Source material

Глава 22 Аквапоника как образовательный инструмент

1. 22.1 Введение

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Аквапоника является не только перспективной технологией производства продуктов питания; она также способствует научной грамотности и является очень хорошим инструментом для преподавания естественных наук (биологических и физических наук) на всех уровнях образования, начиная с начальной школы (Hofstetter 2007, 2008; Bamert and Albin 2005; Bollmann- Zuberbuehler et al. 2010; Junge et al. 2014) до профессионального образования (Baumann 2014; Peroci 2016) и на университетском уровне (Graber et al. 2014).

   Система модели класса аквапоники обеспечивает множество способов обогащения занятий по науке, технике, технике и математике (STEM). Практический подход также позволяет осуществлять эмпирическое обучение, которое представляет собой процесс обучения через физический опыт, а точнее процесс «смыслового» непосредственного опыта человека (Kolb 1984). Таким образом, аквапоника может стать приятным и эффективным способом для учащихся изучения STEM контента. Он также может использоваться для преподавания таких предметов, как бизнес и экономика, для решения таких вопросов, как устойчивое развитие, экология, сельское хозяйство, продовольственные системы и здравоохранение (Hart et al. 2013).

   Базовую аквапонику можно построить легко и недорого. Всемирная паутина является хранилищем многих примеров видео и инструкций о том, как построить аквапонику из различных компонентов, что приводит к различным размерам и настройкам. Недавние исследования одного из таких прототипов микроаквапоники показали, что, несмотря на то, что он мал, он может имитировать полномасштабное устройство и является эффективным учебным инструментом с относительно низким воздействием на окружающую среду (Maucieri et al. 2018). Однако внедрение аквапоники в классных комнатах не обошлось без проблем. Hart et al. (2013) сообщают, что технические трудности, отсутствие опыта и знаний, а также техническое обслуживание в периоды отпусков могут создавать значительные препятствия для использования учителями аквапоники в образовании и что незаинтересованность со стороны учителя может также быть одним из решающих факторов (Graham et al. 2005; Hart et al. 2014). Clayborn et al. (2017), с другой стороны, показали, что многие педагоги готовы включить аквапонику в класс, особенно в тех случаях, когда предоставляются дополнительные стимулы, такие как практический опыт.

   Wardlow et al. (2002) исследовали восприятие преподавателями аквапонической единицы как системы класса, а также иллюстрировали прототип единицы, которую можно легко построить. Все преподаватели решительно согласились с тем, что включение в класс подразделения аквапоники вдохновляет учащихся и ведет к более тесному взаимодействию между учащимися и преподавателями, тем самым способствуя диалогу о науке. С другой стороны, неясно, как именно преподаватели и студенты использовали аквапонику и предлагаемые учебные материалы. Поэтому до сих пор отсутствует информация, необходимая для оценки влияния занятий аквапоники на достижение целей учебных программ учащихся. В исследовании по использованию аквапоники в образовании США (Genello et al.

   2015. респонденты указали, что аквапоника часто используется для преподавания предметов, которые в большей степени ориентированы на темы STEM. Обучение аквапонике в начальных и средних школах ориентировано на науку, ориентировано на проекты и ориентировано прежде всего на учащихся старшего возраста, в то время как аквапоника в колледжах и университетах, как правило, была более широкой и менее интегрирована в учебную программу. Междисциплинарные предметы, такие, как продовольственные системы и экологические науки, преподаются с использованием аквапоники чаще в колледжах и университетах, чем в школах, где основное внимание уделяется отдельным дисциплинам, таким как химия или биология. Интересно, что лишь несколько профессионально-технических училищ использовали аквапонику для преподавания предметов, отличных от аквапоники. Это указывает на то, что для этих преподавателей аквапоника является самостоятельным предметом, а не средством решения проблем СТЭМ или пищевой системы (Genello et al. 2015).

   Хотя в вышеупомянутых исследованиях говорится о том, что аквапоника обладает потенциалом для поощрения использования экспериментов и практического обучения, в них не дается оценка влияния аквапоники на результаты обучения. Junge et al. (2014) оценивали аквапонику как инструмент продвижения системного мышления в классе. Авторы сообщили, что учащиеся в возрасте 13—14 лет (седьмой класс в Швейцарии) показали статистически значимое увеличение по всем показателям, измеренным для оценки их способности к системному мышлению. Однако, поскольку ученики не имели никаких предварительных знаний о системном мышлении и поскольку контрольной группы не было, авторы пришли к выводу о необходимости проведения дополнительных тестов для оценки того, имеет ли аквапоника дополнительные преимущества по сравнению с другими учебными пособиями. Эта проблема была рассмотрена в исследовании Schneller et al. (2015), которые обнаружили значительный прогресс в оценке экологических знаний у учащихся в возрасте 10—11 лет по сравнению с контрольной группой в возрасте 17 лет. Кроме того, в ответ на вопрос о своих предпочтениях в обучении большинство студентов указали, что они предпочитают практическую эмпирическую педагогику, такую, как аквапоника или гидропоника. Большинство студентов также обсуждали учебную программу со своими семьями, объясняя, как работают гидропоники и аквапоники. Это наблюдение расширяет убеждение в том, что практическое обучение с использованием аквапоники (и гидропоники) не только оказывает стимулирующее воздействие на учителей и студентов, но и ведет к обучению представителей разных поколений.

   Цель настоящей главы состоит в том, чтобы дать обзор возможных стратегий включения аквапоники в учебные программы на различных уровнях образования, которые проиллюстрированы тематическими исследованиями, проводимыми в различных странах. На основе оценок, проведенных с некоторыми из этих тематических исследований, мы пытаемся ответить на вопрос о том, выполняет ли аквапоника свое обещание в качестве образовательного инструмента.

2. 22.2 Общие сценарии внедрения аквапоники в учебные программы

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Внедрение аквапоники в школах, возможно, является желательным желанием, однако во многих странах начальные и средние школы имеют жесткие учебные программы с целями обучения, которые должны быть достигнуты к концу каждого учебного года. Как правило, эти цели, называемые терминами достижения или компетенцией в отношении результатов, зависят от конкретного курса и определяются органами образования. Таким образом, это требует продуманной стратегии по успешному внедрению аквапоники в школьных классах. Для сравнения, колледжи и университеты имеют больше свободы в плане составления своих собственных учебных программ.

   

   Рис. 22.1 Аквапоника может решать различные задачи или заинтересованные стороны, предлагая развивать ключевые компетенции в соответствующих образовательных и учебных процессах. (Изменено после Graber et al. 2014)

   22.2.1 Какие виды аквапоники подходят для обучения?

   Как уже говорилось выше, многие аквапоники описаны и проиллюстрированы в Интернете. Также можно приобрести комплект или иметь полную систему, поставленную и установленную. Однако построение аквапоники само по себе является ценным образовательным опытом, и тот факт, что она не доставляется в готовую аудиторию, добавляет ее воспитательную ценность.

   Аквапоника может быть направлена на решение различных задач или заинтересованных сторон (рис. 22.1). Для достижения всех этих целей компоненты системы должны отвечать различным требованиям (таблица 22.1). Выбор того, какой вид аквапоники подходит для конкретного учреждения, должен быть результатом реалистичной оценки его объектов и образовательных целей.

   Maucieri et al. (2018) предложили общую классификацию аквапоники в соответствии с различными принципами проектирования. Хотя система может одновременно выполнять несколько задач, включая озеленение и украшения, социальное взаимодействие и производство продуктов питания, здесь мы предполагаем, что главной целью является образование. Если следовать классификации Maucieri et al. (2018), которая классифицирует аквапонику по нескольким категориям (стейкхолдер, размер), то появится несколько различных вариантов выбора подходящей аквапоники (таблица 22.2). Любое решение должно приниматься в пределах имеющегося бюджета, хотя можно построить систему при очень низких затратах.

   ** Таблица 22.1** Общие требования к трем видам образовательной аквапоники

   стол тхед tr class="заголовок» ThAspect/th т Предварительный поиск (основной и прикладной) /th т Высшее образование p (степень бакалавра, магистра, PhD) /th т Социальная добавленная стоимость: образование (начальное и среднее образование), профессиональная подготовка, коммуникация, медицинские льготы /th /tr /thead tbody tr class="нечетный» TDAccess/TD td pGood доступ для ежедневной работы и мониторинга, /td td pGood доступ для ежедневной работы и мониторинга; Хороший доступ для групп /td td pХороший доступ для групп /td /tr tr class="даже» TDSize/TD td Допустимый размер для наращивания потенциала потенциальных коммерческих ферм (в зависимости от урожая) /td td Предварительный размер для хорошего обзора различных вариантов выращивания /td td Предварительный размер для хорошего обзора /td /tr tr class="нечетный» TDстроительство/TD td Peasy ремоделингсупа/sup /td td Ремоделирование Peasy /td td Преимущественно коммерческие готовые элементы /td /tr tr class="даже» TDКлимат-контроль/td td pAdvanced /td td pBasic /td td pBasic /td /tr tr class="нечетный» TdРазнообразие методов производства/td td pVariable в соответствии с текущими исследовательскими проектамиsupb/sup /td td pVariable to high: от базового (демонстрация системы) до режущей кромки p (исследование) /td td pHigh: от базового (демонстрация системы) до режущей кромки (демонстрация потенциала) /td /tr tr class="даже» TDRecycling, системы замкнутого контура/td td Количественная значимость: улучшение экологического воздействия и, таким образом, сокращение затрат /td td Количественное и качественное значение /td td Качественная значимость: демонстрация экологических принципов /td /tr tr class="нечетный» TDОбеспечение энергией из возобновляемых источников/td td Количественная значимость: улучшение экологического воздействия и, таким образом, сокращение затрат /td td Количественное и качественное значение /td td Качественная значимость: демонстрация экологических принципов /td /tr tr class="даже» Сбор, обработка и использование дренажных стоков td Количественная значимость: улучшение экологического воздействия и, таким образом, сокращение затрат /td td Количественное и качественное значение /td td Качественная значимость: демонстрация экологических принципов /td /tr /tbody /таблица

   Изменено после Graber et al. (2014)

   supa/sup позволяет тестировать различные настройки

   supb/sup от современного искусства (в соответствии с текущей практикой профессиональных овощеводов и рыбоводов) до передовых технологий (тестирование инновационных методов производства)

   Дополнительные вопросы, которые необходимо задать перед установкой аквапоники

   • Какой размер системы выбрать? Размер системы, скорее всего, возрастет по отношению к возрасту учащихся: более мелкие системы в детских садах и более крупные системы в средней школе.

   • Где должна быть размещена система? Микросистемы (таблица 22.2) могут быть размещены в классе. Однако очень малые и малые системы (таблица 22.2) требуют большего пространства, и, возможно, потребуется построить теплицу для их размещения.

   • Будет ли система временной или постоянной функцией? Если это будет постоянная функция, кто будет заботиться о системе во время праздников? Если это будет временной особенностью, учреждение может рассмотреть возможность заимствования аквариума у аквариума среди персонала или студентов, которые также смогут дать советы по уходу за рыбой.

   Таблица 22.2 Пригодность различных вариантов дизайна для образовательной аквапоники. Зеленый цвет обозначает наиболее подходящие варианты, желтые варианты менее подходят, в то время как красные варианты не подходят для большинства случаев

   

   Supa/supExtensive (плотность рыбы в основном ниже 10 кг/мсуп3/сап и позволяет интегрированное использование осадка в растительных клубах).

   Supb/supinsive (плотность рыбы требует дополнительного разделения осадка, однако шлам необходимо обрабатывать отдельно).

   SUPC/supClosed контур («соединенные» системы): после гидропонного компонента вода перерабатывается в компонент аквакультуры.

   Шлейф supd/supopen или концевая труба («развязанные» системы): после гидропонного компонента вода либо не рециркулируется, либо только частично перерабатывается в компонент аквакультуры.

   • Рыба собирается собираться? Необходимо всегда соблюдать благосостояние животных, а уничтожение рыбы должно осуществляться в соответствии с законами о защите животных (Council of the European Union 1998). Дети могут иметь проблемы с убийством и едой живого животного, которое напоминает Дори (из фильма «Нахождение Немо»). Если рыба не собирается собираться, то золотая рыбка или кои являются хорошим вариантом.

   • Заводы собираются собираться и съедены? Если да, то предложения по использованию продукта должны быть подготовлены. Если нет, то подумайте об использовании декоративных растений вместо этого.

   22.2.2 Как внедрить аквапонику в качестве дидактического инструмента?

   Аквапоника с живыми рыбами и растениями, очевидно, обеспечивает потенциал для долгосрочного взаимодействия по сравнению с обычными научными экспериментами по одной дисциплине. Хотя это является очевидным преимуществом для прогрессивного и непрерывного эмпирического обучения, было отмечено, что защита интереса учителя в долгосрочной перспективе и предоставление учебных материалов являются ключевыми проблемами для успешного включения аквапоники в школьные классы (Hart et al. 2013; Clayborn et al. . 2017).

   В идеале модель аквапоники должна быть внедрена в различные классы таким образом, чтобы она способствовала достижению конкретных учебных целей. Наиболее очевидными являются темы, которые способствуют пониманию природных циклов, утилизации отходов и охраны окружающей среды. Однако аквапоника может использоваться и в других предметах, таких как искусство, социальные науки и экономика. Примеры, рассматриваемые в примерах 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6 и 22.7 ниже, дают представление о многогранности аквапоники в образовании.

   Активная аквапоника может использоваться для обучения в разные периоды времени, и, соответственно, существуют различные сценарии:

   a) В течение одного семестра, 1-2 занятия в неделю (8—12 недель) (см. примеры 22.1 и 22.3)

   b) в качестве полу-однодневного образовательного мероприятия (см. пример 22.4)

   c) Неделя науки или Неделя проекта в течение 2-5 дней подряд (см. пример 22.2)

   d) в качестве внеклассной деятельности в течение одного срока продолжительностью от 10 до 15 недель

   e) в качестве постоянной функции для всей школы, обеспечивая тем самым целенаправленную «беседу» и учебной/исследовательскую базу для нескольких классов (см. примеры 22.5 и 22.6, Graber et al. 2014)

3. 22.3 Аквапоника в начальных школах

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Согласно Международной стандартной классификации образования (ЮНЕСКО-ИСЮ 2012) начальное образование (или начальное образование на американском английском языке) на уровне 1 МСКО (первые шесть лет) обычно является первым этапом формального образования. Она обеспечивает детям в возрасте от 5 до 12 лет базовое понимание различных предметов, таких как математика, естественные науки, биология, грамотность, история, география, искусство и музыка. Поэтому она призвана обеспечить прочную основу для обучения и понимания основных областей знаний, а также для развития личности и социального развития. Он фокусируется на обучении на базовом уровне сложности с небольшой специализацией, если таковая имеется. Образовательные мероприятия зачастую организуются на основе комплексного подхода, а не обучения по конкретным предметам.

   Цель образования на уровне 2 МСКО (еще три года) состоит в том, чтобы заложить основы для непрерывного обучения и развития человеческого потенциала, на основе которых системы образования могут затем расширить возможности в области образования. Программы на этом уровне, как правило, организованы на основе более предметной учебной программы.

   По данным Детского фонда Организации Объединенных Наций (UNICEF 2018), предоставление детям начального образования имеет много положительных результатов, в том числе повышение экологической осведомленности.

   В раннем школьном возрасте богатые, но наивные представления детей о природном мире могут быть построены для развития их понимания научных концепций. В то же время дети нуждаются в тщательно структурированном опыте с учетом их предыдущих знаний, учебной поддержки со стороны учителей и возможностей для постоянного взаимодействия с одним и тем же набором идей в течение более длительных периодов времени (Duschl et al. 2007). Одним из способов обеспечения устойчивого и непрерывного участия может быть строительство, управление и обслуживание аквапоники.

   

   Рис. 22.2 (a) Церемония открытия школы Эландсбро, (b) Простая аквапоника в Эландсбро, (c) Старшие ученики делают наблюдения за «Книгой рециркуляции», (d) Модель, построенная младшими учениками на занятиях по искусству

   Основные рекомендации по внедрению аквапоники для учащихся начальных классов:

   • Низкотехнологичные и надежные аудиторные системы способствуют вовлечению как преподавателя, так и студентов и наиболее эффективны на этом этапе обучения (пример 22.1, рис. 22.2b).
   • Производительность не является центральным вопросом, но демонстрирует законы природы (цикличности питательных веществ, потока энергии, динамики населения и взаимодействия в рамках экосистемы). Поэтому необходимо приложить достаточные усилия для разработки учебных материалов для достижения целей учебной программы.
   • С образовательной точки зрения понимание химических, физических и природных процессов в аквапонике, хотя и с помощью проб и ошибок, важнее, чем достижение безупречной системы.
   • Включает широкий спектр мероприятий: рисование растений и животных, ведение журнала класса, измерение качества воды, мониторинг рыбы (размер, вес и благополучие), кормление рыбы, приготовление продукции, ролевые игры, письмо, проза, поэзия и песня.

   **Пример 22.1 Аквапоника в Эландсбро скола, начальная школа (Швеция) **

   10-месячный проект, который был частью проекта FP6 «Играй с водой», начался с церемонии открытия в сентябре (рис. 22.2a) и завершился перед летними праздниками. Несколько преподавателей и около 90-100 студентов в возрасте от 9 до 12 лет были вовлечены и с большим энтузиазмом относились к проекту. Школа использовала доступные материалы для создания двух простых настольных систем с аквариумом, рыбой и растениями (рис. 22.2b). Перед началом учебной деятельности студенты заполнили анкету (см. раздел «Оценка»), которая затем повторялась в конце семестра. После введения в аквапонику студенты посадили систему и заселили ее рыбой.

   Дневник, называемый «Книга рециркуляции», хранился для каждого аквариума. Студенты ежедневно делали заметки о системах (рис. 22.2c). Они регистрировали рН, температуру, концентрацию нитратов и нитритов, длину растений, активность рыб, а также добавляли в систему пищу и воду. Они также сделали рисунки и описали любые значимые события, которые произошли.

   Различные занятия в школе затем были разные недели, где они взяли на себя ежедневную ответственность за системы. Младшие ученики позаботились об одной системе, в то время как вторая система использовалась детьми старшего возраста.

   Аквапоники были использованы для преподавания различных предметов. Младшие студенты работали с концепцией рециркуляции путем построения картонных моделей аквапоники, с трубками, насосами, рыбой и растениями (рис. 22.2d). Они также работали с картинами, драматургией и музыкой, чтобы лучше понять взаимосвязь между растениями и рыбой.

   Старшие студенты собирали информацию о рН, температуре, нитратах, нитритах и других изменениях в «Книге рециркуляции». Они изучают различные темы, например: i) водный цикл в глобальной перспективе; ii) повседневное использование воды в доме; iii) различные виды, запахи и вкусы воды; iv) биология и экология рыб; v) другие экологические системы рециркуляции; и vi) важность воды для глобального масштаба. Они также обучали младших учеников, например, объясняя системы рециркуляции или демонстрируя небольшие эксперименты.

   Информацию об оценке см. Sect. 22.8.1.2.

   Пример 22.2 Двухдневный курс аквапонии в Веденсвиле, Швейцария

   В течение двух дней 16 студентов (в возрасте 13—14 лет) и их преподаватель из школы Герберахер посетили кампус Цюрихского университета прикладных наук (ZHAW) в Веденсвиле, где студент подготовил двухдневную программу о важности использования водных ресурсов в качестве фокуса (рис. 22.6). Прогресс в обучении оценивался с помощью вопросника (до активности и после активности).

   UDay 1: /u

   • Приветственный адрес, объяснение расписания курсов.
   • Тест знаний (что студенты знают о аквакультуре, переработке, питании растений, экосистемах и т.д.)
   • Понятие «системы» объясняется простой аналогией с молотком в качестве примера системы (Молоток состоит из двух частей: рукоятки и головы. Если части разделены, молоток не может функционировать. Итак, молоток — это больше, чем просто сумма его частей, это система.)
   • Оценка понимания систем перед учебным блоком: Что такое система? Заполните текст пробела.
   • Введение в аквапонику и экосистемы. Студенты узнают, что такое экосистема, и понимают, что в нее интегрированы отдельные системы.
   • Посещение демонстрационной аквапоники (рис. 22.3a).
   • Расширение знаний: Важность белков в пище. Обсудите и восполните текст пробела.
   • Расширение знаний: Преимущества замкнутого водного цикла (обсуждение и заполнение рабочего листа).
   • Практическая работа: Построение двух простых аквапоник, добавление растений (базилика), измерение нитрита и рН.
   • Основы тилапии (Oreochromis niloticus) и базилика, Ocimum basilicum биологии.
   • Глобальное значение воды (ролевая игра, Рабочие таблицы).
   • Время для вопросов.

   UDay 2: /u

   • Почему необходимо сохранять воду? Сколько людей погибнет из-за нехватки питьевой воды? (Задание математики).
   • Измерение pH и содержания нитритов в аквариуме. Студенты учатся проводить Аква-тест и что показывают значения.
   • Ответьте на повторные вопросы (Карточная игра с наградами, Рабочие таблицы).
   • Практическая работа: Перенос тилапии из аквариума в аквапонику. Накорми рыбу. Заполните лист наблюдения за рыбой.
   • Нарисуйте плакат аквапоники, объясняющий важные термины (Рис. 22.3b). • Окончательный тест знаний и оценка учебной единицы (см. также Sect. 22.8.1.3).

   

   **Рис. 22.3 (a) ** Учащиеся шестого класса школы Герберахер посещают демонстрационную аквапонику Цюрихского университета прикладных наук (Веденсвиль, Швейцария). b) Плакат, разработанный теми же учащимися, с разъяснением основ аквапоники

4. 22.4 Аквапоника в средних школах

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   В соответствии с классификацией МСКО (ЮНЕСКО-ИСЮ 2012) среднее образование обеспечивает учебную и образовательную деятельность на основе начального образования и подготовки как к первому выходу на рынок труда, так и к послесреднему невысшему и высшему образованию. В широком смысле среднее образование нацелено на обеспечение обучения на промежуточном уровне сложности.

   В то время как на уровне начального образования учащиеся в основном ориентированы на наблюдательные и описательные упражнения по организмам и процессам в аквапонике, учащиеся средних школ могут обучаться пониманию динамических процессов. Аквапоника повышает сложность и способствует системному мышлению (Junge et al. 2014).

   Пример 22.3 Один семестр курса в средней школе Швейцарии

   Hofstetter (Hofstetter 2008) внедрил аквапонические учебные единицы в гимназии (немецкий язык: Gymnasium) в Цюрихе и протестировал гипотезу о том, что включение аквапоники в обучение оказывает положительное влияние на системное мышление (Ossimitz 2000) среди студентов. Студенты гимназии в Швейцарии относятся к группе студентов выше среднего уровня: они имеют очень хорошие оценки, привыкли к самостоятельной работе, демонстрируют последовательные способности и общие интересы в различных вопросах. Было охвачено три седьмых класса, в которых обучалось в общей сложности 68 учащихся (32 женщины и 36 мужчин) в возрасте от 12 до 14 лет.

   Шесть простых, малых аквапоник построены по общему описанию в Bamert and Albin (2005) (рис. 22.4). Студенты отвечали за строительство, эксплуатацию и мониторинг систем. Они были обеспечены необходимыми материалами и построены аквакультуры и гидропоники. Саженцы помидоров (Solanum lycopersicum) и базилика (Ocimum basilicum) были посажены в керамзистых глиняных клубах. Каждый аквариум был снабжен двумя обыкновенными красноперками (Scardinius erythrophthalmus), пойманными в близлежащем пруду и вернувшимися туда после эксперимента.

   Каждая система контролировалась ежедневно, и были проведены следующие операции: измерение высоты растений, наблюдение за состоянием растений, измерение кормов рыб и кормление рыбы, мониторинг поведения рыб, измерение температуры воды и пополнение аквариума водой. Все измерения и наблюдения были задокументированы в дневнике, который также служил для передачи информации между тремя группами, работающими над одной системой.

   Последовательность преподавания (таблица 22.3) проходила в период с октября 2007 года по январь 2008 года. На уроках было введено несколько тем, основных понятий системы (взаимосвязь между компонентами системы, концепции обратной связи и саморегуляции), а также базовых знаний о аквапонике. Все учебные единицы подробно описаны в Bollmann-Zuberbuehler et al. (2010). Влияние последовательности обучения на системное мышление компетенций оценивалось в начале и в конце последовательности (см. Sect. 22.8.1.4 и подробно описан в Junge et al. (2014).

   Пример 22.4 Исследовательский труд: День науки в Цюрихском университете прикладных наук для учащихся средних школ, Швейцария

   Двадцать студентов в возрасте от 18 до 19 лет (11-й учебный год, специальность «Биология и химия») из Кантональной школы в Менцингене ежегодно посещают Цюрихский университет прикладных наук (ZHAW) для участия в семинаре по аквапонике. Программа несколько варьируется из года в год, в зависимости от текущих экспериментов в Лаборатории Аквапоники.

   uПрограмма: /u

   • Приветствие: Введение в семинар.
   • Видео электронного обучения: Введение в аквапонику.
   • Экскурсия по аквапоническому демонстрационному объекту; обсуждение соответствующего поведения в экспериментальном объекте.
   • Обучение методам измерения. Разделение на 4 команды.
   • Экскурсия по Лаборатории Аквапоники, состоящей из 4 систем (три аквапоники и одна гидропоника). Каждая команда собирала данные из одной системы.

   UНазначение: /u

   1. Измерение качества воды в различных частях аквапонной и гидропонной систем (аквариум, биофильтр и отстойник) с помощью портативного многоэлектродного измерителя (Hach Lange GmbH, Rheineck, CH) для измерения температуры (T), рН, содержания кислорода и электропроводности (EC).
   2. Использование Dualex-Clip для измерения индекса баланса азота (NBI), содержания хлорофилла (CHL), содержания флавоноидов (FLV) и содержания антоцианина (ANTH) в листьях трех салат-латука.
   3. Заполнение данных в предварительно подготовленной электронной таблице Excel.
   4. Вернуться к классу: Расчёт, есть ли различия между растениями салата, которые растут в аквапонной и гидропонной системах, сравнение данных и обсуждения.

   

   Рис. 22.4 Простая классная аквапоника. (Адаптировано после Бамерта и Альбина 2005). Растения растут в контейнерах, заполненных легким керамзированным глинистым заполнителем (LECA), который обычно используется в гидрокультурах

   ** Таблица 22.3** Последовательность учебных модулей в трех классах учащихся седьмых классов в течение одного семестра в средней школе Швейцарии

   стол тхед tr class="заголовок» Учебная единица/ч т Число уроков /th т Методы /th т Содержимое /th /tr /thead тбоди tr class="нечетный» TDTU1/TD td 1 /td td Обследование существующих знаний /td td Тестирование перед активностью /td /tr tr class="даже» TDTU2/TD td 4 /td td Лекция преподавателя, исследования и презентации студентов /td td Основы системы /td /tr tr class="нечетный» TDTU3/TD td 2 /td td Лекция преподавателя, задание студента /td td Инструмент «Соединительный круг» позволяет студентам нарисовать схему системы (принят из Квадена и Тикотского 2004) /td /tr tr class="даже» td rowspan=2 TU4/TD td rowspan=2 2 /td td Изучение открытий /td td rowspan=2 Планирование аквапоники: подразделения, соединения /td /tr tr class="нечетный» td Презентации студентов /td /tr tr class="даже» TDTU5/TD td 2 /td td Обучение на основе проблем (PBL) /td td Определение основных показателей системы: Рыба и растения и их взаимодействие /td /tr tr class="нечетный» TDTU6/TD td 3 /td td Изучение открытий /td td Мониторинг аквапоники /td /tr tr class="даже» TDTU7/TD td 3 /td td Презентации студентов /td td Построение схемы взаимосвязей в аквапонике /td /tr tr class="нечетный» TDTU8/TD td 1 /td td Обследование знаний /td td Испытание на постактивность /td /tr tr class="даже» TDTU9/TD td 2 /td td Аквапоник /td td Урожай, приготовление салата, питание /td /tr /tbody /таблица

   Изменено после Junge et al. (2014)

5. 22.5 Аквапоника в профессиональном образовании и обучении

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   ЮНЕСКО-МСЭ/ОЭСР/Евростат (2017 год) определяет программы профессионально-технического образования как «предназначенные для учащихся для приобретения знаний, навыков и компетенций, характерных для конкретной профессии, профессии или класса занятий или профессий. Успешное завершение таких программ приводит к повышению профессиональной квалификации, соответствующей рынку труда, признанной соответствующими национальными органами власти и/или рынком труда в качестве профессиональной ориентации» (UNESCO, 2017).

   Для обучения будущих фермеров аквапоники и техников аквапоники обучение должно включать профессиональную эксплуатацию аквапоники. Таким образом, условия обучения должны быть самыми современными. Однако этот параметр не должен быть большим: 30 msup2/sup должно быть достаточно (Podgrajsek et al. 2014, примеры 22.5 и 22.6). Такие системы должны планироваться и создаваться специалистами, поскольку они требуют комплексного мониторинга и эксплуатации.

   Учащиеся могут участвовать в: i) установке (под профессиональным руководством); ii) общем техническом обслуживании и эксплуатации (включая ежедневные проверки и очистку); iii) эксплуатации гидропонной подсистемы (посадка, сбор урожая, комплексная борьба с вредителями, климат-контроль, корректировка уровня pH и питательных веществ и т.д.); ( iv) функционирование подсистемы аквакультуры (кормление рыбы, определение веса рыбы, корректировка уровня рН и т.д.); v) мониторинг параметров (качество воды, рост и здоровье рыбы, рост и качество растений); и vi) лесозаготовительные и послеуборочные операции.

   Европейский Союз инвестировал в развитие профессионального образования через программу Леонардо, а в последнее время ERASMUS+. Эти программы финансировали несколько проектов, которые включали в себя реализацию аквапоники, в том числе проект «Передача инноваций Леонардо да Винчи» (Программа непрерывного обучения) «Внедрение аквапоники в ПТО: инструменты, учебные единицы и подготовка учителей» (АКВА-ВЕТ)». В рамках проекта была подготовлена учебная программа профессионально-технического обучения в области аквапоники, результаты которой размещены по адресу www.zhaw.ch/iunr/aquavet. Учебные единицы были апробированы в трех профессиональных училищах в Италии, Швейцарии (Baumann 2014) и Словении (Peroci 2016). В рамках этого проекта на базе профессионально-технического училища «Биотехнический центр Накло» в Словении было построено подразделение аквапоники (пример 22.5). Еще одним примером является аквапоник, построенный в провинциальном техническом институте, школе садоводства в Бельгии (пример 22.6).

   Пример 22.5 Аквапоника в Биотехническом центре Naklo в Словении

   Аквапоника (рис. 22.5a) была построена в 2013 году в рамках проекта Леонардо да Винчи «АКВА-ВЕТ» (Кривоград Клеменчич и др. 2013; Подграйшек и др. 2014). Был разработан модуль курса аквапоники, который преподавал для 30 студентов на втором курсе их программы по технике окружающей среды (Peroci 2016). Цель заключалась в изучении возможности включения аквапоники в регулярную программу среднего профессионального образования по биотехническим наукам, а также в стандартную учебную программу профессиональных навыков, необходимых для национальной профессиональной квалификации «Аквапоник фермер». Курс состоял из шести уроков (45 минут каждый), из которых четыре были посвящены теории аквапоники и два — практическим занятиям (рис. 22.5b).

   Урок 1_ Аквапоника: определение, введение в аквакультуру и гидропонику, эксплуатация аквапоники.

   Урок 2 Микроорганизмы: i) роль микроорганизмов: полезные микроорганизмы, азотный цикл и значение биофильтров в аквапонике; ii) мониторинг выбранных параметров, план мониторинга, протоколы и оценка результатов.

   Урок 3 Рыба: структура и функционирование организма рыб, подбор видов рыб, пригодных для выращивания в аквапонике, методы кормления, заболевания и травмы рыб, разведение рыб.

   Урок 4 Анатомия растений, подбор видов растений, пригодных для выращивания в аквапонике, роль растений в аквапонике, выявление болезней растений и соответствующие стратегии защиты растений.

   _Практическая работа (2 ч) _ Студенты работали в двух группах (наблюдение, мониторинг, обсуждение, презентация) на аквапонике Биотехнического центра Naklo.

   Учебная деятельность охватывала различные уровни навыков, обеспечивая хорошо продуманные уроки как для теоретической, так и для практической части. Прогресс обучения оценивался с помощью нескольких вопросников (см. Sect. 22.7.2).

   Пример 22.6 Аквапоника в Провинциальном техническом институте, Школе садоводства в Бельгии

   Провинциальный технический институт (PTI) в Кортрейке стал пионером в классе аквапоники в Бельгии на уровне профессионального образования. Проект стартовал в 2008 году, когда в теплицу были введены рыбные резервуары, которые используются для преподавания практических курсов студентов по агрономии и биотехнологии (рис. 22.6).

   Изначально аквапоника использовалась на разовой основе в ряде классов, например, для обучения биологии растений и рыб, химии воды и т.д., но только через пару лет аквапоника стала структурно внедрена в ряд модулей курса. Основная задача заключалась в том, чтобы найти время для того, чтобы воплотить государственные цели в учебные модули по аквапонике. Эта задача свидетельствует о важности оказания достаточной поддержки как с точки зрения удовлетворения потребностей учебной программы, так и с точки зрения устранения оперативных и организационных препятствий для осуществления новых инициатив в области аквапонии в школах.

   С самого начала аквапоника в PTI также выступала пилотом в прикладных исследовательских проектах с университетами (Гентский университет, KU Leuven, ULG Gembloux), университетскими колледжами (HoWest, HoGent, Odisee), научно-исследовательскими институтами (Inagro, PCG) и частными компаниями (Aqua4c, Agriton, Lambers-Seeghers, Vanraes, Vanraes автоматизация). По сути, школа стала ценным партнером в реализации многочисленных национальных и международных проектов. Учащиеся PTI участвуют не только в повседневной оперативной работе, но и в сборе данных для экспериментов, координируемых научными исследователями. Это сотрудничество создает уникальную возможность для студентов ознакомиться с деятельностью университетских колледжей и университетов, а также может стимулировать студентов к переходу в высшее образование.

   

   **Рис. 22.5 (a) ** Аквапоника в Биотехническом центре «Накло» в Словении. (Фото: Ярни 2014). b) практическая работа в аквапонике Биологического центра «Накло». (Фото Перочи 2016)

   img src=» /images/learn-library/6c2a1294-66cf-41e3-8100-a43278368f83.jpg "style="зум: 50%;»/

   Рис. 22.6 Вид на теплицу Provinciaal Technisch Instituut (PTI).

   Под капельным орошением томатные огурки расположены резервуары для рыбы (содержащие барку Scortum). В середине теплицы австралийские раки (Cherax quadricarinatus) выращиваются в серии аквариумов

6. 22.6 Аквапоника в высшем образовании

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Программы высшего образования должны быть адаптированы к ожиданиям нового тысячелетия, таким, как долгосрочная продовольственная безопасность и суверенитет, устойчивое сельское хозяйство/производство продовольствия, развитие сельских районов, нулевой голод и городское сельское хозяйство. Эти важные факторы означают, что высшие учебные заведения, занимающиеся производством продуктов питания, могут играть ключевую роль в преподавании аквапоники как путем наращивания потенциала, так и путем накопления знаний и обмена ими. Кроме того, очевидно, что интерес к преподаванию и изучению аквапоники растет (Junge et al. 2017).

   В университетах и колледжах аквапоника обычно преподается в рамках курсов по сельскому хозяйству, садоводству или аквакультуре, а контекст развития содержания курсов в высших учебных заведениях зависит от внутренней и внешней динамики каждого учебного заведения. Основной задачей при проектировании курсов высшего образования является междисциплинарный характер аквапоники, поскольку необходимы предварительные знания как аквакультуры, так и садоводства. Хотя некоторые исследования изучали использование аквапоники в образовании (Hart et al. 2013; Hart et al. 2014; Junge et al. 2014; Genello et al. опубликовано. Для проведения в ЕС курсов по аквапонике высшего уровня необходимо придерживаться Болонского процесса, в котором подчеркивается необходимость конструктивной реализации результатов обучения в целях укрепления Европейского пространства высшего образования (EHEA). Результатами обучения являются: i) заявления, которые указывают, что учащийся будет знать или может сделать в результате учебной деятельности; ii) заявления о том, что учащийся должен знать, понимать и/или быть в состоянии продемонстрировать после завершения процесса обучения; и iii) обычно выражаются в виде знаний, навыки, или отношения (Kennedy 2008).

   В таблице 22.4 и в примере 22.7 представлены две концептуальные основы обучения аквапонике. Оба курса считаются стоимостью 5 кредитов ECTS (European Credit Transfer System), которые соответствуют учебной нагрузке около 150 ч.

   **Пример 22.7 Проект Aqu @teach, Стратегическое партнерство Erasmus+ в сфере высшего образования (2017—2020 гг.) **

   Основной задачей проекта является разработка учебной программы по аквапонике (150 ч рабочей нагрузки студента, соответствующей 5 кредитам ECTS, и дополнительного модуля предпринимательских навыков (60 ч), который будет преподаваться с помощью смешанного обучения. Смешанное обучение (сочетание цифровых средств массовой информации и Интернета с классными форматами, которые требуют физического соучастия преподавателя и учащихся) предлагает альтернативные пути получения знаний и привлечения учащихся к созданию контента. Это также улучшает подготовку студентов к занятиям и повышает их мотивацию, так что взаимодействие с учителем может быть посвящено углубленному обучению и развитию практических навыков. Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) особенно ценны для обучения аквапонике, поскольку они позволяют эффективно представлять системы и процессы, такие как имитационное моделирование (графическое, числовое) параметров (вес ввода/кормов/площадь поверхности аквапонных пластов и т.д.). Студенты, проходящие курс Aqu @teach, будут использовать электронные портфолио (программа Mahara) для документирования своего прогресса в обучении. Учебная программа будет включать следующие модули:

   | | Модуль | Количество часов | | — | — | — | | 1 | Аквапоники технологии | 8 | | 2 | Аквакультура | 12 | | 3 | Анатомия рыб, здоровье и благополучие | 8 | | 4 | Кормление и рост рыбы | 10 | | 5 | Водный баланс питательных веществ | 5 | | 6 | Гидропоника | 13 | | 7 | Сорты растений | 10 | | 10 | Интегрированная борьба с вредителями | 8 | | 9 | Мониторинг параметров | 8 | | 10 | Безопасность пищевых продуктов | 12 | | 11 | Параметры научных исследований | 10 | | 12 | Дизайн и строительство | 16 | | 13 | Городское сельское хозяйство | 10 | | 14 | Вертикальная аквапоника | 8 | | 15 | Социальные аспекты аквапоники | 12 |

   Использование смешанного обучения для преподавания уникальной многодисциплинарной учебной программы позволит студентам высших учебных заведений физически и практически объединиться для получения профессиональных и поперечных навыков, желаемых работодателями. Они получат передовые навыки в области экономики кругового цикла, экологической и экологической инженерии, а также замкнутых производственных систем (энергетика, вода, отходы), используя аквапонику в качестве примера передовой практики. В конце проекта в 2020 году на веб-сайте проекта (https://aquateach.wordpress.com/) будут размещены модульное руководство и учебная программа, а также инструментарий инновационных дидактических методов, пригодных для обучения аквапонике, учебник и учебные материалы, а также руководство по передовой практике преподавания аквапоника. Учебная программа по аквапонике и дополнительная учебная программа по предпринимательству будут свободно доступны в виде интерактивного онлайнового курса по аквапонике.

   ** Таблица 22.4** Предлагаемый план курса по аквапонике на университетском уровне (5 ECTS). Гибкая рамочная программа включает две ключевые темы (гидропоника и аквакультура) и сгруппирована по шести учебным областям

   стол тхед tr class="заголовок» Название курса: /th th colspan=2 Аквапоника /th /tr /thead tbody tr class="нечетный» Описание курса: /th td colspan=2 Аквапоника - это метод производства продуктов питания, который сочетает гидропонику и аквакультуру, образуя систему, которая рециркулирует воду и питательные вещества и выращивает наземные и водные растения, включая водоросли и водные организмы, минимизируя при этом сброс отходов. Этот курс позволяет студентам использовать приобретенные технические навыки для создания интегрированной системы. Он снабжает их знаниями, необходимыми для того, чтобы иметь возможность заниматься и быть в курсе критических аспектов аквапоники. /td /tr tr class="даже» Уровень входа: /th th colspan=2 BSC или MSc /th /tr tr class="нечетный» Наименование единицы/г т

   1. Аквапоника /th т
   2. Операции по аквапонике /th /tr tr class="даже» Цельность/г td Понимание проектирования и управления системой, компонентов и методов строительства. /td td Для понимания характеристик воды, микробиологических и биохимических циклов (например, азотного цикла) в аквапонике, а также взаимодействия между водой и растениями. /td /tr tr class="нечетный» Рекомендуемые предварительные знания и навыки: /т td Базовые знания биологии и сельского хозяйства (садоводство и аквакультура). /td td Базовые знания качества воды, водных организмов, водной микробиологии. /td /tr tr class="даже» th rowSpan=6Учебные итоговы/th td Студенты должны уметь /td td Студенты должны уметь /td /tr tr class="нечетный» td объяснить характеристики аквапоники; /td td объяснить параметры качества воды; /td /tr tr class="даже» tdexplain типы аквапоники; /td td объяснить биохимические циклы и микробные превращения; /td /tr tr class="нечетный» td объяснить методы строительства; и /td td определить критерии для рыбного и растительного производства; /td /tr tr class="даже» td rowspan=2 описать эксплуатационные компоненты. /td td рассчитать все соответствующие параметры роста рыбы; /td /tr tr class="нечетный» td объяснить сбор урожая и переработку. /td /tr tr class="нечетный» th rowspan=8 Знания и/или умения: /th td rowspan=8 По завершении обучения студенты должны иметь возможность спроектировать аквапонику. /td td По завершении обучения студенты должны иметь возможность /td /tr tr td описать критерии качества воды; /td /tr tr class="даже» td анализ качества основной воды; параметров (растворенный кислород, рН, аммиак, нитрит, нитрат); /td /tr tr class="нечетный» td объяснить влияние температуры воды на рыбу и растения; /td /tr tr class="даже» td объяснить оптимальные условия воды для рыб; /td /tr tr class="нечетный» td объяснить взаимодействие между водой и растениями; /td /tr tr class="даже» td разъяснять стратегии кормления; и /td /tr tr class="нечетный» td вычислить необходимые кормовые пайки /td /tr tr class="даже» th rowspan=2 Требования к доказательствам: /th td rowspan=2 Студенты должны будут оценить различные виды аквапоники с точки зрения их относительных преимуществ и недостатков. /td td Студенты будут обязаны /td /tr tr class="нечетный» td Применяйте расчет плотности залова и режима кормления с использованием параметров размера рыбы, объема воды и качества воды. /td /tr tr class="даже» Наименование единиц/г т
   3. Заводское производство /th т
   4. Водные организмы Производство /th /tr tr class="нечетный» th rowspan=2 Цельность/г td Продемонстрировать способность ухаживать за растениями, чтобы поддерживать оптимальный рост и здоровье при рассмотрении обрезки, посадки и орошения. /td td rowspan=2 Понимать рост водных организмов, таких как рыба и ракообразные, и их потребности в аквапонной системе. /td /tr tr class="даже» td Описать оптимальные условия для роста растений. /td /tr tr class="нечетный» th rowspan=2 Рекомендуемые предварительные знания и навыки: /th td Базовые знания садоводства. /td td rowspan=2 Базовая физиология водных организмов, концепции питания, воспроизводство рыб и ракообразных в аквакультуре. /td /tr tr class="даже» td Компьютерная и техническая грамотность. /td /tr tr class="нечетный» th rowspan=11 Результатов/г td Студенты должны уметь /td td Студенты должны уметь /td /tr tr class="даже» td описать, как посадить растение; /td td объяснить рост водных организмов, принципы питания в аквакультуре, производство пальца, управление бродами, развращение половой жизни при разведении/жаре; и /td /tr tr class="нечетный» td описать требования к росту растений; /td td объяснить принципы аквакультуры. /td /tr tr class="даже» td определить наиболее подходящие растения для аквапоники; /td /tr tr class="нечетный» td описать методы производства семян; /td /tr tr class="даже» td описать методы трансплантации; /td /tr tr class="нечетный» td выделять подходящие растения для разных сезонов; /td /tr tr class="даже» td

   • определение давления воды; и /td /tr tr class="нечетный» td расход и как их рассчитать; /td /tr tr class="даже» tdexplain как контролировать вредителей; а/td /tr tr class="нечетный» td объяснить методы сбора урожая. /td /tr tr class="даже» th rowspan=5 Знания и/или умения: /th td По завершении обучения студенты должны быть в состоянии объяснить /td TDon завершения блока, студенты должны иметь возможность: /td /tr tr class="нечетный» td производство саженцев /td td описать функционирование РАС /td /tr tr class="даже» td рост растений /td td определить виды рыбы/ракообразных, пригодные для аквапоники /td /tr tr class="нечетный» td борьба с болезнями и насекомыми /td td rowspan=2 определить потребности в росте различных водных организмов /td /tr tr class="даже» td уборка урожая /td /tr tr class="нечетный» th rowspan=2 Требования к доказательствам: /th td Студенты будут обязаны /td TDStudents потребуется в/td /tr tr class="даже» td Сравните различные растения с точки зрения их пригодности для аквапоники /td TDОхарактеризуйте роль аквакультуры в аквапонике/td /tr tr class="нечетный» Наименование единиц/г т

   5. Экономика аквапоники /th th6. Стратегия управления рисками/г /tr tr class="даже» Цельность/г td Понимание процессов, необходимых для создания экономически жизнеспособной системы /td Для понимания элементов управления рисками, включая идентификацию, анализ, ответные меры и контроль/td /tr tr class="нечетный» Рекомендуемые предварительные знания и навыки: /т td Базовые математические и статистические знания /td TDБазовые математические знания/td /tr tr class="даже» th rowspan=6 Результаты учебы/th td Студенты должны уметь /td TDStudents должны быть способные/td /tr tr class="нечетный» td объяснить рентабельность и устойчивость; /td td выявить потенциальные риски; /td /tr tr class="даже» td оценка амортизации, капитальных затрат, операционных расходов, продаж, отчета о прибылях и убытках; /td td разработать план управления рисками; /td /tr tr class="нечетный» td объяснить расчеты, используемые для определения денежных потоков; /td td анализировать количественные и качественные риски; /td /tr tr class="даже» td обсудить баланс бюджета; и /td td rowspan=2 контролировать и контролировать риски. /td /tr tr class="нечетный» td оценить финансовые показатели. /td /tr tr class="даже» Знания и/или умения: /т td По завершении обучения студенты должны иметь возможность создать экономическую технико-экономическую модель. /td td По завершении обучения студенты должны знать, как создать матрицу вероятностей воздействия, относящуюся к рискам. /td /tr tr class="нечетный» th rowspan=2 Требования к доказательствам: /th td Студенты будут обязаны /td td Студенты будут обязаны /td /tr tr class="даже» td Создание технико-экономической модели с использованием различных финансовых показателей на основе тематического исследования /td td Создание матрицы вероятностного воздействия риска на основе тематического исследования /td /tr tr class="нечетный» Мероприятия по оценке результатов: /т td colspan=2 Оральная/компьютерная презентация, письменный доклад, аудиторные викторины. /td /tr /tbody /таблица

7. 22.7 Выполняет ли Аквапоника свое обещание в обучении? Оценки учебных единиц преподавателями

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   22.7.1 Интервью с учителями в Play-With Water

   В рамках проекта FP6 «Play-With-Water» семь раз в трех странах (Швеция, Норвегия, Швейцария) проводилась оценка учебных модулей Aquaponic. Это касалось шести школ (1 школа в Норвегии, 1 школа в Швеции и 4 школы в Швейцарии), в которых возраст учащихся варьировался от 7 до 14 лет. Шесть учителей просили вести дневник, который они затем использовали для ответов на онлайновый вопросник, дополненный телефонными интервью, которые кратко изложены в таблице 22.5.

   Отзывы учителей об их опыте в области аквапоники свидетельствуют о том, что некоторые проблемы являются слишком сложными для начальных школ. Эксперименты «Play-With-Water», такие, как эксперименты, размещенные на вебсайте проекта (www.zhaw.ch/iunr/play-withwater/), могут быть более подходящими для использования в системе среднего образования. Обучение

   Таблица 22.5 Краткие ответы шести опрошенных учителей о преимуществах и недостатках использования аквапоники в качестве учебного пособия

   стол тхед tr class="заголовок» Каковы основные преимущества? /th т Количество упоминаний /th т Каковы основные недостатки? /th т Количество упоминаний /th /tr /thead tbody tr class="нечетный» TDПодходит для обучения системному мышлению/td td 3 /td td Ни одного. /td td 2 /td /tr tr class="даже» TDоблегчает работу в команду/td td 2 /td td Высокие требования к времени. /td td 2 /td /tr tr class="нечетный» tdмобилизация студентов/td td 2 /td td Высокие требования к знаниям. /td td 2 /td /tr tr class="даже» TDОбеспечивает разнообразие в преподавании/td td 2 /td td Сложные понятия и язык. /td td 1 /td /tr tr class="нечетный» TDМотивация для студентов/td td 1 /td td Чувствительны к вредителям. /td td 1 /td /tr tr class="даже» TDМотивация для учителей/td td 1 /td td Студенты не всегда обращали внимание. /td td 1 /td /tr tr class="нечетный» TDTransfer между различными предметами возможной/td td 1 /td td/td td/td /tr tr class="даже» TDVateral: несколько возможных образовательных объектов/td td 1 /td td/td td/td /tr /tbody /таблица

   материалы содержат описания сложных процессов и экологических взаимодействий, которые требуют более глубоких знаний в области естественных наук, таких как химия или биология, чем можно ожидать в начальной школе. Если материал должен быть использован преподавателями, он должен предоставить информацию в формате, готовом к классу. Необходимо значительно упростить объяснения химических и биологических процессов, таких, как нитрификация.

   22.7.2 Комплексное исследование возможностей включения аквапоники в среднее профессиональное образование в Словении

   Peroci (2016) исследовал ряд аспектов, связанных с потенциалом включения аквапоники в учебный процесс среднего профессионального образования в Словении (Рис. 22.7). Это включало

   

   Рис. 22.7 Общая структура исследования Перочи (2016) о возможностях включения аквапоники в учебный процесс среднего профессионального образования в Словении

   i) анализ каталогов среднего профессионального образования в биотехнических областях с целью оценки совместимости этих образовательных программ с целями обучения в области аквапоники.

   ii) разработка краткого учебного курса «Аквапоник», включая определение результатов обучения (знания и навыки). Дидактический материал для эмпирического обучения был протестирован и оценен классом студентов в Биотехническом центре Naklo (Прецедент 5, Sect. 22.8.2.

   iii) Обследование знаний и отношения к аквапонике в биотехнических школах Словении учащимися, посещающими программы землеустроителей, садоводческих техников, техников в области сельского хозяйства и управления, а также специалистов по охране окружающей среды, в целях оценки отношения учащихся к этому типу производства продуктов питания (см. Sect. 22.8.2.) #2282 об обзоре средних школ Министерством образования, науки и спорта Республики Словении.

   iv) полуструктурированные собеседования с учителями соответствующих школ с изучением применения аквапоники в качестве учебного средства в Словении ([раздел 22.7.2.1](#22721 -интервью-с учителями-инструкторами и инструкторами - использование аквапоники в образовательном процессе в Словении).

   22.7.2.1 Интервью с преподавателями и тренерами, использующими аквапонику в образовательном процессе в Словении

   Чтобы исследовать использование аквапоники в качестве учебного инструмента в Словении, Peroci (2016) провел полуструктурированные интервью (45—60 мин) с пятью преподавателями.

   Анализ интервью показал следующие причины использования аквапоники: (i) возможность эмпирического обучения, (ii) гибкая инсталляция, которая может быть адаптирована к цели образования, (iii) хороший способ преподавания продуктов питания и преподавания предметов STEM. Они очень похожи на причины, выявленные в ходе интервью в Северной Америке, проведенных Hart et al. (2013). Однако, напротив, в интервью, проведенных в Словении, отсутствовали две причины использования аквапоники: веселье и развитие ответственности и сострадания к живым организмам.

   На основе анализа опросов, касающихся трех аквапонических подразделений, используемых для образования в Словении, будущая реализация аквапоники в качестве учебного средства должна быть сосредоточена на следующих этапах:

   1. Разработка набора результатов обучения, которые могут быть достигнуты с помощью аквапонициюта

   2. Проектирование учебной единицы аквапоники, которая облегчает результаты обучения и компетенции, которые студенты должны получить, чтобы стать «Аквапоник фермер»

   3. Установление связи между преподавателями и инструкторами (детские сады, начальные школы, средние школы, университеты), местными общинами, компаниями и частными лицами, участвующими в аквапонике

   4. Разработка рекомендаций по интеграции аквапоники в учебный процесс

   5. Проведение мастерских по проектированию, строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию аквапоники

8. 22.8 Выполняет ли аквапоника свое обещание в обучении? Оценка реакции студентов на аквапонику

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   22.8.1 Проект FP6 ЕС «Водные ресурсы»

   Цель проекта «Ресурсы сточных вод» заключалась в сборе, разработке и оценке учебных и демонстрационных материалов по экотехнологическим исследованиям и методам для учащихся в возрасте от 10 до 13 лет (http://www.scientix.eu/web/guest/projects/ project-detail? ArticleID=95738). Проводилась оценка учебных единиц в целях совершенствования методов и содержания и максимального увеличения результатов обучения. Основываясь на обсуждениях с работниками сферы образования, оценка проводилась на основе простого подхода с использованием вопросников и полуструктурированных интервью. Учителя оценивали единицы, ответив на онлайновый вопросник (см. раздел 22.7.1). Оценивались аквапоники в Швеции (в Научном центре Technichus и в Эландсбро сколе в Хернесанде) и в Швейцарии.

   22.8.1.1 Научный центр «Техтехус», Швеция

   В период с 2006 по 2008 год в научном центре Technichus в Хярнесанде, Швеция (www.technichus.se) был установлен аквапоник. Анкета была размещена рядом с системой, чтобы приглашенные студенты могли ответить на вопросы в любое время. Он состоял из 8 вопросов (рис. 22.8).

   Ответы показали, что студенты поняли, как вода в системе циркулируется повторно. Они менее хорошо понимали, как питательные вещества транспортируются внутри системы и содержание питательных веществ, и, что интересно, каждый четвертый ученик не знал, что растения, растущие в аквапонике, являются съедобными.

   22.8.1.2 Эландсбро скола, Швеция

   Вопросник, использованный в Älandsbro skola, был сначала объяснен учителем, чтобы убедиться, что студенты будут понимать вопросы. На вопросы были даны ответы до начала проекта и в конце проекта.

   

   ** Рис. 22.8** Анкета и частота ответов 24 студентов (в возрасте от 8 до 17 лет), посещающих выставку в Technichus, Швеция

   В среднем на 28% больше правильных ответов на общие вопросы о питательных веществах растений и рыб после учебного блока. Как и ожидалось, и аналогично выводам Бамерта и Альбина (2005 год), рост знаний был очевиден.

   Выводы исследования заключались в том, что (i) работа с аквапоникой имеет большой потенциал для того, чтобы помочь учащимся достичь соответствующих целей обучения в шведской учебной программе по биологии и естественным наукам; (ii) учителя полагали, что эта работа дает естественные возможности говорить о велосипеде материи и что (iii) вопросники показали, что большое число учащихся изменило свое мнение о потребностях рыб и растений до и после работы с системой; и (iv) беседы с учащимися старшего возраста показали, что они получили хорошие знания о системе.

   Еще важнее то, что все вовлеченные люди (преподаватели и студенты) обнаружили, что аквапоника предоставляет средства для расширения горизонта дисциплины, освежающим и эффективным образом.

   22.8.1.3 Сравнение успешности аквапоники в классах городской и сельской среды Швейцарии

   Бамерт (2007) сравнил результаты обучения с аквапоникой в классе с учащимися в возрасте 11—13 лет в двух разных средах Швейцарии. Школа в Донате, кантон Граубюнден, расположена в сельской альпийской местности, где учащиеся в основном живут на близлежащих фермах. Многие из этих ферм органичны, поэтому студенты знали определенные концепции о циклах природы из своей повседневной жизни. В совместном классе пятого и шестого классов обучалось 16 учеников в возрасте 11—13 лет. Их родным языком является рето-романский язык, но занятия аквапоники проводились на немецком языке.

   Школа в Веденсвиле, с другой стороны, расположена в районе Большого Цюриха. Студенты в основном выросли в городской среде и имели меньше опыта природы по сравнению со студентами из Доната. Поскольку студенты из Доната заявили, что теоретическая часть была довольно сложной, нитрификация не была объяснена в Waedenswil (пример 22.2). Кроме того, следует учитывать, что учебная единица была распространена в течение 11 недель в Донате, в то время как она была проведена в качестве двухдневного семинара в Вяденсвиле.

   Ответы на вопросы о том, что им понравилось больше всего на уроках аквапоники, представлены на рис. 22.9. В то время как сельские студенты были больше всего очарованы самой системой, городские студенты были в основном очарованы рыбой. Как правило, рыба была самым большим мотиватором в обоих классах. Сетка рыбы, транспортировка, кормление и просто наблюдение за ними были очень популярными видами деятельности. Жажда знаний о рыбе в основном включала вопросы о воспроизводстве, росте и т.д.

   22.8.1.4 Продвижение системного мышления с помощью аквапоники в Швейцарии

   В начале и в конце последовательности оценивалось влияние последовательности обучения, описанной в примере 22.3, на системное мышление компетенций. В

   

   Рис. 22.9 Ответы студентов из двух разных сред (Donat-rural и Waedenswilurban) о том, что им понравилось больше всего на уроках аквапоники

   способность студентов мыслить системно вместо линейной преемственности значительно улучшилась в пост-тесте по сравнению с предтестом.

   Системное мышление является одной из ключевых компетенций в сложном мире (Nagel and Wilhelm-Hamiti 2008), и необходимо для того, чтобы получить обзор основных систем реального мира, поскольку большинство проблем сложны и требуют системного подхода к разработке жизнеспособного решения.

   Системное мышление включает четыре центральных аспекта (Ossimitz 1996; Ossimitz 2000): i) мышление в моделях; ii) взаимосвязанное мышление; iii) динамическое мышление (размышление о динамических процессах, таких как задержки, петли обратной связи, колебания); и iv) манипуляция системами, что подразумевает способность к практическому управление системой и управление системой. Классная аквапоника в основном касается взаимосвязанного мышления и мышления в моделях. Взаимосвязанное мышление предполагает выявление и оценку прямых и косвенных последствий, особенно в том, что касается выявления циклов обратной связи, построения и понимания сетей и причин и следствий.

   Основная цель учебной последовательности «Классная аквапоника», описанной в примере 22.3, заключалась в том, чтобы дать возможность студентам принять инструменты, которые могут помочь им в изучении сложных проблем. Протестированная гипотеза заключалась в том, что включение аквапоники в учебные единицы окажет положительное влияние на способность учащихся к системному мышлению.

   Все 68 студентов провели тест в начале и в конце последовательности обучения. Пред- и пост-тест были идентичными и содержали краткий текст о жизни фермера, который оживил студентов думать о фермерах и их поведении. Он закончился вопросом: «Почему фермер положил навоз на свои поля?» Ученики ответили рисунком и/или описанием причин. Ответы студентов оценивались по методу, описанному BollMannzuberBuehler et al. (2010), что позволяет использовать качественный метод с количественными результатами (более подробно об этом см. также Junge et al. 2014).

   Как правило, разграничение систем сместилось с качественного описания на более схематическое описание и стало более сложным после испытания. При присвоении числовых баллов каждому уровню розыгрыша (таблица 22.6) интересная

   Таблица 22.6 Идентификация разграничения представлений системы

   стол тхед tr class="заголовок» Точечная граница/г т Описание /th т Оценка /th /tr /thead тбоди tr class="нечетный» TDnO чертеж/td td Нет представительства вообще /td td 1 /td /tr tr class="даже» TDSchematic представление/td td Схемы без логического подключения /td td 2 /td /tr tr class="нечетный» TDFigure со стаками/td td Логическая последовательность с минимум 3 стадиями /td td 3 /td /tr tr class="даже» TDother типы представлений/td td Все другие представления, которые не могли быть четко распределены /td td 4 /td /tr tr class="нечетный» TDЛинейный график/TD td Содержит по крайней мере 1 цепочку событий /td td 5 /td /tr tr class="даже» Диаграмма TDEFFECT /td td Содержит дополнительно по крайней мере 1 соединение /td td 6 /td /tr tr class="нечетный» Диаграмма TDNetwork/td td Содержит дополнительно по крайней мере 1 цикл обратной связи и/или цикл /td td 7 /td /tr /tbody /таблица

   Таблица 22.7 Сопоставление медианных оценок разграничения между до- и послеиспытательными

   стол тхед tr class="заголовок» ч/т т Испытание на предактивность (. /медиана) /th т Постактивность тест (. /медиана) /th т Изменить /th /tr /thead тбоди tr class="нечетный» TDGirls/TD td 2.5 /td td 7 /td td 4.5 /td /tr tr class="даже» TDBoys/TD td 2 /td td 7 /td td 5 /td /tr /tbody /таблица

   (таблица 22.7). Хотя оба пола достигли медианного уровня в 7, что означает, что большинство рисунков содержит по крайней мере один цикл и/или цикл, в конце цикла обучения изменение было более заметным среди мальчиков, которые начинали на более низком уровне. Это свидетельствует о том, что мальчики извлекают больше пользы от практического опыта, чем девочки.

   На следующем шаге были рассчитаны индекс сложности, индекс взаимосвязи и индекс структуры (подробности см. в Junge et al. 2014).

   Индекс сложности (немецкий: Komplexitätsindex, KI) показывает, сколько системных концепций реализовал студент:

   $\ текст {KI} =\ текст {переменные} +\ текст {стрелки} +\ текст {цепочка событий} +\ текст {соединение} +\ текст {петли обратной связи} $ (22.1)

   Индекс взаимосвязи (Vernetzungsindex, VI) показывает частоту соединений между переменными:

   $VI = 2\ раз\ текст {стрелки}/\ текст {переменные} $ (22.2)

   Индекс структуры (Strukturindex, SI) показывает, сколько сложных системных концепций студент реализовал в представлении:

   $\ текст {SI} = (\ текст {цепочки событий} +\ текст {соединения} +\ текст {петли обратной связи})/\ текст {переменные} $ (22.3)

   Студенты нашли больше системных понятий и знали больше о системных переменных на этапе после тестирования, чем в предварительном тестировании, что нашло отражение во всех применяемых индексах (рис. 22.10).

   Эти результаты, как представляется, подтверждают гипотезу о том, что включение аквапоники в обучение положительно влияет на возможности системного мышления студентов, и что разработанная «Классная аквапоническая последовательность» была успешной в обучении студентов системному мышлению.

   

   Рис. 22.10 Сложность ответов в тестах до активности и после активности. Выше: Индекс Сложности (KI), центр: Индекс Взаимосвязи (VI), ниже: Индекс Структуры (SI)

   22.8.2 Оценка учебного блока по аквапонике в профессиональном образовании в Словении

   22.8.2.1 Оценка курса аквапоники, Биотехнический центр Накло, Словения

   Прогресс обучения короткого курса аквапоники в рамках исследования Перочи (2016) (см. Прецедент 5) оценивался с помощью анкет: (i) до теста/посттеста; (ii) проверка уровня приобретенной квалификации в связи с производством продуктов питания в аквапонике; и (iii) педагогическая оценка.

   Оценено влияние различных факторов на популярность уроков и практической работы. Студенты назвали несколько факторов, которые имеют решающее значение для их интереса к курсу аквапоники. Наиболее актуальными факторами были: более расслабленные учителя (80%); развлечения (76%); привлекательное место практической работы (72%); контакт с природой (68%); активная практическая работа (64%); и использование интересных новых методов (56%). В целом студенты оценили более интересные занятия как менее сложные (например, урок «Мониторинг качества воды и бактерий» был менее интересным и трудным) (Рис. 22.11).

   22.8.2.2 Обзор знаний и отношения к аквапонике

   Peroci (2016) исследовал знания, отношение к производимым продуктам питания и интерес к использованию аквапоники среди учащихся 8 средних профессиональных школ в биотехнических областях в рамках образовательных программ для землеустройства (1-третий курс), садоводческого техника (1-четвертый курс), техник сельское хозяйство и управление (1-четвертый год) и специалист по окружающей среде (1-четвертый год) в 2015 и 2016 годах.

   Опрос включал 15-минутный вопросник с закрытыми ответами (да или нет). Исследование показало, что 42,9% из 1049 студентов уже слышали о аквапонике. Об этом они узнали в школе (379 учащихся), из средств массовой информации (79), от сверстников и знакомых (42), из рекламы (18), при посещении аквапоники (12), на сельскохозяйственных ярмарках (2) и в аквариуме (1). Большинство положительных ответов были получены от студентов Биологического центра «Накло», где аквапоника была построена в 2012 году (Podgrajšek et al. 2014), а аквапоника уже интегрирована в учебный процесс; 28% респондентов не имели никаких знаний о аквапонике, а 19,8% респондентов заявили, что будут выбирать курс аквапоники по сравнению с другими модулями, в основном из-за его междисциплинарного характера и благодаря его устойчивому и творческому подходу. Студенты также ожидали, что после прохождения такого курса у них будет больше шансов найти работу. Практическая работа понравилась большинству студентов, и 10,7% опрошенных заявили, что хотели бы стать волонтером, поддерживая аквапонику, и что хотели бы создать собственную аквапонику. Анализ заинтересованности студентов в производстве продуктов питания с использованием аквапоники показал, что им понравилась эта идея. Тем не менее, они не были уверены, что они будут есть рыбу и овощи, произведенные таким образом, главным образом потому, что у них не было опыта употребления пищи, производимой в аквапонике. Исходя из этих результатов, можно предположить, что производство продуктов питания в аквапонике будет хорошо принято учащимися средних профессиональных училищ в биотехнических областях. Это важно, поскольку эти студенты являются следующим поколением предпринимателей, фермеров и техников, которые не только будут генерировать, производить и развивать аквапонику в будущем, но и будут способствовать укреплению доверия к аквапонике среди заинтересованных сторон, с тем чтобы она стала частью производства продуктов питания в Словении в будущем.

   

   Рис. 22.11 Оценка предполагаемого интереса (выше) и сложности (ниже) к занятиям аквапоники в профессионально-техническом училище в Накло, Словения. (Изменено после Peroci 2016)

9. 22.9 Обсуждение и выводы

   Original publication 2019 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Аквапоника является прекрасным примером системы, которая может приблизить природу к классу и может использоваться в качестве отправной точки для целого ряда образовательных мероприятий как в начальной, так и в средней школе. Модельная система, наряду с соответствующими дидактическими методами, служит для того, чтобы естественные процессы были более осязаемыми для учащихся. Это, в свою очередь, способствует развитию необходимых компетенций для решения сложных и проблем окружающей среды, а также способствует формированию чувства ответственности перед человечеством. Создание возможности для практического опыта с природой и природными элементами, такими как вода, рыба и растения, также развивает экологическое сознание и понимание потенциала практических решений и готовность действовать на основе этих знаний.

   В этой главе мы представили различные тематические исследования использования аквапоники на различных уровнях образования, а также ряд примеров, которые оценивают преимущества внедрения аквапоники в школах.

   Хотя для каждого отдельного исследования методы оценки сами по себе были логичными и содержали интересную информацию, четкие сопоставления между исследованиями не являются практичными, поскольку эти методы не были или были лишь частично сопоставимыми.

   В ходе проекта FP6 «WestwaterResource» педагогические специалисты группы высказали некоторые критические замечания относительно использования вопросников для измерения воздействия на экологическую осведомленность и поведение студентов (Scheidegger and Wilhelm 2006):

   • В опросниках с множественным выбором студенты, как правило, дают ответы, которые, по их мнению, хотел бы услышать учитель.

   • У детей часто возникают трудности с ранжированием ответов на такие вопросы, как «Как была моя мотивация на лекциях Aquaponic? _» (1: очень низкий до 5: чрезвычайно высокий).

   • Ответы в значительной степени зависят от преподавателя и текущих целей образования.

   Поэтому представляется сомнительным, являются ли методы количественного обследования подходящими для выявления потенциальных последствий и дают ли они реалистичные данные о восприятии учащихся.

   Представляется более целесообразным сосредоточить внимание на качественных методах оценки, таких как полуструктурированные интервью с преподавателями или процесс самонаблюдения в соответствии с методом исследования действий, описанным Altrichter and Posch (2007). Преподаватели являются практиками, которые имеют многолетний опыт работы со студентами и поэтому могут предоставлять более полную и более подробную информацию о потенциальном воздействии, чем это может быть выявлено в ходе обследования. Более глубокое собеседование или диалог с преподавателями также позволит получить информацию по важнейшим вопросам систем обучения и идеи по их дальнейшему развитию. Исследовательский вопрос «Как учители восприняли материал? _», как представляется, предоставляет гораздо более полезную информацию, чем вопрос «_каково влияние на студентов? _»

   Одним из ключевых вопросов успешного распространения новых учебных модулей, как представляется, является активная интеграция этих учебных заведений в национальную систему школьного образования. Отзывы школ убедительно свидетельствуют о том, что у учителей очень мало времени для поиска и инициирования новых идей и учебных материалов. Они, как правило, используют уже созданные информационные порталы, которые предоставляют материал в форме, соответствующей национальному плану образования и подготовленной для конкретного школьного уровня. В связи с этим необходимо наладить сотрудничество с основными участниками национальной педагогической системы. Для того чтобы лучше оценить воздействие аквапоники на предметы STEM, экологические и другие результаты обучения, было проведено сравнительное исследование учебных заведений, где они использовали аквапонику в качестве учебного пособия, основанного на одних и тех же и хорошо продуманных методах исследований и направленных на достижение различных целей обучения Нужен.

   Благодарность Эта работа была частично поддержана финансированием, полученным от COST Action FA1305 «Центр аквапоники ЕС — реализация устойчивого интегрированного производства рыбы и овощей для ЕС».

   Мы признаем вклад ЕС (FP6-2004-Science-and-Socienty-11, контракт № 021028) в проект «WasterWater Resource» и благодарим всю команду, особенно Нильса Экелунда, Снорре Нордала и Даниэля Тодта.

   Мы признаем вклад ЕС (Леонардо да Винчи передача инновационного проекта, номер соглашения - 2012-1-CH1-LEO05-00392) в проект Aqua-Vet, и благодарим всю команду, особенно Надин Антенен, Уршка Клеч, Александра Кривоград Клеменчич, Петру Перочи и Урош Стрниша.