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

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](/community/articles/22-7-des-aquaponics-fle-its-promise-in-teaching-assessments -leviews #2271 -Учитель-интервью-в плей-с водой)). 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)