Projets des Détectives du Climat 2019-2020

Titre du projet : Des robots dans l'œil du cyclone : Les étudiants travaillent sur l'ingénierie robotique et la météorologie, dans le but de protéger les îles grecques du changement climatique.

L'équipe : Détectives expérimentaux

2019-2020   École expérimentale de l'université de Thessalonique   Thessalonique   Grèce   30 Âge de l'élève : 8-9, 10-11

L'apparition du cyclone méditerranéen en Grèce l'été dernier et les catastrophes qui en ont résulté ont motivé nos élèves à créer ce projet, qui implique à la fois l'éducation à l'environnement et la science météorologique. L'approche est basée sur la philosophie STEM (Science, Technologie, Ingénierie, Mathématiques) et combine des connaissances et des informations provenant de différentes disciplines. La conception du programme, et plus particulièrement la méthodologie de l'approche pédagogique, était basée sur la méthode de résolution des problèmes, ce qui en faisait en même temps un scénario de création de contenu. Les élèves devaient trouver un moyen d'utiliser les données recueillies par les stations météorologiques qu'ils avaient téléchargées sur le site de l'école, puis de prévoir les phénomènes dangereux tels que le cyclone et de prévenir les problèmes qu'ils causent.

Cette année scolaire, il a été décidé de mettre en œuvre ce projet, qui constitue une innovation en termes de type d'activités et de contenu thématique. Dans ce contexte, nous avons tenté et réussi à relier quatre domaines scientifiques : a) la robotique éducative, b) l'éducation à l'environnement, c) la météorologie et d) la pensée algorithmique et informatique, en mettant l'accent sur l'apprentissage collaboratif. Les élèves ont amélioré leur compréhension et leur capacité à prévoir l'activité cyclonique en Europe, et plus particulièrement en Grèce. Ils ont développé une station météorologique et un modèle 3D pour aider à diagnostiquer les causes météorologiques et climatologiques des tempêtes violentes. Les élèves ont étudié les données recueillies par la station météorologique installée sur le toit de l'école. Ces données ont été transmises aux départements de météorologie et de climatologie de l'école des sciences de l'université Aristote de Thessalonique afin d'être étudiées. Les élèves ont remarqué que la température et le vent sont deux variables qui influencent la formation de violentes tempêtes. Ils ont cherché et trouvé des moyens d'alerte précoce pour que les habitants des zones côtières et des îles soient en sécurité. Les élèves, les enseignants et les scientifiques ont collaboré, conçu, exécuté et interagi.

Ce projet a bénéficié non seulement à notre communauté locale, mais aussi à notre communauté internationale. En particulier, le processus de recherche a été divisé en six (6) étapes exploratoires. Au cours de la première phase, les élèves ont exploré les implications environnementales du changement climatique et ses effets sur la Grèce insulaire (Observation de la position du problème). Ils ont amélioré leur compréhension des variables atmosphériques telles que la température, le vent, les précipitations et l'humidité. Cela a été important pour le développement du projet. En outre, les différentes échelles auxquelles la météorologie et le climat sont souvent traités ont été mises en évidence : Microclimat (1km), méso-échelle (1-1000km), synoptique (1000km +) et globale. La différence importante entre l'échelle moyenne et la synthèse est que la synthèse est soumise à la force de Coriolis (circulation forcée due à la rotation de la Terre). Il est important de comprendre l'impact des événements météorologiques sur les communautés. Le système le plus connu en Grèce est l'alerte ΕΜΥ (http://www.hnms.gr/emy/el/), qui utilise une palette de couleurs pour signaler le danger aux civils, en fonction de la gravité et de la probabilité. La deuxième étape a consisté à étudier les moyens de faire face aux conditions météorologiques extrêmes et de les prévenir (Early Affairs). Les participants exploraient les principes de base de la météorologie et ses outils d'enregistrement et de prévision des phénomènes. Au cours de la troisième étape exploratoire (idée centrée sur l'hypothèse) et en collaboration avec les départements de météorologie et de climatologie de l'école des sciences de l'université Aristote de Thessalonique, ils ont étudié et construit une station météorologique pour l'enregistrement d'indicateurs spécifiques (hauteur et direction des précipitations, température et vitesse, air, humidité relative et pression barométrique) à l'aide du kit de station météorologique Raspberry Pi Oracle. Les élèves ont identifié les paramètres météorologiques en temps réel et ont observé au cours de la journée la température, l'humidité, la direction et l'intensité du vent, la quantité de pluie (https://thingspeak.com/channels/1010145)... Ce sont des éléments importants pour comprendre la météorologie. Par exemple, en étudiant la température au cours de la journée, ils ont découvert qu'elle était liée à la naissance des orages. Au cours de la quatrième étape exploratoire (Exploitation et mise en œuvre de solutions), ils ont décidé du problème sur lequel ils allaient se concentrer (déclenchement de grandes vagues cycloniques) et ont été amenés à concevoir des robots (avec l'automatisation appropriée) pour faire face aux phénomènes extrêmes, en utilisant comme source d'information la station météorologique standard qu'ils avaient déjà construite. Ce programme étant axé sur l'observation de la Terre, les élèves ont également utilisé un excellent outil (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/). Dans la cinquième étape du processus de recherche, les élèves ont conçu et construit, à l'aide d'une imprimante 3D, un modèle représentant un environnement insulaire, dans lequel des constructions robotiques interagissaient avec la station météorologique. Enfin, lors de la sixième étape (Cas-Réévaluation), la simulation a été mise en œuvre et une vérification a été effectuée pour détecter d'éventuelles erreurs ou omissions. En même temps, cette étape a permis d'évaluer l'ensemble de la conception, de la remanier et de trouver des extensions pour sa mise en œuvre dans d'autres cas.

https://thingspeak.com/channels/1010145