Klimadetektive Projekte 2019-2020

Titel des Projekts: Roboter im Auge des Wirbelsturms: Studenten arbeiten an Robotertechnik und Meteorologie, um griechische Inseln vor dem Klimawandel zu schützen.

Mannschaft: Experimentelle Detektive

2019-2020   Experimentelle Schule der Universität von Thessaloniki   Thessaloniki   Griechenland   30 Alter des Schülers: 8-9, 10-11

Das Auftreten des Wirbelsturms im Mittelmeerraum in Griechenland im letzten Sommer und die Katastrophen haben unsere SchülerInnen dazu motiviert, dieses Projekt zu entwickeln, das sowohl Aspekte der Umwelterziehung als auch der Meteorologie beinhaltet. Der Ansatz basiert auf der STEM-Philosophie (Science, Technology, Engineering, Mathematics) und kombiniert Wissen und Informationen aus verschiedenen Disziplinen. Die Gestaltung des Programms und insbesondere die Methodik des Lehransatzes basierte auf der Problemlösungsmethode, die es gleichzeitig zu einem Szenario für die Erstellung von Inhalten machte. Die SchülerInnen wurden aufgefordert, mit Hilfe der gesammelten Daten der Wetterstation, die sie auf dem Schulgelände hochgeladen hatten, einen Weg zu finden, um gefährliche Phänomene wie den Wirbelsturm vorherzusagen und Probleme, die sie verursachen, zu verhindern.

In diesem Schuljahr wurde beschlossen, dieses Projekt umzusetzen, das in Bezug auf die Art der Aktivitäten und den thematischen Inhalt eine Innovation darstellt. In diesem Zusammenhang haben wir versucht, vier wissenschaftliche Bereiche miteinander zu verknüpfen: a) Robotik, b) Umwelterziehung, c) Meteorologie und d) Algorithmisches und computergestütztes Denken mit Schwerpunkt auf kollaborativem Lernen. Die SchülerInnen verbesserten ihr Verständnis und ihre Fähigkeit, die Aktivität von Wirbelstürmen in Europa - insbesondere in Griechenland - vorherzusagen. Sie entwickelten eine Wetterstation und ein 3D-Modell, um die meteorologischen und klimatologischen Ursachen für schwere Stürme zu diagnostizieren. Die Schüler untersuchten die Daten, die sie von der auf dem Dach der Schule errichteten Wetterstation gesammelt hatten. Diese Daten wurden an die Abteilungen für Meteorologie und Klimatologie der Fakultät für Naturwissenschaften der Aristoteles-Universität Thessaloniki zur Untersuchung weitergeleitet. Die Schüler stellten fest, dass die Temperatur und der Wind zwei Variablen sind, die die Entstehung schwerer Stürme beeinflussen. Sie suchten und fanden Wege zur Frühwarnung, damit die Bewohner der Küstengebiete und Inseln in Sicherheit sind. SchülerInnen, LehrerInnen und WissenschaftlerInnen arbeiteten zusammen, entwarfen, führten aus und interagierten.

Dieses Projekt kam nicht nur unserer lokalen Gemeinschaft zugute, sondern auch unserer internationalen Gemeinschaft. Insbesondere war der Forschungsprozess in sechs (6) Untersuchungsphasen unterteilt. In der ersten Phase untersuchten die Schüler die Auswirkungen des Klimawandels auf die Umwelt und seine Folgen für die griechischen Inseln (Problemstellung Beobachtung). Sie verbesserten ihr Verständnis für atmosphärische Variablen wie Temperatur, Wind, Niederschlag und Feuchtigkeit. Dies war wichtig für die Entwicklung des Projekts. Darüber hinaus wurden die unterschiedlichen Maßstäbe, mit denen Meteorologie und Klima oft behandelt werden, hervorgehoben: Mikroklima (1 km), Mesoskala (1-1000 km), synoptische Skala (1000 km +) und globale Skala. Der wichtige Unterschied zwischen der mittleren Skala und der Zusammenfassung besteht darin, dass die Zusammenfassung der Corioliskraft unterliegt (durch die Erdrotation zur Zirkulation gezwungen). Es ist wichtig zu verstehen, welche Auswirkungen meteorologische Ereignisse auf die Gemeinden haben. Das in Griechenland bekannteste System ist die ΕΜΥ-Warnung (http://www.hnms.gr/emy/el/), bei der eine Reihe von Farben verwendet wird, um der Zivilbevölkerung je nach Schweregrad und Wahrscheinlichkeit eine Gefahr anzuzeigen. In der zweiten Phase wurden Möglichkeiten für den Umgang mit und die Warnung vor extremem Wetter erforscht (Early Affairs). Sie erforschten die Grundprinzipien der Meteorologie und ihre Instrumente zur Erfassung und Vorhersage von Phänomenen. In der dritten Erkundungsphase (hypothesenzentrierte Idee) untersuchten und konstruierten sie in Zusammenarbeit mit den Abteilungen Meteorologie und Klimatologie der School of Sciences der Aristoteles-Universität Thessaloniki eine meteorologische Station zur Aufzeichnung spezifischer Indikatoren (Niederschlagshöhe, -richtung, Temperatur und -geschwindigkeit, Luft, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck) unter Verwendung des Raspberry Pi Oracle Weather Station Kit. Die Schüler identifizierten die meteorologischen Parameter in Echtzeit und beobachteten im Laufe des Tages die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Richtung und die Intensität des Windes, die Regenmenge (https://thingspeak.com/channels/1010145).. Dies sind wichtige Elemente für das Verständnis der Meteorologie. Bei der Untersuchung der Tagestemperatur wurde beispielsweise festgestellt, dass diese mit der Entstehung von Stürmen zusammenhängt. In der vierten Erkundungsphase (Nutzung und Umsetzung von Lösungen) entschieden sie, auf welches Problem sie sich konzentrieren werden (Auslösung großer Wirbelstürme) und wurden zum Entwurf von Robotern (mit entsprechender Automatisierung) geführt, um mit den extremen Phänomenen umzugehen, wobei sie als Informationsquelle die bereits gebaute Standardwetterstation nutzten. Da sich dieses Projekt auf die Erdbeobachtung konzentriert, nutzten die Schüler auch ein ausgezeichnetes Werkzeug (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/). In der fünften Phase des Forschungsprozesses entwarfen und konstruierten die Schüler mit Hilfe eines 3D-Druckers ein Modell, das eine Inselumgebung darstellt, in der Roboterkonstruktionen mit der Wetterstation interagieren. In der sechsten Phase (Cases-Re-Assessment) wurde die Simulation schließlich in Betrieb genommen und auf eventuelle Fehler oder Auslassungen überprüft. Gleichzeitig bot diese Phase die Gelegenheit, den gesamten Entwurf zu bewerten, neu zu gestalten und Erweiterungen für die Umsetzung in anderen Fällen zu finden.

https://thingspeak.com/channels/1010145