachov, A.B., Asachova, A.O. (2016). Bezpilotni litaljni aparaty jak instrument suchasnogho zemlerobstva ta okhorony gruntiv. [Unmanned aerial vehicles as a tool of modern agriculture and soil protection]. Kharkiv.

2. Shcho take VELYKI DANI i chomu tse tak vazhlyvo dlya sil's'koho hospodarstva? (2020). [What is BIG DATA and why is it so important for agriculture?].