Éghajlati detektívek Projektek 2019-2020

A projekt címe: Robotok a ciklon szemében: A diákok robottechnikával és meteorológiával foglalkoznak azzal a céllal, hogy megvédjék a görög szigeteket az éghajlatváltozástól.

Csapat: Kísérleti nyomozók

2019-2020   Szaloniki Egyetem Kísérleti Iskolája   Thesszaloniki   Görögország   30 A diák életkora: 8-9, 10-11

A tavaly nyári mediterrán ciklon görögországi megjelenése és a katasztrófák arra ösztönözték diákjainkat, hogy létrehozzák ezt a projektet, amely a környezeti nevelés és a meteorológia tudományának szempontjait egyaránt magában foglalja. A megközelítés a STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) filozófián alapult, és különböző tudományágakból származó ismereteket és információkat ötvöz. A program tervezése, pontosabban a tanítási megközelítés módszertana a problémamegoldás módszerén alapult, így egyúttal tartalomalkotási forgatókönyv is. A tanulóknak az volt a feladatuk, hogy az iskolai helyszínen feltöltött, összegyűjtött meteorológiai állomási adatok felhasználásával találják meg a módját annak, hogyan lehet mind a veszélyes jelenségek, például a ciklon előrejelzését, mind pedig az általuk okozott problémák megelőzését megoldani.

Ebben a tanévben úgy döntöttek, hogy megvalósítják ezt a projektet, amely a tevékenységek típusát és a tematikus tartalmat tekintve újdonságnak számít. Ennek keretében négy tudományterületet próbáltunk és sikerült összekapcsolni: a) oktatási robotika, b) környezeti nevelés, c) meteorológia és d) algoritmikus és számítógépes gondolkodás, a kollaboratív tanulásra összpontosítva. A diákok javították az európai - pontosabban a Görögországot érintő - ciklontevékenység előrejelzésének megértését és képességét. Kifejlesztettek egy időjárási állomást és egy 3D-s modellt, amely segít a súlyos viharok meteorológiai és klimatológiai okainak diagnosztizálásában. A diákok tanulmányozták az iskola tetején felállított meteorológiai állomáson gyűjtött adatokat. Ezeket az adatokat továbbították a Thesszaloniki Arisztotelész Egyetem Természettudományi Karának meteorológiai és klimatológiai tanszékére, hogy tanulmányozhassák őket. A diákok észrevették, hogy a hőmérséklet és a szél két olyan változó, amely befolyásolja a heves viharok kialakulását. Keresték és megtalálták a korai figyelmeztetés módjait, hogy a part menti területek és szigetek lakói biztonságban legyenek. A diákok, a tanárok és a tudósok együttműködtek, terveztek, kiviteleztek, interakcióztak.

Ez a projekt nemcsak a helyi közösségünknek, hanem a nemzetközi közösségünknek is hasznára vált. A kutatási folyamatot hat (6) feltáró szakaszra osztottuk. Az első fázisban a diákok az éghajlatváltozás környezeti következményeit és a szigeti Görögországra gyakorolt hatásait vizsgálták (Problémahelyzet-megfigyelés). Javították a légköri változók, például a hőmérséklet, a szél, a csapadék, a páratartalom megértését. Ez fontos volt a projekt kidolgozásához. Emellett rávilágítottak a különböző léptékekre, amelyekkel a meteorológiát és az éghajlatot gyakran kezelik: Mikroklíma (1km), mezoskála (1-1000km), szinoptikus (1000km+) és globális. A középskála és az összefoglaló közötti fontos különbség az, hogy az összefoglaló a Coriolis-erőnek van kitéve (a Föld forgása miatt kénytelen keringeni). Fontos megérteni a meteorológiai események közösségekre gyakorolt hatását. A Görögországban leginkább ismert rendszer az ΕΜΥ figyelmeztetés (http://www.hnms.gr/emy/el/), ahol a veszélyt a veszély súlyossága és valószínűsége alapján színskálával jelzik a civilek számára. A második szakaszban a szélsőséges időjárás kezelésének és az arra való figyelmeztetésnek a módjait vizsgálták (Korai ügyek). Felfedezték a meteorológia alapelveit és a jelenségek rögzítésére és előrejelzésére szolgáló eszközeit. A harmadik feltáró szakaszban (hipotézisközpontú ötlet) és a Thesszaloniki Arisztotelész Egyetem Természettudományi Karának meteorológiai és klimatológiai tanszékeivel együttműködve tanulmányozták és megépítették a Raspberry Pi Oracle Weather Station készlet segítségével egy meteorológiai állomást meghatározott mutatók (csapadék magassága, iránya, hőmérséklete és sebessége, levegő, relatív páratartalom és légnyomás) rögzítésére. A diákok valós időben azonosították a meteorológiai paramétereket, és a nap folyamán megfigyelték a hőmérsékletet, a páratartalmat, a szél irányát és intenzitását, az eső mennyiségét (https://thingspeak.com/channels/1010145)... Ezek fontos elemek a meteorológia megértéséhez. Például a hőmérsékletet napközben tanulmányozva megállapították, hogy az összefügg a viharok születésével. A negyedik feltáró szakaszban (Megoldások kiaknázása és megvalósítása) eldöntötték, hogy melyik problémára fognak összpontosítani (nagy ciklonhullámok kiváltása), és elvezették őket a robotika tervezéséhez (megfelelő automatizálással) a szélsőséges jelenségek kezelésére, információforrásként felhasználva a már megépített szabványos időjárás-állomást. Mivel ez a program a Föld-megfigyelésre összpontosít, a diákok egy kiváló eszközt is használtak (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . A kutatási folyamat ötödik szakaszában a diákok 3D nyomtató segítségével terveztek és építettek egy szigetkörnyezetet ábrázoló modellt, amelyben robotszerkezetek működtek együtt az időjárásállomással. Végül a hatodik szakaszban (esetek újraértékelése) a szimulációt működésbe hozták, és ellenőrizték, hogy nem történt-e hiba vagy hiányosság. Ugyanakkor ez a szakasz lehetőséget adott a teljes terv értékelésére, újratervezésére és a más esetekben történő megvalósításhoz szükséges bővítések megtalálására.

https://thingspeak.com/channels/1010145