Klimadetektivernes projekter 2019-2020

Projektets titel: Robotter i cyklonens øje: Studerende arbejder med robotteknologi og meteorologi med det formål at beskytte græske øer mod klimaforandringer.

Team: Eksperimentelle detektiver

2019-2020   Eksperimentel skole på universitetet i Thessaloniki   Thessaloniki   Grækenland   30 Elevens alder: 8-9, 10-11

Middelhavets cyklon i Grækenland sidste sommer og katastroferne motiverede vores elever til at skabe dette projekt, der involverer både aspekter af miljøuddannelse og meteorologisk videnskab. Tilgangen var baseret på STEM-filosofien (Science, Technology, Engineering, Mathematics) og kombinerer viden og information fra forskellige discipliner. Programmets design og mere specifikt undervisningsmetodikken var baseret på problemløsningsmetoden, hvilket samtidig gjorde det til et indholdsskabende scenarie. Eleverne blev bedt om at finde en måde at bruge de indsamlede meteorologiske stationsdata, som de havde uploadet på skolens hjemmeside, og derefter fortsætte med både at forudsige farlige fænomener som cyklonen og at forhindre problemer, som de forårsager.

I dette skoleår blev det besluttet at gennemføre dette projekt, som er en nyskabelse med hensyn til typen af aktiviteter og det tematiske indhold. I denne sammenhæng forsøgte og lykkedes det os at forbinde fire videnskabelige områder: a) Educational Robotics, b) Environmental Education, c) Meteorology og d) Algorithmic and Computational Thinking med fokus på kollaborativ læring. Eleverne forbedrede deres forståelse af og evne til at forudsige cyklonaktivitet i Europa - og mere specifikt påvirkningen af Grækenland. De udviklede en vejrstation og en 3D-model til at hjælpe med at diagnosticere meteorologiske og klimatologiske årsager til alvorlige storme. Eleverne studerede de data, de indsamlede fra den meteorologiske station, der var blevet sat op på skolens tag. Disse data blev videresendt til afdelingerne for meteorologi og klimatologi på det naturvidenskabelige fakultet på Aristoteles Universitet i Thessaloniki for at blive undersøgt. De studerende bemærkede, at temperaturen og vinden er to variabler, der påvirker udviklingen af alvorlige storme. De søgte og fandt metoder til tidlig varsling, så beboerne i kystområderne og på øerne kunne være i sikkerhed. Elever, lærere og forskere samarbejdede, designede, udførte og interagerede.

Dette projekt var ikke kun til gavn for vores lokalsamfund, men også for vores internationale samfund. Forskningsprocessen var især opdelt i seks (6) udforskende faser. I den første fase udforskede eleverne de miljømæssige konsekvenser af klimaforandringerne og deres indvirkning på den græske ø (Problem Position Observation). De forbedrede deres forståelse af atmosfæriske variabler som temperatur, vind, nedbør og luftfugtighed. Det var vigtigt for udviklingen af projektet. Derudover blev de forskellige skalaer, som meteorologi og klima ofte behandles med, fremhævet: Mikroklima (1 km), mesoskala (1-1000 km), synoptisk (1000 km +) og global. Den vigtige forskel mellem mellemskalaen og oversigten er, at oversigten er underlagt corioliskraften (tvunget til at cirkulere på grund af jordens rotation). Det er vigtigt at forstå, hvilken indvirkning meteorologiske begivenheder har på samfundet. Det system, der er mest kendt i Grækenland, er ΕΜΥ-advarslen (http://www.hnms.gr/emy/el/), hvor de bruger en række farver til at signalere fare for civilbefolkningen, baseret på alvorlighed og sandsynlighed. Den anden fase udforskede måder at håndtere og advare om ekstremt vejr på (Early Affairs). De udforskede de grundlæggende principper for meteorologi og dens værktøjer til registrering og forudsigelse af fænomener. I den tredje udforskende fase (hypotese-centreret idé) og i samarbejde med afdelingerne for meteorologi og klimatologi på den videnskabelige skole på Aristoteles Universitet i Thessaloniki, undersøgte og konstruerede de en meteorologisk station til registrering af specifikke indikatorer (nedbørshøjde, retning, temperatur og hastighed, luft, relativ luftfugtighed og barometrisk tryk) ved hjælp af Raspberry Pi Oracle Weather Station-sættet. Eleverne identificerede de meteorologiske parametre i realtid og observerede i løbet af dagen temperatur, luftfugtighed, vindens retning og intensitet, mængden af regn (https://thingspeak.com/channels/1010145).... Det er vigtige elementer for at forstå meteorologi. For eksempel fandt de ved at studere temperaturen i løbet af dagen ud af, at den var relateret til fødslen af storme. I den fjerde udforskende fase (udnyttelse og implementering af løsninger) besluttede de, hvilket problem de ville fokusere på (udløsning af store cyklonbølger) og blev ledt til robotdesign (med passende automatisering) til at håndtere de ekstreme fænomener ved at bruge den standardvejrstation, de allerede havde bygget, som informationskilde. Da denne ordning er fokuseret på jordobservation, brugte eleverne også et fremragende værktøj (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/). I den femte fase af forskningsprocessen designede og konstruerede eleverne ved hjælp af en 3D-printer en model, der repræsenterede et ø-miljø, hvor robotkonstruktioner interagerede med vejrstationen. Endelig, i sjette fase (Cases-Re-Assessment), blev simuleringen sat i drift, og der blev tjekket for eventuelle fejl eller udeladelser. Samtidig gav denne fase mulighed for at evaluere hele designet, redesigne det og finde udvidelser til implementering i andre cases.

https://thingspeak.com/channels/1010145