Формування професійної компетентності майбутніх агроінженерів щодо використання AgTech-інновацій у сільському господарстві

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСП «Глухівський агротехнічний фаховий коледж СНАУ»

Глухівський національний педагогічний університет імені Олександра Довженка

Формування професійної компетентності майбутніх агроінженерів щодо використання agtech-інновацій у сільському господарстві

Авраменко Євгеній Володимирович викладач спецдисциплін, Опанасенко Віталій Петрович кандидат педагогічних наук, доцент кафедри професійної освіти та технології сільськогосподарського виробництва, Самусь Тетяна Володимирівна кандидат педагогічних наук, доцент кафедри професійної освіти та технології сільськогосподарського виробництва

Анотація

Використання геоінформаційних систем та їхніх програмних й інструментальних засобів в аграрній галузі України постійно зростає як частина ефективного менеджменту сільськогосподарського виробництва, що надає можливість агрономам, агроінженерам та фермерам організувати свою діяльність з отримання більш високих врожаїв, використовуючи точні аналітичні дані. У державі наразі сформована повноцінна ринкова екосистема цих технологій, що інтенсивно розвивається та виводить її у світові лідери з використання AgTech-інновацій та робототехніки в агросекторі.

Однак, на думку авторів, для розвитку геоінформаційних систем і ринку дронів у державі та їхнього ефективного впровадження перешкодою є нестача підготованих, висококваліфікованих фахівців, здатних до ефективного використання таких технологій. Саме від їхньої компетентності залежить не тільки врожайність та якість продукції, а й ефективність роботи всього сільськогосподарського підприємства, його енергоефективність, дотримання екологічних норм, рентабельність тощо. Тож сьогодні підготовка майбутніх фахівців для аграрного сектору (спеціальність 208 Агроінженерія), які будуть здатні професійно виконувати інтегровані виробничі завдання на експлуатаційному та технологічному рівнях, формування у них професійних компетентностей до використання інноваційних сільськогосподарських технологій є одним із нагальних завдань закладів фахової передвищої освіти.

У статті автори представляють опис упровадженого в освітній процес підготовки майбутніх агроінженерів у ВСП «Глухівський агротехнічний фаховий коледж СНАУ» навчального спецкурсу «Діджиталізація аграрного виробництва». Автори зазначають, що метою цього спецкурсу є набуття майбутніми фахівцями з механізації сільського господарства основ інженерного забезпечення, ефективного вирішення наукоємних територіально орієнтованих задач, а основними завданнями курсу є формування у фахівців професійних компетентностей з використання геоінформаційних систем (ГІС) та їх програмних та інструментальних засобів для планування розвитку територій, створення карт ґрунтового покриву, показників якості ґрунтів, прогнозування продуктивності та поширення хвороб і шкідників польових культур, проведення збору просторових даних, здійснення їх аналізу. Також у статті розкривається структура курсу та коротко характеризується теоретична та практична складові його змісту із зазначенням професійних компетентностей, які будуть сформовані під час його вивчення.

Ключові слова: професійна підготовка, геоінформаційні системи (ГІС), діджиталізація аграрного виробництва, дрони, майбутні агроінженери.

Abstract

Avramenko Yevhenii Volodymyrovych Special disciplines teacher, Separate Structural Subdivision “Hlukhiv Agrotechnical Professional College of Sumy National Agrarian University”

Opanasenko Vitaly Petrovych Candidate ped. Sciences, Associate Professor of the Department of Vocational Education and Agricultural Production Technology, Hlukhiv National Pedagogical University named after Oleksandr Dovzhenko

Samus Tetiana Volodymyrivna Candidate ped. Sciences, Associate Professor of the Department of Vocational Education and Agricultural Production Technology, Hlukhiv National Pedagogical University named after Oleksandr Dovzhenko

FORMATION OF PROFESSIONAL COMPETENCES OF FUTURE AGRICULTURAL ENGINEERS IN THE CONTEXT OF THE USE OF AGTECH-INNOVATIONS IN AGRICULTURE

The use of geographic information systems and their software and tools in the agricultural sector of Ukraine is constantly growing as part of the effective management of agricultural production, which enables agronomists, agricultural engineers and farmers to organise their activities using accurate analytical data to obtain higher yields. The country has now formed a full-fledged market ecosystem of these technologies, which is developing intensively and making it a global leader in the use of AgTech innovations and robotics in the agricultural sector.

However, according to the authors, the development of geographic information systems and the drone market in the country and their effective implementation is hampered by the lack of trained, highly qualified specialists who are able to use them. It is the competence of such specialists that determines not only the yield and quality of products, but also the efficiency of the entire agricultural enterprise, its energy efficiency, compliance with environmental standards, profitability, etc. Therefore, today, the training of future specialists in the speciality 208 “Agroengineering” for the agricultural sector who will be able to professionally perform integrated production tasks at the operational and technological levels, the formation of their professional competencies to use innovative agricultural technologies is one of the urgent tasks of institutions of professional higher education.

Ien th article, the authors present a description of the special course “Digitalisation of Agricultural Production” introduced into the educational process of training future agricultural engineers at the Hlukhiv Agricultural College of the National Academy of Sciences of Ukraine. The authors note that the purpose of this special course is to provide future agricultural mechanisation specialists with the basics of engineering support for the effective solution of knowledge-intensive territorially oriented tasks, and the main objectives of the course are to develop professional competencies in: using geographic information systems (GIS) and their software and tools for planning the development of territories, creating maps of soil cover, soil quality indicators, forecasting productivity and the spread of diseases and pests in fields The article also reveals the structure of the course and briefly describes the theoretical and practical components of its content, indicating the professional competences that will be formed during its study.

Keywords: professional training, geographic information systems (GIS), digitalisation of agricultural production, drones, future agricultural engineers.

Постановка проблеми

За даними Всесвітнього банку, внаслідок ерозії ґрунту та деградації сільськогосподарських угідь щороку Україна втрачає близько 10 млрд. доларів США. У той же час експерти очікують зростання споживання сільськогосподарської продукції на 70% до 2050 року унаслідок збільшення кількості населення світу до 9 мільярдів [3]. При цьому, внаслідок зміни клімату, погіршуються погодні умови, що негативно впливає на ефективність сільськогосподарського виробництва. Тому для підвищення ефективності господарств, їхньої продуктивності та забезпечення економічної рентабельності аграрії вимушені впроваджувати інноваційні технології точного землеробства, використовуючи геоінформаційні системи, елементом яких є використання безпілотників (дронів) у сільському господарстві.

Використання дронів в аграрній галузі постійно зростає як частина ефективного менеджменту сільськогосподарського виробництва, що надає можливість агрономам, агроінженерам та фермерам організувати свою діяльність, використовуючи точні аналітичні дані, для отримання більш високих врожаїв. Так, у звіті Reports and Data (2020) зазначено, що обсяг світового ринку сільськогосподарських дронів до 2028 року зросте до 13,31 млрд. доларів США, збільшуючись щороку у середньому на 35% [4].

На думку експертів, Україна в умовах сьогодення залишається одним із найбільших ринків для використання сільськогосподарських дронів у Європі. Основними причинами цього є висока концентрація сільськогосподарських підприємств, готовність до впровадження інноваційних сільськогосподарських технологій та техніки. Так, у 2020 році ринок дронів в Україні становив 18 млн. доларів США, а вже у 2021 - зріс до 36 млн. доларів США. У 2022 році, незважаючи на збройну агресію проти України, цей ринок продовжив зростати. Про це свідчать дані компанії DroneUA, найбільшого українського імпортера та дистриб'ютора дронів, згідно з якими, за запитами агровиробників, на внесення ЗЗР з БПЛА дронами-обприскувачами оброблено близько 1,2 млн. га, що на 20% більше в порівнянні з 2021 роком [1].

Таким чином, у країні сформовано повноцінну ринкову екосистему безпілотних технологій, яка вже кілька років розвивається та стає лідером на світових просторах. Про це свідчить і той факт, що навіть в умовах повномасштабної війни, 40% загальноєвропейського ринку агродронів у 2022 році припадає на Україну. Тож сьогодні Україна є центром практичного використання AgTech-інновацій та робототехніки в агросекторі.

Однак для розвитку ринку дронів та ефективного впровадження безпілотних технологій у нашій державі перешкодою, що гальмує ці процеси, є нестача підготованих, висококваліфікованих фахівців для управління дронами й аналізу отриманих з них даних. Саме від компетентності цих фахівців залежить не тільки врожайність та якість продукції, а й ефективність роботи всього сільськогосподарського підприємства, його енергоефективність, дотримання екологічних норм, рентабельність тощо Тож сьогодні підготовка таких фахівців для аграрного сектору є одним із нагальних завдань професійної освіти.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Не зважаючи на значні здобутки вітчизняних та закордонних вчених: В. Андрущенка, І. Бендери, С. Гончаренка, І. Зязюна, В. Кремня, В. Ковальчука, О. Коваленко, П. Лузана, С. Ніколаєнка, Н. Ничкало, В. Радкевич, О. Щербак та ін., які присвятили свої дослідження як теоретико-методологічним основам розвитку та стандартизації професійної освіти, так і безпосередньо проблемам підготовки майбутніх фахівців, залишаються малодослідженими низка аспектів реалізації компетентнісно-орієнтованого підходу до підготовки здобувачів фахової передвищої освіти, проєктування змісту їх навчання, добору педагогічних технологій з урахуванням вимог роботодавців до їхньої кваліфікації враховуючи інноваційні технології сільськогосподарського виробництва.

Мета статті - висвітлення особливостей удосконалення змісту професійної підготовки майбутніх фахівців аграрного сектору, спеціальності 208 Агроінженерія, щодо використання AgTech-інновацій у сільському господарстві у ВСП «Глухівський агротехнічний фаховий коледж СНАУ» на прикладі впровадження навчального курсу «Діджиталізація аграрного виробництва». геоінформаційний програмний аграрний діджиталізація

Виклад основного матеріалу

Спеціальність 208 Агроінженерія включає три спеціалізації: Механізація рослинництва, Механізація переробки та зберігання сільськогосподарської продукції та Технічний сервіс, кожна із яких надає можливість здобувачам освіти обіймати низку посад аграрної галузі (технік-механік сільськогосподарського виробництва, технік-механік, механік цеху, механік дільниці, механік автомобільної колони тощо), що передбачає формування відповідних професійних компетентностей (технологічних, проектувальних, організаційних, науково-дослідних, конструкторських та практичних) у майбутніх агроінженерів, які відповідатимуть визначеним рівням професійної діяльності (стереотипний, операторський, експлуатаційний, технологічний, дослідницький).

За традиційного підходу професійна підготовка майбутніх фахівців формувала у них здатності, що відповідають, як правило, операторському рівню діяльності, тобто, обмежуючи їх тільки налаштовуванням технологічної системи та керуванням нею, знанням основних принципів її побудови та роботи.

На нашу думку, сьогодні цей підхід повністю вичерпав себе. Тому ми погоджуємось з думкою П. Лузана, що зараз роботодавець шукає «випускників технікумів і коледжів, які не тільки забезпечують роботу складних технологічних виробництв, а й здатні професійно виконувати інтегровані виробничі завдання, непередбачені кваліфікаційними характеристиками додаткові організаційні та управлінські функції. В умовах виробництва молодші спеціалісти мають постійно оновлювати набуті в коледжі компетентності, оволодівати багатофункціональними уміннями...», яку він висловив у статті «Професійна підготовка молодших спеціалістів у закладах фахової передвищої освіти: реалії та перспективи» [5]. Ми також звертаємо увагу на те, що майбутній фахівець, який закінчує заклад фахової передвищої освіти, повинен бути здатен виконувати виробничі функції, використовуючи інноваційні технології, характерні експлуатаційному та технологічному рівням.

Провівши аналіз освітньо-професійних програм різних навчальних закладів фахової передвищої освіти, слід зазначити, що формування професійних компетентностей майбутніх аграріїв щодо організації професійної діяльності з урахуванням досвіду організації та використання AgTech-інновацій та робототехніки в агросекторі носить суто декларативний, поверхневий характер. Виправлення цієї ситуації можливе за умови оновлення змісту професійної освіти, удосконалення окремих спецдисциплін й упровадження нових навчальних курсів.

Із цією метою в освітній процес підготовки майбутніх агроінженерів у ВСП «Глухівський агротехнічний фаховий коледж СНАУ» розпочалось упровадження навчального спецкурсу «Діджиталізація аграрного виробництва», метою якого є набуття майбутніми фахівцями з механізації сільського господарства основ інженерного забезпечення ефективного вирішення наукоємних територіально орієнтованих задач. Основними завданнями курсу є формування у фахівця теоретичних знань і практичних навичок використання геоінформаційних систем (ГІС) для планування розвитку територій, створення карт ґрунтового покриву, показників якості ґрунтів, прогнозування продуктивності та поширення хвороб і шкідників польових культур, проведення збору просторових даних та здійснення їх аналізу.

Зміст навчального курсу включає два модулі: «Основні складові геоінформаційних систем» та «Практичні аспекти використання геоінформаційних систем». Модуль «Основні складові геоінформаційних систем» передбачає вивчення майбутніми фахівцями таких тем: «Ознайомлення з географічними інформаційними системами (ГІС)», «Апаратне забезпечення ГІС» та «Основи створення інформаційної бази ГІС». У процесі вивчення першої теми «Ознайомлення з географічними інформаційними системами (ГІС)» студентів знайомлять з історією розвитку геоінформаційних систем, їх сучасним станом, функціями, можливостями та сферою і рівнями застосування ГІС, а також її складовими частинами. Майбутні фахівці вивчають програмні засоби для роботи з просторовими даними, знайомляться з ГІС-пакетами світових та вітчизняних розробників, вивчають основні принципи організації та систему вимог, концептуальну модель організації даних та структуру і технології наповнення ГІС.

Ознайомлення з призначенням, функціями, будовою дронів відбувається під час вивчення теми «Апаратне забезпечення ГІС» як складової устаткування геоінформаційної системи, що містить власне комп'ютер та інші механічні, магнітні, електричні, електронні й оптичні периферійні пристрої, що працюють у складі апаратного комплексу або автономно, а також будь-які пристрої, необхідні для функціонування ГІС, забезпечуючи таким чином її архітектуру.

Під час вивчення другого модуля «Практичні аспекти використання геоінформаційних систем» майбутні агроінженери оволодівають компетентностями з просторового оцінювання параметрів природньо- агромеліоративної геосистеми з використанням ГІС. Тобто вивчають технологію введення і обробки просторової інформації, збір, систематизацію, підготовку і перетворення даних; технологію введення і обробки просторової інформації; обробку і аналіз даних експлуатації ГІС; технологію комплексного просторового оцінювання стану земель. Вчаться ідентифікувати об'єкти та оцінювати неоднорідності їх природньо-меліоративних умов, диференціювати землі за умовами вирощування сільськогосподарських культур. При вивченні концепції векторних та растрових ГІС, у студентів формується поняття способів представлення просторових і непросторових даних, векторна модель даних та їх відображення, топологічні відносини, накладання шарів, модель даних растрових ГІС з характеристикою растрових шарів тощо.

Практичний аспект представленого навчального курсу пов'язаний з формуванням компетентностей щодо агроекологічної оцінки ґрунтів, проведення аерофотозйомки, використання ГІС для прогнозу урожаю, застосування системи локального землеробства, планування ГІС-проєкту та подання інформації в ГІС.

У результаті вивчення навчального курсу здобувачі будуть володіти:

Знаннями про:

стан і перспективи розвитку ГІС, місце ГІС серед інших інформаційних систем;

основні принципи побудови ГІС, їх організацію і можливості;

особливості програмних і інструментальних засобів ГІС;

можливості практичного застосування ГІС в управлінні, бізнесі, науці і техніці.

Практичними уміннями:

здійснювати збір, введення, редагування, вивід географічної і просторової інформації;

формувати звітні матеріали до осдоаі проавивддя ГІС-одглізд;

ввкорвстовдвгтв ваві просторового аналізу для прийняття рішвддя.

Ввщвзгздгавдвй давагльдвй курс дв просто оздайомлює майбдтдіх фахівців з гвоідформаційдвмв свствмамв агрардої галузі, а й формує практваді вміддя ввкорвстаддя програмдвх та ідструмвдтгльдвх засобів (у тому числі і БПЛА). Із цією мвтою у змісті давагльдого курсу розроблвдо практваді задяття, да яких майбутді фахівці вивчають такі твми: гпаратдв забвзпвавддя гвоідформгційдих систвм і твхволоriй, заггльді характвристики гпаратдого забвзпвавддя ГІС; пеограмді засоби для роботи з просторовими иадими; комврційді ГІС-паквти; твхдології вввивддя і обробки просторової ідформації; пладуваддя ГІС-проєкту. Так, викодуюаи завдаддя практиадих задять, працююаи з програмдими засобами та иродом, супутдиковими здімками, зиобувааі освіти оволоиівають практиадими давиаками з модіторидгу поля та адглізу стаду рослид і ґрудту (особливості рвльєфу поля, ріввдь вологи да різдих його иілядках, вміст азоту або оргадіадої рваовиди, ріввдь кислотдості (pH), EC, Mg, K, урожайдості тощо), що дозволяє їм іивдтифікувати проблвмді иілядки з високою тоадістю; складати 3В-мапу поля, фотоплади (иля формуваддя карти-завиаддя, а полв отримує «паспорт»); кодтролювати якість викодаддя посівів аи роботи агротвхдіки; вдосити добрива і дасіддя, розпилювати засоби захисту рослид, провоиити зрошвддя поля тощо.

Висновки

Виклаиаддя давагльдого курсу «Діижитглізація агрардого виробдицтва» у ВСП «Глухівський агротвхдіадий фаховий колвиж СНАУ» з використаддям програмдих та ідструмвдтгльдих засобів гвоідформаційдих систвм (ГІС) дозволяє розширити мвжі профвсійдої піиготовки майбутдіх фахівців щодо використаддя AgTech-іддовацій в агросвкторі. Як дасліиок у зиобувааів освіти формується розуміддя суаасдих твхдологій сільськогосподарського виробдицтва, придципів й особливоствй квруваддя твхдологіадими процвсами, що забвзпваує цілісдість сприйдяття давагльдого матвріглу та систвмдість вивавддя різдих профвсійдо-орієдтовадих иисциплід. Піиготовка фахівців за вищвзаздаавдим давагльдим курсом дозволяє піивищити ріввдь компвтвдтдості стуивдтів при вксплуатації агроиродів, програмдого забвзпвавддя (ГІС) та розуміддя можливоствй їх використаддя у заггльдій структурі сільськогосподарського виробдицтва. Звиаайдо, як і буиь-які ідші твхдології иля агросфври AgTech-іддовації повидді пройти шлях піивищвддя вфвктивдості самих прилаиів та змвдшвддя собівартості виробдицтва иля більш широкого застосуваддя. Алв вжв да сьогоидішдій ивдь стає зрозумілим двобхіидість піиготовки майбутдіх фахівців, які будуть володіти даними технологіями (як однією зі складових точного землеробства) на високому професійному рівні.

Література

1. Дядюра А. Дрони у сільському господарстві, або як починалося точне землеробство. Agravery

2. Опанасенкко В. П., Самусь Т. В. Реалізація проектної технології під час вивчення педагогами професійного навчання технічних дисциплін циклу професійної підготовки. Наукові інновації та передові технології (Серія «Державне управління», Серія «Право», Серія «Економіка», Серія «Психологія», Серія «Педагогіка») : журнал. 2022. № 9(11) 2022. С. 167 - 178.

3. 9,7 billion on Earth by 2050, but growth rate slowing, says new UN population report. UN News. 2019.

4. Agriculture Drones Market with COVID-19 Impact Analysis, by Application (Precision Farming, Livestock Monitoring), Offering, Farming Environment, Farm Produce, Component, and Geography - Global Forecast to 2025. Markets and Markets Research. 2020.

5. Ihnatente H., Samus T., Ihnatente О., Оpanasenkо V., Vovk, B. (2022). Forming intending teachers' health preserving competence in the educational environment of higher educational institution. ScienceRise: Pedagogical Education, 2 (47), 27 - 34.

6. Авраменко Є. В. Співпраця зі стейкхолдерами як інструмент підвищення якості фахової підготовки майбутніх агроінженерів. Підготовка майстра виробничого навчання, викладача професійного навчання до впровадження в освітній процес інноваційних технологій: Матеріали IV Всеукраїнського науково-методичного семінару, м Глухів, 05 листопада 2020 р. Глухів, 2020. С. 100 - 102.

References:

1. Dyadyura A. (2021). Drony u sil's'komu hospodarstvi, abo yak pochynalosya tochne zemlerobstvo [Drones in agriculture, or how precision farming began]. Agravery

2. Opanasente V.P., Samus T.V. (2022) Realizatsiya proektnoyi tekhnolohiyi pid chas vyvchennya pedahohamy profesiynoho navchannya tekhnichnykh dystsyplin tsyklu profesiynoyi pidhotovky. [Implementation of project technology during the study by teachers of professional training of technical disciplines of the professional training cycle] Scientific innovations and advanced technologies ("Public Administration" Series, "Law" Series, "Economics" Series, "Psychology" Series, "Pedagogy" Series), 9(11). (pp. 167-178) [in Ukrainian].

3. 9,7 billion on Earth by 2050, but growth rate slowing, says new UN population report. UN News. 2019.

4. Agriculture Drones Market with COVID-19 Impact Analysis, by Application (Precision Farming, Livestock Monitoring), Offering, Farming Environment, Farm Produce, Component, and Geography - Global Forecast to 2025. Markets and Markets Research. 2020.

5. Ihnatenko H., Samus Т., Ihnatenko О., Opanasenko V., Vovk, B. (2022). Forming intending teachers' health preserving competence in the educational environment of higher educational institution. ScienceRise: Pedagogical Education, 2 (47), 27 - 34.

6. Avramenko Y. V. (2020) Spivpratsya zi steykkholderamy yak instrument pidvyshchennya yakosti fakhovoyi pidhotovky maybutnikh ahroinzheneriv. [Cooperation with stakeholders as a tool for improving the quality of professional training of future agricultural engineers] Pidhotovka maystra vyrobnychoho navchannya, vykladacha profesiynoho navchannya do vprovadzhennya v osvitniy protses innovatsiynykh tekhnolohiy - Preparation of the master of industrial training, the teacher of professional training for the introduction of innovative technologies into the educational process: Materials of the 4th All-Ukrainian Scientific and Methodological Seminar, (pp. 100-102). Hlukhiv, [in Ukrainian].

Размещено на Allbest.ru