חקלאות מודרנית - נושא חובה

מפרט תכנים

מאפייני הענף:

• רוב השטחים המעובדים בעולם ובישראל שייכים לענף גידולי שדה וירקות.
  
• תפוצה במגוון אזורי אקלים.
  
• שני סוגי ממשקים: ממשק אקסטנסיבי וממשק אינטנסיבי.
  
• מרבית התוצרת מיועדת למספוא.
  
• שימוש רב במיכון.
  
• השקעות נמוכות ביחס לתפוקה.
  

גידולים עיקריים:

• מזון לאדם: חיטה, תירס, אורז, תפוחי אדמה, סויה.
  
• מוצרים נוספים לאדם: פשתן וכותנה. לטקסטיל, חוחובה לקוסמטיקה, טבק, תירס וקנה סוכר לביודיזל.
  
• מזון לבעלי חיים: אספסת, תלתן, בקיה, חיטה, תירס, סויה.
  

מושגים נוספים:
מוצרים תעשייתיים (מעובדים): קפוא, מיובש, שימורים.

הערות והצעות לפעילויות

הערות:

• יש להדגיש את ההבדל בין גידולים המהווים מזון בסיסי לאדם לגידולים שאינם מהווים מזון בסיסי.
  
• מוצע להציג נתונים על תרומתם של גידול חיטה ושעורה לכלכלה העולמית וליחסים בין מדינות.
  

יכינו כרזה המציגה את השינויים בענפים חקלאיים עיקריים בעולם בעקבות שינוי אקלים, השלכות קצרות טווח והשלכות ארוכות טווח בעזרת כלי ב"מ (אוריינות מידע>איתור מידע, הערכת מידע, ארגון מידע, שימוש במידע והצגת מידע; כשירויות בינה מלאכותית > שימוש יוזם ויוצר ערך בסיוע כלי ב"מ).

יצרו מוצרי קוסמטיקה טבעיים (מיומנות מעשית).

מפרט תכנים

מאפייני הענף:

• נטיעה בשורות ובטורים
• השקיה בטפטפות
• קטיף ידני ומכאני

ענפים עיקריים:
פרות מאכל, פרי לשמן, קפה, קקאו, תה, קנה סוכר.

הערות והצעות לפעילויות

הערות:

• יש להדגיש את ההבדל בין גידולים המהווים מזון בסיסי לאדם לגידולים שאינם מהווים מזון בסיסי.
  
• מוצע להציג נתונים על תרומתם של גידול חיטה ושעורה לכלכלה העולמית וליחסים בין מדינות.
  

יכינו כרזה המציגה את השינויים בענפים חקלאיים עיקריים בעולם בעקבות שינוי אקלים, השלכות קצרות טווח והשלכות ארוכות טווח בעזרת כלי ב"מ (אוריינות מידע > איתור מידע, הערכת מידע, ארגון מידע, שימוש במידע והצגת מידע; כשירויות בינה מלאכותית > שימוש יוזם ויוצר ערך בסיוע כלי ב"מ).

יצרו מוצרי קוסמטיקה טבעיים (מיומנות מעשית).

מפרט תכנים

מאפייני הענף:

• השקעה כלכלית גבוהה
• תחזוקה גבוהה
• תנאים מבוקרים
• שטחי גידול מצומצמים

גידולים עיקריים:

• ירקות, פרחי קטיף, חומר ריבוי וקנביס רפואי.

הערות והצעות לפעילויות

יתכננו ויבצעו חקר לבחינת הגורמים המשפיעים על טיב התוצרת בחממות (אוריינות מדעית – תכנון וביצוע מחקר, פרשנות של נתונים וראיות).

יסיירו בחממות מחקר של משרד החקלאות (מכון וולקני, מרכזי מו"פ, חוות עם גידולים ייחודיים כמו זעפרן, ייצור זרעים, ייצור פקעות ובצלים) ויכתבו דו"ח סיכום של תהליכי גידול בחממות (אוריינות מידע >הצגת מידע).

מפרט תכנים

בקר וצאן  - לחלב ולבשר

חזירים - לבשר

ברווזים – בשר

עופות – לביצים

דגי מאכל ודגי נוי

הערות והצעות לפעילויות

יתכננו ויבצעו חקר לבחינת השפעת הרכב התזונה על גדילה והתפתחות של דגי מאכל (אוריינות מדעית > תכנון מחקר, פרשנות של נתונים וראיות).

מפרט תכנים

איסוף נתונים וניתוח מידע באמצעות בינה מלאכותית המתבסס על צילומים, מדידות ותצפיות על מצב של חלקות חקלאיות.

חישה ברמת הפרט

• ניטור מצב פיזיולוגי בבקר בנושאי בריאות, רבייה וייצור חלב תוך שימוש בחיישנים מסוגים שונים.
  
• ניטור מצב פיזיולוגי בצומח תוך שימוש בחיישנים שונים.
  
• השקיה תוך ניטור רמת הלחות בצמח.
  

חישה ברמת הסביבה

• חישה מרחוק תוך שימוש ברחפנים, ובלוויינים לצורך קבלת החלטות מבוססות נתונים כמו שינויים בשטח, חסרים תזונתיים ועקת מים.
  
• הבחנה בין עשבים לגידולים לצורך ריסוס.
  
• שירותי חיזוי מזג אוויר.
  
• ניווט אוטונומי של כלים חקלאים.
  
• האבקה מלאכותית.
  

יתרונות השימוש בחקלאות מדייקת:

• חיזוי יבולים
  
• שיפור איכות התוצרת והגדלתה
  
• ניהול משאבי מים וקרקע והפחתת פליטות גזי חממה
  
• אוטומציה וחיסכון הכוח אדם
  

אתגרים וחסמים:

• חסמים טכניים
  
• חסמים כלכליים
  
• חששות אתיות וחברתיות
  

מושגים נוספים:
מערכת איכּוּן עולמית (מערכת מיקום גלובלית, Global Positioning System - GPS), מערכת מידע גאוגרפית Geographic) Information System GIS), מצלמות ספקטראליות, מצלמות תרמיות, Big data.

הערות והצעות לפעילויות

הערה: הוראת פרק זה מבוססת על ניתוח הצרכים והפעילויות הנדרשות, והבנה כיצד טכנולוגיות של חקלאות חכמה עונות על הדרישות אלו. אין צורך להעמיק בהבנת ההיבטים הטכנולוגיים של המכשירים.

יבצעו חקר לניטור מצב פיזיולוגי של צמחים באמצעות השוואה כין תחושת היד לבין ניטור באמצעות חיישני לחות קרקע לצורך בדיקת השפעה של רמות השקיה על מצב הצמח לאורך זמן. ינתחו נתונים ויסיקו מסקנות לגבי ההשפעה של רמות ההשקיה על התפתחות הצמח. (אוריינות מדעית > תכנון ביצוע והערכת מחקר, פרשנות של נתונים וראיות).

ינתחו באמצעות כלי ב"מ תמונות לוויין או רחפן של חלקות חקלאיות, יזהו אזורים בעייתיים (מזיקים, בעיות בהשקיה) ויציעו פתרונות לבעיות שזיהו על סמך הנתונים שאספו (אוריינות מדעית > פרשנות מדעית של נתונים וראיות).

ינתחו נתוני חישה מחלקה חקלאית באמצעות ב"מ לצורך קבלת החלטות על פעולות כמו השקיה ודישון (כשירויות בינה מלאכותית > שימוש יוזם ויוצר ערך בסיוע כלי ב"מ).

ינתחו נתוני חיישנים מפרות לדוגמה: טמפרטורה, תפוקת חלב באמצעות ב"מ לזיהוי דפוסים המעידים על מחלה, ייחום או ירידה בייצור החלב (כשירויות בינה מלאכותית > שימוש יעיל ומושכל ב-ב"מ).

מפרט תכנים

טיפוח צמחים ובעלי חיים:

• אִקלום (אינטרודוקציה) של זנים נוספים: אבוקדו.
  
• טיפוח זן פרת החלב – הולשטיין-פריזי ישראלי.
  

שימור מגוון גנטי בחקלאות חשוב לצורך שימור של תכונות.

ישומי ביוטכנולוגיה:

• ריבוי צמחים בתרביות רקמה.
  
• הנדסה גנטית:
  
  • יצירת צמחים טרנסגניים עמידים למחלות ומזיקים.
    
  • יצירת חלבונים בתרביות תאים כגון הורמון הגדילה המבקר ייצור חלב.
    
  • טרנסגנזה בדגי אִלתית (סלמון).
    
  • שיטה לעריכה גנומית - CRISPER ליצירת אמנון ורוד, בקר לחלב נטול קרניים, יצירת ביצים שיתפתחו מהם אפרוחים נקבות בלבד.
• שיבוט בעלי חיים.
  

מושגים נוספים:
תורשה, גנוטיפ, פנוטיפ, DNA, גן, אלל, רצסיבי, דומיננטי, זני מכלוא, גזע, מין ((species, התמרה – טרנסדוקציה, סלקציה גנומית, זני מורשת.

הערות והצעות לפעילויות

הערה: יש לחזור על מושגים ועקרונות התורשה לפני הוראת נושא זה.

יבצעו הדמיה ממוחשבת של הכנסת תכונות חדשות לזנים קיימם בצמחים או בבעלי חיים ויבחנו את התוצאות (אוריינות מדעית > פרשנות מדעית של נתונים וראיות, אוריינות דיגיטלית; כשירויות בינה מלאכותית > שימוש יעיל ומושכל ב-ב"מ).

ידונו ביתרונות ובחסרונות של השימוש בהנדסה גנטית בחקלאות (חשיבה ביקורתית > טיעון).

יצרו תרשים זרימה של הכנת תרביות רקמה בתעשיית מטעי תמרים (אוריינות מדעית > הסבר מדעי של תופעות> מודלים).

יגדלו זני מורשת, זנים מסחריים וזני בר וישוו בין המאפיינים שלהם ויסיקו מסקנות (אוריינות מדעית> תכנון ביצוע והערכת מחקר, פרשנות מדעית של נתונים וראיות).

יסיירו במעבדות העוסקות בהנדסה גנטית לצורכי חקלאות ויכתבו דוח סיור על חשיבות המחקר בתחום ותרומתו לחקלאות (אוריינות מידע > הצגת מידע).

מפרט תכנים

שיטות לבקרת אקלים במבני גידול

• בקרה באמצעות חיישנים.
  
• טמפרטורה:
  • חימום באמצעות מפוח אוויר.
    
  • קירור בעזרת מזרון לח, מערכת ערפול, הצללה.
• אוורור: יונקים, מסחררים.
  
• הארה: שינוי אורך יום.
  

מושגים נוספים:
רשתות צל צבעוניות, מסך הצללה.

הערות והצעות לפעילויות

הערה: בקרת אקלים היא חלק מההתמודדות עם תופעת שינוי אקלים בעולם. חקלאים מתאימים את תנאי הגידול של צמחים ובעלי חיים בהתאם לשינויים המתרחשים באזורים בעולם.

יעקבו וינתחו נתונים כמו: שעות ההארה, טמפרטורה, לחות בבית גידול ובשדה במהלך תקופה מוגדרת, יצרו גרפים, ישוו נתונים ויסיקו מסקנות (אוריינות מדעית> תכנון ביצוע והערכת מחקר, הסבר מדעי של תופעות > מודלים, פרשנות מדעית של נתונים).

מפרט תכנים

גידול בשטחים פתוחים

• יתרונות: תפוקה גבוהה ביחס לתשומות, שימוש נרחב במיכון.
  
• חסרונות: עונתי, בקרה פחותה, מושפע מתנאי אקלים.
  

מבני גידול

• יתרונות - ניתן לבקר את גורמי הסביבה: טמפרטורה, לחות, קרינה, אוורור; צמצום חשיפה למזיקים ולמחלות; חיסכון במים; הארכת עונת הגידול; במטרה לספק תנאים מיטביים.
  
• חסרונות - עלויות הקמה ותחזוקה, מגבלות מרחב, תלות במערכות טכנולוגיות.
  

מושגים נוספים:
בית צמיחה, מבנה גידול.

הערות והצעות לפעילויות

ישוו נתונים של גידולים במבנה גידול וגידולים בשטחים פתוחים בהיבטים של: עוצמת קרינה, טמפרטורה, לחות, רוח, ונוכחות מזיקים, יצגו בגרפים, ויסיקו מסקנות (אוריינות מדעית > תכנון ביצוע והערכת מחקר, הסבר מדעי של תופעות > מודלים, פרשנות של נתונים).

יתנסו בפיזור וניטור של אמצעי הדברה ביולוגית (מיומנות מעשית).

מפרט תכנים

הצורך בטכנולוגיות אחסון

• צמצום פחת בתוצרת חקלאית.
  
• שימור תוצרת חקלאית.
  

הבדלים בטיפול בתוצרת בין מדינות מתפתחות למדינות מפותחות.

אורך חיי מדף.

הובלה:

• דרכי שינוע.
  
• הובלה בתנאים מבוקרים.
  

אחסון:
תנאים מבוקרים: טמפרטורה, לחות, ריכוזי גזים.

הערות והצעות לפעילויות

הערה: מומלץ לקיים סיור במכון וולקני במכון לחקר אחסון ואיכות תוצרת חקלאית ומזון להכרת מחקרים וטכנולוגיות.

יבצעו חקר לבחינת השפעת תנאי האחסון על התוצרת החקלאית - טמפרטורת חדר ולחות באמצעות חיישנים וסוגי אריזות, ינתחו את התוצאות ויסיקו מסקנות (אוריינות מדעית – תכנון מחקר, פרשנות של נתונים וראיות).

ינתחו נתונים על אחוזי אובדן תוצרת בתנאי אחסון שונים, במדינות מפותחות לעומת מתפתחות ויציעו פתרונות לצמצום הפחת (אוריינות מדעית > פרשנות של נתונים וראיות).

יבחנו שרשרת אספקה של מוצר חקלאי מהשדה ועד לצרכן ויציעו אמצעי הובלה חדשניים לצמצום הבזבוז ולשמירה על האיכות (חשיבה ביקורתית, חשיבה יצירתית).