ПЕРЕНОСНОЙ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА РАСТЕНИЯМИ Российский патент 2023 года по МПК G09B23/38 

Заявленное решение относится к средствам для обучения по естественно-научным дисциплинам и может найти применение для обучения и проектной деятельности по биологии, для проведения учащимися наблюдений, лабораторных и практических работ по школьному курсу биологии и окружающему миру, позволяющий наблюдать процессы жизненных циклов растений.

Известен лабораторный комплекс для обучения естествознанию (RU 2595348, МПК B01L9/02, A47B37/00, опубл.: 27.08.2016), содержащий столешницу, установленную на, по меньшей мере, две боковые опоры, по меньшей мере, одну тумбу с ящиками для оборудования, отличающийся тем, что он снабжен установленными на столешнице настольной тумбой с выдвижным ящиком, выполненным с возможностью размещения и фиксации оборудования и/или емкостей из хрупкого стекла и/или с хрупким стеклом, с выдвижной полкой, выполненной с возможностью размещения и фиксации емкостей для реактивов, и с лотком для проведения экспериментов и опорой с поворотным кронштейном для установки монитора или ноутбука, при этом тумба установлена в средней части столешницы с образованием рабочего места между каждой боковой опорой и тумбой и с возможностью размещения между, по меньшей мере, одной боковой опорой и тумбой дополнительного ящика и полки, при этом ящики тумбы, полка и дополнительный ящик выполнены с возможностью размещения и/или фиксации оборудования, приборов, посуды и принадлежностей для проведения обучения по естествознанию.

Данный комплекс обеспечивает лишь проведение лабораторных работ, опытов и наблюдений по биологии и экологии в соответствии с примерными программами новых федеральных государственных образовательных стандартов основного и среднего общего образования.

Комплекс не позволяет вести наблюдения за жизнедеятельностью растений, что снижает эффективность практического обучения биологии.

Наиболее близким аналогом является Переносной комплекс "Грядка ANROtech" / АНРО технолоджи см. https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=Nr4QBTDANIE, в котором опубликована (13.04.2018) переносная установка, с помощью которой можно проводить эксперименты по выращиванию различных растений. Дети могут наблюдать за жизненными стадиями роста растений: набухание семян, проращивание, образование корневой системы, стеблей и листьев. Также их может заинтересовать, каким образом свет, воздух, температура и вода, влияют на рост растений. Дошкольникам предлагается получить первый опыт работы в коллективе, а также научиться делать анализ результатов исследований. Корпус установки изготовлен из полимерного материала. Обеспечение определенных условий среды происходит благодаря наличию пульта управления. Тип питания электроэнергии: 220 В - 50 Гц. Тип контроллера: микроприбор с наличием встроенной флэш-памяти программы. Установка оснащена светодиодным светильником, а также системой полива и увлажнения воздуха. В состав расширенного комплекта входят дополнительные инструменты, позволяющие проводить практические эксперименты по экологии и биологии.

Технической проблемой прототипа является зависимость установки от постоянного источника света и невозможность автономной работы.

Связано это с тем, что боковые стенки и днище установки выполнены из непрозрачного материала, и свет проходит только через переднее стекло. Таким образом, оставлять растения без дополнительного освещения в них проблематично вытягиванием стеблей растений из-за нехватки света, что ограничивает возможности учебного процесса и наблюдений, поскольку установка в обязательном порядке должна выключаться во внеучебное время и подсветка может работать только во время учебного процесса, который контролирует учитель школы или воспитатель дошкольного образовательного учреждения.

Следовательно, оставлять внутри установки живые растения, даже если она стоит на окне, чревато вытягиванием стеблей растений и формированием у них слишком тонкого стебля. Кроме того, при наступлении длинных праздничных дней или каникул, растения без ежедневного включения света или подачи воды могут слишком сильно вытянуться или засохнуть, соответственно.

Также, технической проблемой прототипа является недостаточная эффективность установки в учебном процессе. Учебный процесс и наблюдения ограничены учебным часом или несколькими учебными часами. За это время можно проводить очень мало наблюдений, причем уже на следующий день, а за частую лишь через несколько дней, учащийся уже не помнит на чем завершился предыдущий эксперимент или наблюдение, либо визуально не сможет идентифицировать динамику роста растений. Даже наличие дневника наблюдений не позволяет точно визуализировать динамику роста растений, особенно когда их много.

Кроме того, емкость для полива размещена внутри установки, что снижает внутренний объем рабочего пространства для растений, которые в нее можно поместить.

Задачей настоящего решения является устранение указанных технических проблем, присущих прототипу.

Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств обучения, а также в возможности более эффективного использования установки для выращивания растений в учебном процессе и наблюдениях, в том числе в динамических наблюдениях за ростом растений с использованием собственных смартфонов учащихся.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен переносной биологический лабораторный комплекс для учебной деятельности, состоящий из емкости с днищем и рабочей опорной площадкой, расположенной над днищем, емкость также образована поднимающейся прозрачной крышкой и прозрачной задней стенкой в верхней части которой размещен светодиодный светильник, а боковые стенки емкости выполнены из неподвижных и подвижных стенок, где крышка емкости образована сегментом полого цилиндра, краями закреплена к торцевой части подвижных боковых стенок, где последние закреплены соосно на неподвижных боковых стенках, а в пространстве между днищем и рабочей опорной площадкой закреплена плата управления, к которой подключен питанием водяной насос для полива, а также подключены датчики температуры, влажности воздуха, влажности почвы, воздушный вентилятор, причем плата управления содержит разъем для подключения питания и разъем для подключения дисплея с кнопками управления, отличающийся тем, что все подвижные и неподвижные стенки, а также днище и рабочая опорная площадка выполнены из прозрачного материала, на неподвижной боковой стенке с внешней ее стороны выполнен кронштейн, к которому с отступом от стенки закреплен водяной насос, в этой же неподвижной боковой стенке выполнено сквозное отверстие, в которое заведен шланг подачи воды, конец которого подключен к выходному патрубку водяного насоса, а к входному патрубку водяного насоса подключен шланг забора воды.

Предпочтительно, светодиодный светильник выполнен в виде светодиодной ленты.

Предпочтительно, все подвижные и неподвижные стенки, а также днище и рабочая опорная площадка выполнены из прозрачного ПЭТ-пластика, либо из полиметилметакрилата или оргстекла.

Предпочтительно, в пространстве между днищем и рабочей опорной площадкой установлен аккумулятор, который входом подключен к блоку питания, а выходом к разъему питания на плате управления.

Также заявлен способ использования вышеописанного комплекса для динамических наблюдений за растениями, характеризующийся установкой растения в горшке внутрь устройства и фиксированием нижней части горшка на клейкую ленту к рабочей опорной площадке, в котором используют смартфон, который камерой прижимают вплотную к стенке комплекса со стороны водяного насоса с упором смартфона нижней частью о кронштейн, а левой частью о шланг подачи воды в месте его захода в отверстие в боковой стенке; производят фотоснимок растения через прозрачную стенку, затем через заданный интервал времени снова устанавливают смартфон в то же место и снимок повторяют, и таким путем производят множество снимков, а по итогам наблюдений производят компиляцию выполненных снимков в анимацию и просматривают в виде видео как результат роста растений в динамике.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показано устройство комплекса с открытой крышкой в нерабочем положении.

На Фиг.2 показано устройство комплекса с закрытой крышкой в рабочем положении с горшком и баком для полива.

На Фиг.3 показано устройство комплекса с открытой крышкой в нерабочем положении (вид сбоку).

На Фиг.4 показано устройство комплекса с закрытой крышкой в нерабочем положении (вид сбоку).

На Фиг.5 показана рабочая модель комплекса с открытой крышкой в нерабочем положении.

На Фиг.6 показана рабочая модель с закрытой крышкой в нерабочем положении.

На Фиг.7 показана рабочая модель комплекса с закрытой крышкой в рабочем положении с подключенным дисплеем, баком для полива и увлажнителем.

На Фиг.8 показана рабочая модель дисплея крупным планом.

На Фиг.9 показана рабочая модель платы управления с отсоединенным контроллером.

На Фиг.10 показана рабочая модель платы управления с отсоединенным контроллером, закрепленная на днище.

На Фиг.11 показана рабочая модель платы управления с подсоединенным контроллером.

На Фиг.12 показан пример крепления на рабочей модели светодиодной ленты.

На Фиг.13 показан пример увлажнителя.

На Фиг.14 показан пример элементов кронштейна.

На Фиг.15 показан пример крепления элементов кронштейна на рабочей модели.

На Фиг.16, Фиг.17 и Фиг.18 показаны примеры динамического наблюдения роста растений.

На чертежах: 1 - Неподвижные боковые стенки. 1.1 - Задняя стенка. 2 - Подвижные боковые стенки. 2.2 - Крышка. 3 - Ось вращения. 4 - Рабочая опорная площадка. 5 - Днище. 6 - Кронштейн. 7 - Водяной насос. 8 - Шланг забора воды. 9 - Шланг подачи воды. 10 - Отверстие в боковой стенке. 11 - Бак для полива. 12 - Плата управления. 13 - Гнездо подключения патч-корда пульта управления. 14 - Патч-корд. 15 - Пульт управления. 16 - Дисплей пульта управления. 17, 18, 19 - Кнопки пульта управления. 20 - Вентилятор. 21 - Датчик влажности воздуха. 22 - Датчик температуры. 23 - Светодиодный светильник. 24 - Датчик влажности почвы. 25 - Горшок с цветком. 26 - Выходной патрубок насоса. 27 - Входной патрубок насоса. 28 - Смартфон.

Осуществление изобретения

Переносной биологический лабораторный комплекс для учебной деятельности (см. Фиг.1, Фиг.2, Фиг.3, Фиг.4) состоит из емкости с днищем 5 и рабочей опорной площадкой 4, расположенной над днищем 5. Емкость также образована поднимающейся прозрачной крышкой 2.2 и прозрачной задней стенкой 1.1, в верхней части которой размещен светодиодный светильник 23. Боковые стенки емкости выполнены из неподвижных 1 и подвижных 2 стенок, где крышка 2.2 емкости образована сегментом полого цилиндра, краями закреплена к торцевой части подвижных боковых стенок 2, где последние закреплены соосно на неподвижных боковых стенках 1. Таким образом, крышка 2.2 вместе с подвижными боковыми стенками 2 вращается вокруг оси 3 относительно неподвижных стенок 1 и заходит над или под неподвижную стенку 1.1 в зависимости от того, как сконструировано. Принципиально не имеет значения расположение крышки 2.2 над или под задней стенкой 1.1.

В пространстве между днищем 5 и рабочей опорной площадкой 4 закреплена плата управления 12, к которой подключен питанием водяной насос 7 для полива, а также подключены датчики температуры 22, влажности воздуха 21, влажности почвы 24, воздушный вентилятор. Плата управления 12 содержит разъем для подключения питания (не показано) и разъем 13 для подключения дисплея с кнопками управления.

Новым является то, что все подвижные 2 и неподвижные 1 стенки, а также днище 5 и рабочая опорная площадка 4 выполнены из прозрачного материала.

На неподвижной боковой стенке 1 с внешней ее стороны выполнен кронштейн 6, к которому с отступом от стенки 1 закреплен водяной насос 7, в этой же неподвижной боковой стенке 1 выполнено сквозное отверстие 10, в которое заведен шланг подачи воды 9, конец которого подключен к выходному патрубку 26 (см. Фиг.3, Фиг.4) водяного насоса 7, а к входному патрубку 27 водяного насоса 7 подключен шланг забора воды 8.

Также заявлен способ использования вышеописанного комплекса для динамических наблюдений за растениями, характеризующийся установкой растения в горшке внутрь устройства (см. Фиг.16) и фиксированием нижней части горшка на клейкую ленту к рабочей опорной площадке 4, в котором используют смартфон 28 (см. Фиг.17), который камерой прижимают вплотную к стенке 1 комплекса со стороны водяного насоса 7 с упором смартфона 28 нижней частью о кронштейн 6, а левой частью о шланг подачи воды 9 в месте его захода в отверстие 10 в боковой стенке; производят фотоснимок растения через прозрачную стенку 1, затем через заданный интервал времени снова устанавливают смартфон 28 в то же место и снимок повторяют, и таким путем производят множество снимков (см. пример на Фиг.18), а по итогам наблюдений производят компиляцию выполненных снимков в анимацию и просматривают в виде видео как результат роста растений в динамике.

Основное назначение комплекса: демонстрация и моделирование природных явлений, постановка краткосрочных (1-7 дней) вегетационных экспериментов. В ходе работы с изделием дети могут познакомиться с такими процессами, как испарение, наблюдать набухание и прорастание семян, рост растений при различных заданных параметрах и др.

Данный комплекс рекомендован для проведения занятий с дошкольниками и учениками начальной школы для познания окружающего мира, может быть использован педагогами дошкольного образования, учителями начальных классов, педагогами дополнительного образования, а также обучающимися и их родителями при изучении растительного мира как на уроках, так и во внеурочное время.

Комплекс не предназначен для автоматизированного выращивания растений.

Комплекс - это настольная модель теплицы, предназначенная для ботанического практикума. Создает необходимые для жизни растений условия (освещение, влажность воздуха и полив) в закрытом грунте, и позволяет управлять данными параметрами с пульта.

Сочетает в себе: элементы конструирования, робототехники и агротехнологий; компактность, мобильность, простоту использования; дает возможность многократного повторения опытов.

Принцип работы с устройством состоит в следующем.

После сборки устройства и его подключения, при необходимости заливают воду в увлажнитель (см. Фиг.13) и помещают внутрь устройства как показано на Фиг.7, подсоединяя разъем его питания к плате управления 12. За счет выноса бака для полива 11 наружу корпуса устройства, внутри комплекса освобождается дополнительное место, в которое можно разместить увлажнитель или дополнительные растения. Это позволяет более эффективно использовать установку для выращивания растений в учебном процессе и наблюдениях.

Подходящий бак 11 для полива заливают водой и ставят рядом с устройством, опускают в бак всасывающий шланг 8 водяного насоса 7 системы полива. Затем принудительно включают водяной насос 7 вручную, чтобы заполнить шланги полива водой и убрать воздушную пробку. В качестве водяного бака 11 для полива может быть использована любая емкость, в которую опускают всасывающий шланг 8 водяного насоса 7.

В процессе проведения учебного процесса и наблюдений внутрь устройства помещают растение или несколько растений в невысоком горшке с поддоном (см. Фиг.7). В землю или субстрат погружают датчик влажности почвы 24 и шланг подачи воды 9, другой конец которого соединяют с выходным патрубком 26 водяного насоса 7.

Непосредственно работа с установкой заключается в изучении влияния факторов среды (свет, тепло, влажность) на жизнь растений, считывание и интерпретация показаний датчиков с дисплея, постановка экспериментов, обсуждение результатов.

Мониторинг параметров осуществляется с помощью датчиков температуры 22, влажности воздуха 21 и влажности почвы 24. Управление предусмотрено с пульта.

Показания датчиков отображаются на ЖК-дисплее 15: температура воздуха в °С, влажность воздуха в % и влажность почвы в %.

Эти данные полезны для детей школьного возраста, понимающих численное выражение, и для взрослых для контроля хода эксперимента. Также на экране отображаются текущий режим работы изделия в виде пиктограмм.

Комплекс представляет собой набор, который поставляется в разобранном виде. Прозрачные детали могут изготавливаться из прозрачного ПЭТ-пластика, из полиметилметакрилата или оргстекла методом лазерной резки из листовых материалов, имеют обработанный край и все необходимые отверстия и пазы для разъемного болтового крепления.

Электронная часть изделия представлена отдельными готовыми модулями. Сборка-разборка электросистемы осуществляется без специального оборудования и инструментов соединением соответствующих разъемов.

В собранном виде изделие представляет собой настольную модель теплицы-оранжереи, оборудованную независимыми модулями освещения, полива, вентиляции, увлажнения воздуха.

Для работы комплекса необходимо подключение платы управления 12 к сети 220 В через блок питания 12 В. На самом комплексе присутствует только напряжение 12 В и 5 В для безопасности.

Управление системами теплицы осуществляется от платы управления 12, которая представляет собой плату с контроллером (см. Фиг.11), на котором прошита предустановленная программа. Для установки режимов работы и отслеживания параметров работы имеется выносной пульт управления с ЖК-дисплеем 15, соединенный с устройством патч-кордом 14, который соединен с соответствующим разъемом 13 на плате управления 12. На ЖК-дисплее 15 отображается состояние изделия: температура воздуха внутри теплицы, влажность воздуха в теплице, влажность грунта в горшке с растением, текущее состояние систем (вкл./выкл.).

Включение и выключение систем осуществляется в ручном режиме. С помощью трех цветных кнопок (“влево” 17, “действие” 18, “вправо” 19), расположенных под ЖК-дисплеем 15 на пульте, происходит выбор системы (отображается на дисплее соответствующей пиктограммой) и изменение ее режима работы (вкл./выкл.).

С помощью трех кнопок, расположенных под ЖК-дисплеем (см. Фиг.8) на пульте, можно выбрать интересующий модуль и изменить его режим работы. Каждая система имеет два режима работы - вкл./выкл., включение происходит в ручном режиме при нажатии центральной кнопки.

Полив - пиктограмма “лейка”.

Система полива состоит из внешней емкости с водой, водяного насоса со шлангом и капельницы полива. Мониторинг влажности субстрата производится с помощью датчика влажности, который необходимо погрузить в грунт с растением.

При активации режима полива включение водяного насоса происходит на 5 секунд (длительность полива не изменяется), затем модуль отключается во избежание перелива. При необходимости большего увлажнения почвы полив нужно повторить.

Оптимальная влажность почвы для большинства растений лежит в диапазоне 60-80%.

Неправильный режим увлажнения приводит к отставанию развития и роста растений и их гибели. При избыточном увлажнении происходит загнивание корневой системы. При недостаточном - высыхание растения.

Освещение - пиктограмма “лампочка”.

Система освещения представлена светодиодной полоской, закрепленной на верхней неподвижной планке устройства.

Включение и выключение производится вручную, автоматизированная смена режима освещения не предусмотрена.

Для жизни большинства комнатных растений достаточно досветки в течение 4-8 часов в сутки, зелень и рассаду можно освещать до 16 часов.

При избыточном освещении на листьях возможно появление ожогов. При недостатке света растения сильно вытягиваются по направлению к источнику света, окрас листьев становится светлее.

Поэтому за счет того, что все подвижные и неподвижные стенки, а также днище и рабочая опорная площадка выполнены из прозрачного материала, устройство может быть помещено на подоконник под естественное освещение, можно оставлять внутри него растения на длительное время без обслуживания (на время выходных, праздничных дней или каникул). Это повышает эффективность использования установки для выращивания растений в учебном процессе и наблюдениях в сравнении с прототипом, в котором свет внутрь проходит только со стороны передней стенки, что недостаточно для естественного освещения.

Повысить эффективность комплекса в необслуживаемый период (во время автономной работы) позволяет дополнительное наличие аккумулятора (на чертежах не показан), который заряжается во время работы, а в необслуживаемый период времени плата управления, подключенная к нему, по расписанию включает режим полива на заданный период времени, активируя водяной насос и тот закачивает воду из емкости в грунт с растениями.

Для подзарядки аккумулятора, который может быть размещен в пространстве между днищем и рабочей опорной площадкой, аккумулятор подключен к блоку питания, а питание на плату управления 12 идет уже от самого аккумулятора.

Вентиляция - пиктограмма “вентилятор”.

Вентилятор 20 встроен в боковую стенку 1.

Включение и выключение системы производится в ручном режиме с пульта управления.

Система вентиляции отвечает за циркуляцию воздуха внутри комплекса и обновление газового состава (особое значение имеет концентрация углекислого газа и кислорода). При вентилировании происходит выравнивание влажности воздуха, температуры и концентрации газов внутри изделия с параметрами в комнате.

Постоянный сквозняк может негативно сказаться на состоянии многих растений, отсутствие проветривания может привести к отставанию в росте и развитию грибковых заболеваний. Рекомендуется проветривать тепличный комплекс с растением 1-2 раза в сутки.

Увлажнение воздуха - пиктограмма “пар”.

При наличии аккумулятора на плате управления может присутствовать расписание по включению вентилятора на короткие промежутки времени.

Система увлажнения воздуха может размещаться внутри на рабочей опорной площадке устройства в виде готового модуля (увлажнителя воздуха) при необходимости. В процессе эксплуатации необходимо следить за наличием воды в увлажнителе. Для безотказной работы увлажнителя в него необходимо заливать только деминерализованную воду.

При включении модуля увлажнитель работает в течение 5 минут, затем выключается автоматически. Увлажнитель подключают к разъему платы управления.

Для большинства растений благоприятной является влажность воздуха 60-70%.

При высокой влажности и отсутствии проветривания в течение длительного времени возможно развитие плесневых грибов. При недостаточной влажности наблюдается подсыхание листьев и уменьшение размеров листовой пластинки.

Важно, чтобы в процессе эксплуатации во время включения насоса уровень воды был выше его верхнего края, во избежание поломки. Мониторинг влажности субстрата производится с помощью датчика влажности, который необходимо погрузить в грунт с растением.

При активации режима полива включение насоса 7 происходит на 5 секунд (длительность полива не изменяется), затем модуль отключается во избежание перелива. При необходимости большего увлажнения почвы полив нужно повторить. Оптимальная влажность почвы для большинства растений лежит в диапазоне 60-80%. Неправильный режим увлажнения приводит к отставанию развития и роста растений, и их гибели. При избыточном увлажнении происходит загнивание корневой системы. При недостаточном - высыхание растения.

Включая и выключая модули можно наблюдать как мгновенное изменение по показаниям датчиков, так и отложенный эффект по состоянию растений. Системы могут быть включены по отдельности, так и в любом сочетании.

Светодиодный светильник 23, например, в виде светодиодной ленты, может быть закреплен при помощи белых пластиковых фиксаторов как показано на Фиг.12.

Пример фиксации платы управления 12 болтами к днищу показан на Фиг.10. Перед фиксацией с платы управления снимают контроллер (см. Фиг.9).

После крепления платы управления в корпус, в нее вставляют плату контроллера как показано на Фиг.11.

Кронштейн на неподвижной боковой стенке с внешней ее стороны, к которому с отступом от стенки крепят водяной насос, может быть выполнен например в виде деталей как показано на Фиг.14.

Принцип крепления элементов кронштейна показан на Фиг.15.

Переносной комплект для естественно-научного практикума (см. Фиг.5, Фиг.6) был апробирован на практике, опытные образцы которого испытывались в детских садах и младших классах школ.

Испытания показали, что заявленный комплекс позволяет пронаблюдать и смоделировать влияние разных факторов (свет, температура, влажность) на жизнь растений. Изделие предназначено для проведения учебных занятий в рамках естественнонаучных исследовательских практикумов (окружающий мир, биология) с детьми разных возрастных групп от 5 лет, а также работы в кружках технической направленности (конструкторские, робототехнические) с детьми от старшего дошкольного до старшего школьного возраста.

Примеры задач и экспериментов, которые могут быть реализованы на основе заявленного устройства, показаны ниже.

№1. Дыхание и испарение

Поместить растение внутрь устройства, полить. Вентиляцию, увлажнение воздуха и освещение не включать.

Открытый субстрат накрыть влагонепроницаемым материалом для предотвращения испарения с поверхности земли. Для этого можно поставить горшок в полиэтиленовый пакет и завязать вокруг стебля растения или затянуть почву пищевой пленкой. Закрыть крышку устройства.

Через сутки наблюдать конденсат на стенках пакета.

Сравнить температуру внутри устройства и в комнате. Старшие дети могут сделать это по показаниям приборов. Младшие - на основе тактильных ощущений. Воздух внутри устройства будет казаться более теплым и влажным. Если поместить руку в тепличную зону устройства на несколько секунд, а потом достать, то будет ощущаться прохлада.

Включить вентиляцию, через 10 минут снова сравнить показания температуры воздуха в комнате и в устройстве.

№2. Всасывание

Растение не поливать до появления признаков увядания. Поместить горшок с увядшим растением в Чудо-грядку, разместить датчик влажности почвы и капельницу полива.

Включать режим полива и смотреть за изменением показаний влажности почвы. Довести влажность почвы до 80%.

Через сутки проверить состояние растения и измерить влажность почвы.

№3. Воздушные корни

Выбрать растение, способное образовывать воздушные корни: толстянка “денежное дерево”, филодендрон, сингониум и др.

Поместить в устройство горшок с растением или его черенком. Освещение - обычный световой день. Желательно ограничить полив, поддерживая влажность почвы 50-60%.

В течение 3-4 суток включать несколько раз в день увлажнитель воздуха, вентиляцию не включать. В устройстве должен создаться повышенный уровень влажности воздуха (80% и выше), на стенках возможно появление конденсата.

Через 3-4 дня отметить появление новых корешков и рост старых воздушных корней.

№4. Набухание семян и прорастание

Взять 2 одинаковых плоских горшка без почвы, насыпать в оба зерна ржи/овса/пшеницы слоем в 1-2 см. В одном горшке залить зерно водой комнатной температуры, чтобы верхний слой зерен слегка выступал над поверхностью воды, перемешать, чтобы зерно равномерно намокло. Во втором горшке оставить зерно сухим. Измерить влажность, погрузив в зерно датчик влажности почвы (показания должны быть в диапазоне 93-100% для замоченного и 0-20% для сухого зерна). Накрыть горшки пищевой пленкой на 1 сутки. Включить освещение.

Через сутки снять пленку. Наблюдать набухание семян и начало прорастания в горшке с замоченным зерном. Во втором горшке состояние семян не изменится. Измерить влажность зернового субстрата. Довести влажность до 80-90% в горшке с проростками, дискретно включая полив. Также можно взвесить сухие семена, а затем те же семена, впитавшие влагу. Электронные весы идут в комплекте.

Через 3-4 дня наблюдать дружные проростки.

№5. Наблюдение динамики роста растений

1 день. Растение поместить внутрь устройства (см. Фиг.17) и фиксировать нижнюю часть горшка на клейкую ленту с целью исключить смещение. Закрыть крышку. Установить смартфон камерой к стенке комплекса со стороны водяного насоса с упором смартфона нижней частью о кронштейн, а левой частью о шланг подачи воды в месте его захода в отверстие в боковой стенке. Произвести фотоснимок растения через прозрачную стенку, как показано на Фиг.17. Уход за растением обычный (полив, увлажнение, освещение).

2 день. Установить смартфон камерой к стенке комплекса со стороны водяного насоса с упором смартфона нижней частью о кронштейн, а левой частью о шланг подачи воды в месте его захода в отверстие в боковой стенке. Произвести фотоснимок растения через прозрачную стенку как показано на Фиг.17.

3 и последующий дни - повторение 2 дня.

По итогам наблюдений произвести компиляцию выполненных снимков в анимацию и просмотреть в виде видео.

№6. Наблюдение динамики роста бамбука за 1 занятие

Росток бамбука поместить внутрь устройства и фиксировать нижнюю часть горшка на клейкую ленту с целью исключить смещение. Закрыть крышку. Установить смартфон камерой к стенке комплекса со стороны водяного насоса с упором смартфона нижней частью о кронштейн, а левой частью о шланг подачи воды в месте его захода в отверстие в боковой стенке. Произвести фотоснимок растения через прозрачную стенку. Уход за растением обычный (полив, увлажнение, освещение).

Через каждые 15 минут производить повторные снимки в том же положении.

По итогам наблюдений за 1 час или более произвести компиляцию выполненных снимков в анимацию и просмотреть в виде видео.

№7. Наблюдение динамики прорастания семени фасоли

Пророщенное в мокрой тряпке семя фасоли помещают в стеклянный горшок с землей вплотную к стенке так, чтобы росток был виден со стороны боковой стенки, где расположен водяной насос (см. Фиг.18 (1 день)). Фиксировать нижнюю часть горшка на клейкую ленту с целью исключить смещение. Закрыть крышку. Установить смартфон камерой к стенке комплекса со стороны водяного насоса с упором смартфона нижней частью о кронштейн, а левой частью о шланг подачи воды в месте его захода в отверстие в боковой стенке. Произвести фотоснимок растения через прозрачную стенку. Уход за растением обычный (полив, увлажнение, освещение).

Через каждый день производить повторные снимки в том же положении.

По итогам наблюдений за 7 дней или более (см. пример на Фиг.18) произвести компиляцию выполненных снимков в анимацию и просмотреть в виде видео.

Примеры 3, 5, 6 и 7 показывают более эффективное использования установки для выращивания растений в учебном процессе и наблюдениях в сравнении с прототипом, поскольку удается вместо бака с водой, который вынесен наружу, поместить увлажнитель, а благодаря наличию прозрачных стенок, кронштейна и отверстия в боковой стенке с вставленным через него шлангом полива, создается стабильная точка наблюдения в одном и том же ракурсе для проведения фотографирования любым смартфоном, что невозможно в прототипе.

Наблюдения с использованием учащимися собственных смартфонов и собственных снимков растений позволяет повысить интерес к учебному процессу и более эффективно проводить наблюдения, поскольку наблюдение за динамикой роста растений более занимательно, нежели разовые наблюдения.

Заявленное решение относится к средствам для обучения по естественно-научным дисциплинам и может найти применение для обучения и проектной деятельности по биологии, для проведения учащимися наблюдений, лабораторных и практических работ по школьному курсу биологии и окружающему миру, позволяющее наблюдать процессы жизненных циклов растений. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств обучения, а также в возможности более эффективного использования установки для выращивания растений в учебном процессе и наблюдениях, в том числе в динамических наблюдениях за ростом растений с использованием собственных смартфонов учащихся. Заявлен переносной биологический лабораторный комплекс для учебной деятельности, состоящий из емкости с днищем и рабочей опорной площадкой, расположенной над днищем. Емкость образована поднимающейся прозрачной крышкой и прозрачной задней стенкой, а боковые стенки емкости выполнены из неподвижных и подвижных стенок, где крышка емкости образована сегментом полого цилиндра, краями закреплена к торцевой части подвижных боковых стенок, закрепленных соосно на неподвижных боковых стенках. В пространстве между днищем и рабочей опорной площадкой закреплена плата управления, к которой подключен питанием водяной насос для полива, а также подключены различные датчики и вентилятор. Все элементы корпуса выполнены из прозрачного материала, а на неподвижной боковой стенке с внешней ее стороны выполнен кронштейн, к которому закреплен водяной насос. В этой боковой стенке выполнено сквозное отверстие, в которое заведен шланг подачи воды, конец которого подключен к выходному патрубку водяного насоса, а к входному патрубку водяного насоса подключен шланг забора воды. На кронштейн можно устанавливать смартфон с упором об этот шланг и таким путем производить множество снимков роста растений в одном и том же ракурсе через заданные интервалы времени, а по итогам наблюдений производить компиляцию выполненных снимков в анимацию. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Переносной биологический лабораторный комплекс для динамических наблюдений за растениями, состоящий из емкости с днищем и рабочей опорной площадкой, расположенной над днищем, емкость также образована поднимающейся прозрачной крышкой и прозрачной задней стенкой, в верхней части которой размещен светодиодный светильник, а боковые стенки емкости выполнены из неподвижных и подвижных стенок, где крышка емкости образована сегментом полого цилиндра, краями закреплена к торцевой части подвижных боковых стенок, где последние закреплены соосно на неподвижных боковых стенках, а в пространстве между днищем и рабочей опорной площадкой закреплена плата управления, к которой подключен питанием водяной насос для полива, а также подключены датчики температуры, влажности воздуха, влажности почвы, воздушный вентилятор, причем плата управления содержит разъем для подключения питания и разъем для подключения дисплея с кнопками управления, отличающийся тем, что все подвижные и неподвижные стенки, а также днище и рабочая опорная площадка выполнены из прозрачного материала, на неподвижной боковой стенке с внешней ее стороны выполнен кронштейн, к которому с отступом от стенки закреплен водяной насос, в этой же неподвижной боковой стенке выполнено сквозное отверстие, в которое заведен шланг подачи воды, конец которого подключен к выходному патрубку водяного насоса, а к входному патрубку водяного насоса подключен шланг забора воды.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что светодиодный светильник выполнен в виде светодиодной ленты.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что все подвижные и неподвижные стенки, а также днище и рабочая опорная площадка выполнены из прозрачного ПЭТ-пластика, либо из полиметилметакрилата или оргстекла.

4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в пространстве между днищем и рабочей опорной площадкой установлен аккумулятор, который входом подключен к блоку питания, а выходом к разъему питания на плате управления.

5. Способ использования переносного биологического лабораторного комплекса для динамических наблюдений за растениями по п.1, характеризующийся установкой растения в горшке внутрь устройства и фиксированием нижней части горшка на клейкую ленту к рабочей опорной площадке, в котором используют смартфон, который камерой прижимают вплотную к стенке комплекса со стороны водяного насоса с упором смартфона нижней частью о кронштейн, а левой частью о шланг подачи воды в месте его захода в отверстие в боковой стенке; производят фотоснимок растения через прозрачную стенку, затем через заданный интервал времени снова устанавливают смартфон в то же место и снимок повторяют, и таким путем производят множество снимков, а по итогам наблюдений производят компиляцию выполненных снимков в анимацию и просматривают в виде видео как результат роста растений в динамике.