Klimato detektyvų projektai 2019-2020 m.

Projekto pavadinimas: Robotai ciklono akyje: Studentai dirba su robotų inžinerija ir meteorologija, siekdami apsaugoti Graikijos salas nuo klimato kaitos.

Komanda: Eksperimentiniai detektyvai

2019-2020   Salonikų universiteto Eksperimentinė mokykla   Salonikų   Graikija   30 Mokinio amžius: 8-9, 10-11

Praėjusią vasarą Graikijoje kilęs Viduržemio jūros ciklonas ir nelaimės paskatino mūsų mokinius sukurti šį projektą, kuris apima ir aplinkosauginio švietimo, ir meteorologijos mokslo aspektus. Šis metodas buvo grindžiamas STEM (gamtos mokslai, technologijos, inžinerija, matematika) filosofija ir apjungia įvairių disciplinų žinias ir informaciją. Programos dizainas, o tiksliau - mokymo metodo metodika, buvo pagrįsta problemų sprendimo metodu, todėl tai kartu buvo ir turinio kūrimo scenarijus. Mokinių buvo prašoma rasti būdą, kaip, naudojantis surinktais meteorologijos stoties duomenimis, kuriuos jie įkėlė į mokyklos svetainę, ir tada tęsti tiek pavojingų reiškinių, tokių kaip ciklonas, prognozavimą, tiek jų sukeliamų problemų prevenciją.

Šiais mokslo metais buvo nuspręsta įgyvendinti šį projektą, kuris yra naujovė veiklos pobūdžio ir teminio turinio požiūriu. Šiame kontekste bandėme ir mums pavyko susieti keturias mokslo sritis: a) edukacinę robotiką, b) aplinkosauginį švietimą, c) meteorologiją ir d) algoritminį ir kompiuterinį mąstymą, orientuotą į mokymąsi bendradarbiaujant. Mokiniai pagerino supratimą ir gebėjimą prognozuoti ciklonų aktyvumą Europoje - konkrečiau, poveikį Graikijai. Jie sukūrė meteorologijos stotį ir 3D modelį, padedantį diagnozuoti stiprių audrų meteorologines ir klimatologines priežastis. Mokiniai tyrinėjo duomenis, surinktus iš meteorologinės stoties, kuri buvo įrengta ant mokyklos stogo. Šie duomenys buvo perduoti Salonikų Aristotelio universiteto Mokslų mokyklos Meteorologijos ir Klimatologijos skyriams, kad jie būtų ištirti. Mokiniai pastebėjo, kad temperatūra ir vėjas yra du kintamieji, turintys įtakos stiprių audrų susidarymui. Jie ieškojo ir rado būdų, kaip iš anksto perspėti, kad pakrančių zonų ir salų gyventojai būtų saugūs. Mokiniai, mokytojai ir mokslininkai bendradarbiavo, projektavo, vykdė, tarėsi.

Šis projektas buvo naudingas ne tik mūsų vietos bendruomenei, bet ir tarptautinei bendruomenei. Visų pirma tyrimo procesas buvo suskirstytas į šešis (6) tiriamuosius etapus. Pirmajame etape mokiniai tyrinėjo klimato kaitos pasekmes aplinkai ir jos poveikį Graikijos saloms (probleminės padėties stebėjimas). Jie tobulino savo supratimą apie atmosferos kintamuosius, tokius kaip temperatūra, vėjas, kritulių kiekis, drėgmė. Tai buvo svarbu rengiant projektą. Be to, išryškėjo skirtingi masteliai, kuriais dažnai traktuojami meteorologijos ir klimato reiškiniai: Mikroklimatas (1 km), mezoskalė (1-1000 km), sinoptinė (1000 km +) ir pasaulinė. Svarbus skirtumas tarp vidutinio mastelio ir suvestinio yra tas, kad suvestinį veikia Koriolio jėga (priverstas cirkuliuoti dėl Žemės sukimosi). Svarbu suprasti, kokį poveikį meteorologiniai reiškiniai daro bendruomenėms. Graikijoje geriausiai žinoma ΕΜΥ įspėjimo sistema (http://www.hnms.gr/emy/el/), kai civiliams gyventojams apie pavojų pranešama spalvomis pagal stiprumą ir tikimybę. Antrajame etape buvo nagrinėjami būdai, kaip elgtis ir įspėti apie ekstremalius orus (Early Affairs). Jie tyrinėjo pagrindinius meteorologijos principus ir jos priemones, skirtas reiškiniams registruoti ir prognozuoti. Trečiajame tyrinėjimo etape (hipotezėmis grįsta idėja), bendradarbiaudami su Salonikų Aristotelio universiteto Mokslų mokyklos Meteorologijos ir Klimatologijos katedromis, jie tyrinėjo ir sukonstravo meteorologinę stotį, skirtą konkretiems rodikliams (kritulių aukščiui, krypčiai, temperatūrai ir greičiui, oro, santykinei drėgmei ir barometriniam slėgiui) fiksuoti, naudodami Raspberry Pi Oracle meteorologinės stoties rinkinį. Mokiniai nustatė meteorologinius parametrus realiuoju laiku ir per dieną stebėjo temperatūrą, drėgmę, vėjo kryptį ir stiprumą, lietaus kiekį (https://thingspeak.com/channels/1010145).. Tai svarbūs elementai, padedantys suprasti meteorologiją. Pavyzdžiui, tyrinėdami temperatūrą dienos metu, jie nustatė, kad ji susijusi su audrų gimimu. Ketvirtajame tiriamajame etape (Sprendimų panaudojimas ir įgyvendinimas) jie nusprendė, į kurią problemą sutelks dėmesį (didelių ciklonų bangų sukėlimas), ir buvo paskatinti kurti robotus (su atitinkama automatika) ekstremaliems reiškiniams spręsti, kaip informacijos šaltinį naudodami jau pastatytą standartinę meteorologijos stotį. Kadangi ši schema orientuota į Žemės stebėjimą, mokiniai taip pat naudojosi puikia priemone (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . Penktajame tyrimo proceso etape mokiniai, naudodamiesi 3D spausdintuvu, suprojektavo ir sukonstravo salos aplinką vaizduojantį modelį, kuriame robotų konstrukcijos sąveikavo su meteorologijos stotimi. Galiausiai šeštajame etape (Atvejų pakartotinis vertinimas) imitacinis modelis buvo paleistas veikti ir patikrinta, ar nėra klaidų ar praleidimų. Kartu šis etapas suteikė galimybę įvertinti visą konstrukciją, ją perprojektuoti ir rasti išplėtimus, kaip ją įgyvendinti kitais atvejais.

https://thingspeak.com/channels/1010145