Kliimadetektorite projektid 2019-2020

Projekti pealkiri: Robotid tsükloni silmis: Õpilased tegelevad robootikatehnika ja meteoroloogiaga, mille eesmärk on kaitsta Kreeka saari kliimamuutuste eest.

Meeskond: Eksperimentaalsed detektiivid

2019-2020   Thessaloniki Ülikooli eksperimentaalne kool   Thessaloniki   Kreeka   30 Õpilase vanus: 8-9, 10-11

Eelmisel suvel Kreekas toimunud Vahemere tsüklon ja katastroofid motiveerivad meie õpilasi looma seda projekti, mis hõlmab nii keskkonnahariduse kui ka meteoroloogiateaduse aspekte. Lähenemisviis põhines STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) filosoofial ning ühendab eri erialade teadmisi ja teavet. Programmi ülesehitus ja täpsemalt õpetamise metoodika põhines probleemilahenduse meetodil, mis teeb sellest ühtlasi ka sisu loomise stsenaariumi. Õpilastel paluti leida viis, kasutades kogutud meteoroloogiajaama andmeid, mille nad olid üles laadinud kooli territooriumil, ja seejärel jätkata nii ohtlike nähtuste, nagu tsüklon, prognoosimist kui ka nende põhjustatud probleemide ennetamist.

Sel õppeaastal otsustati rakendada see projekt, mis on uuenduslik nii tegevuste liigi kui ka temaatilise sisu poolest. Sellega seoses püüdsime ja suutsime ühendada neli teadusvaldkonda: a) haridusrobootika, b) keskkonnaharidus, c) meteoroloogia ja d) algoritmiline ja arvutuslik mõtlemine, keskendudes ühisõppele. Õpilased parandasid arusaamist ja oskust ennustada tsüklonite aktiivsust Euroopas - täpsemalt Kreekat mõjutades. Nad töötasid välja ilmajaama ja 3D-mudeli, et aidata diagnoosida raskete tormide meteoroloogilisi ja klimatoloogilisi põhjusi. Õpilased uurisid andmeid, mida nad kogusid kooli katusele püstitatud meteoroloogiajaamast. Need andmed edastati uurimiseks Thessaloniki Aristotelese Ülikooli teaduskooli meteoroloogia ja klimatoloogia osakondadele. Õpilased märkasid, et temperatuur ja tuul on kaks muutujat, mis mõjutavad tugevate tormide tekkimist. Nad otsisid ja leidsid varajase hoiatamise viise, et rannikualade ja saarte elanikud oleksid turvalised. Õpilased, õpetajad ja teadlased tegid koostööd, projekteerisid, teostasid, suhtlesid.

See projekt ei olnud kasulik mitte ainult meie kohalikule kogukonnale, vaid ka meie rahvusvahelisele kogukonnale. Uurimisprotsess oli jagatud kuueks (6) uurimuslikuks etapiks. Esimeses etapis uurisid õpilased kliimamuutuse keskkonnamõjusid ja selle mõju Kreeka saartele (probleemipositsiooni vaatlus). Nad parandasid oma arusaamist atmosfääri muutujatest, nagu temperatuur, tuul, sademed, niiskus. See oli oluline projekti arendamiseks. Lisaks sellele toodi esile erinevad skaalad, millega meteoroloogiat ja kliimat sageli käsitletakse: Mikrokliima (1 km), mesoskaala (1-1000 km), sünoptiline (1000 km +) ja globaalne. Keskmise skaala ja kokkuvõtte oluline erinevus seisneb selles, et kokkuvõtte suhtes kehtib Coriolise jõud (Maa pöörlemise tõttu sunnitud tsirkulatsioon). Oluline on mõista, millist mõju avaldavad meteoroloogilised sündmused kogukondadele. Kreekas on kõige tuntum süsteem ΕΜΥ hoiatus (http://www.hnms.gr/emy/el/), kus nad kasutavad tsiviilelanikele ohu signaliseerimiseks värvide massiivi, mis põhineb raskusastmel ja tõenäosusel. Teises etapis uuriti, kuidas tulla toime äärmuslike ilmastikunähtustega ja hoiatada nende eest (Early Affairs). Nad uurisid meteoroloogia aluspõhimõtteid ja selle vahendeid nähtuste registreerimiseks ja prognoosimiseks. Kolmandas uurimuslikus etapis (hüpoteesikeskne idee) ja koostöös Thessaloniki Aristotelese Ülikooli teaduskonna meteoroloogia ja klimatoloogia osakondadega uurisid ja ehitasid nad meteoroloogiajaama konkreetsete näitajate (sademete kõrgus, suund, temperatuur ja kiirus, õhk, suhteline õhuniiskus ja baromeetriline rõhk) registreerimiseks, kasutades Raspberry Pi Oracle ilmajaama komplekti. Õpilased tuvastasid meteoroloogilised parameetrid reaalajas ja jälgisid päeva jooksul temperatuuri, õhuniiskust, tuule suunda ja intensiivsust, vihma hulka (https://thingspeak.com/channels/1010145)... Need on olulised elemendid meteoroloogia mõistmiseks. Näiteks uurides temperatuuri päeva jooksul, leidsid nad, et see on seotud tormide sünniga. Neljandas uurimuslikus etapis (lahenduste kasutamine ja rakendamine) otsustasid nad, millisele probleemile nad keskenduvad (suurte tsüklonite lainete vallandamine), ja neid juhatati robootika projekteerimisele (koos asjakohase automatiseerimisega), et tegeleda ekstreemsete nähtustega, kasutades teabeallikana juba ehitatud standardset ilmajaama. Kuna see kava keskendub Maa vaatlusele, kasutasid õpilased ka suurepärast vahendit (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . Uurimisprotsessi viiendas etapis projekteerisid ja konstrueerisid õpilased 3D-printeri abil saarekeskkonda kujutava mudeli, milles robotkonstruktsioonid suhtlesid ilmajaamaga. Kuuendas etapis (Cases-Re-Assessment) võeti simulatsioon kasutusele ja kontrolliti, kas selles esineb vigu või puudusi. Samal ajal andis see etapp võimaluse hinnata kogu konstruktsiooni, kujundada see ümber ja leida laiendusi selle rakendamiseks muudel juhtudel.

https://thingspeak.com/channels/1010145