Разработка и внедрение методики обучения технологии возделывания зеленных культур с использованием биореакторов и гидропонных систем в рамках профессиональной подготовки агрономов-биотехнологов

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-технологические принципы интенсификации производства зеленных культур в регулируемой среде

1.1. Специфика минерального питания и фотосинтетической активности растений в фитотронах

1.2. Классификация и сравнительный анализ гидропонных систем: проточная, аэропонная и субстратная технологии

1.3. Роль биореакторов в обеспечении стерильности и продуктивности агробиоценозов

Глава 2. Производственно-педагогический мониторинг подготовки кадров для современного АПК

2.1. Анализ рыночного спроса на компетенции агрономов-биотехнологов в крупных агрохолдингах РФ

2.2. Исследование морфометрических показателей тестовых культур при различных режимах автоматизации

2.3. Факторы оптимизации учебного процесса в условиях цифрового земледелия

Глава 3. Совершенствование практической подготовки специалистов через освоение технологий закрытого грунта

3.1. Алгоритм формирования профессиональных умений по эксплуатации автоматизированных систем жизнеобеспечения растений

3.2. Технологическая схема возделывания листовых овощей с использованием отечественных питательных комплексов

3.3. Экономическое обоснование и педагогическая эффективность внедрения биотехнологического инструментария в обучение профессионалов

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Разработка и внедрение методики обучения технологии возделывания зеленных культур с использованием биореакторов и гидропонных систем в рамках профессиональной подготовки агрономов-биотехнологов

Направление: Сельское хозяйство и сельскохозяйственные науки

Код специальности: 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена стратегическими приоритетами развития агропромышленного комплекса Российской Федерации, направленными на импортозамещение, продовольственную безопасность и технологическую модернизацию производства растениеводческой продукции. В современных условиях зеленные культуры – салат, шпинат, руккола, базилик, кресс-салат и другие листовые овощи – занимают особое место в структуре овощеводства защищенного грунта. Их высокая скороспелость (вегетационный период 20-45 суток), диетические свойства и круглогодичный потребительский спрос делают зеленные культуры перспективным направлением интенсивного овощеводства. Согласно данным Минсельхоза России, производство зеленных культур в промышленных теплицах увеличилось с 18,5 тыс. тонн в 2018 году до 34,2 тыс. тонн в 2023 году, что свидетельствует о росте инвестиций в сегмент салатных линий и многоярусных гидропонных установок [12, c. 87].

Переход от традиционного почвенного выращивания к гидропонным и аэропонным технологиям требует принципиально новых компетенций от специалистов-агрономов. Современные тепличные комплексы оснащаются автоматизированными системами управления микроклиматом, дозирования питательных растворов на основе программируемых логических контроллеров, системами искусственного досвечивания светодиодными фитосветильниками с регулируемым спектральным составом излучения. Эксплуатация таких систем требует не только агрономических знаний о физиологии растений, минеральном питании и фитосанитарном контроле, но и понимания инженерно-технических принципов работы оборудования, навыков программирования контроллеров и анализа данных сенсорных сетей [24, c. 112]. Между тем, анализ образовательных программ подготовки агрономов в профильных аграрных вузах показывает недостаточную представленность практико-ориентированных модулей по современным технологиям закрытого грунта, что создает разрыв между требованиями работодателей – крупных агрохолдингов и тепличных комбинатов – и квалификацией выпускников.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований по физиологии минерального питания растений в условиях гидропоники (работы ВНИИ овощеводства, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева), по оптимизации состава питательных растворов для различных культур, по световому режиму в условиях искусственного освещения. Существует значительное количество публикаций, посвященных техническим аспектам проектирования гидропонных установок, сравнительной оценке различных субстратов – минеральной ваты, кокосового волокна, перлита, вермикулита. Вместе с тем, педагогические аспекты формирования профессиональных компетенций агрономов-биотехнологов в области современных технологий защищенного грунта освещены фрагментарно. Недостаточно исследованы вопросы структурирования учебного материала, последовательности освоения практических навыков, критериев оценки сформированности компетенций по эксплуатации автоматизированных систем жизнеобеспечения растений. Практически отсутствуют комплексные методические разработки, интегрирующие агрономические, инженерно-технические и экономические аспекты возделывания зеленных культур в условиях цифровизации сельского хозяйства.

Цель выпускной квалификационной работы – разработать и научно обосновать методику обучения агрономов-биотехнологов технологии возделывания зеленных культур с использованием биореакторов и гидропонных систем, обеспечивающую формирование профессиональных компетенций, востребованных в современном агропромышленном комплексе.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать научно-технологические принципы интенсификации производства зеленных культур в условиях регулируемой среды с учетом специфики минерального питания, фотосинтетической активности и микроклиматических параметров;
• провести сравнительный анализ современных гидропонных систем – проточной, аэропонной и субстратной технологий – с оценкой их агрономических, технических и экономических характеристик;
• исследовать рыночный спрос на компетенции агрономов-биотехнологов со стороны крупных агрохолдингов и тепличных комбинатов Российской Федерации;
• разработать алгоритм формирования профессиональных умений по эксплуатации автоматизированных систем жизнеобеспечения растений в рамках учебного процесса;
• составить технологическую схему возделывания листовых овощей с использованием отечественных питательных комплексов и оценить морфометрические показатели растений при различных режимах автоматизации;
• провести экономическое обоснование и оценку педагогической эффективности внедрения биотехнологического инструментария в профессиональную подготовку специалистов.

Объектом исследования выступает процесс профессиональной подготовки агрономов-биотехнологов в образовательных организациях высшего и среднего профессионального образования аграрного профиля.

Предметом исследования является методика обучения технологии возделывания зеленных культур с использованием биореакторов и гидропонных систем как элемент формирования профессиональных компетенций будущих специалистов.

Методологическую базу исследования составляют труды отечественных ученых в области физиологии растений и агрохимии (Д.Н. Прянишников, К.А. Тимирязев), современные разработки ФГБНУ «ВНИИ овощеводства», РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, ФГБНУ «ФНЦ овощеводства» по оптимизации минерального питания растений в условиях малообъемной гидропоники. Теоретической основой педагогической части работы служат концепции компетентностного подхода в профессиональном образ

…