Klimata detektīvu projekti 2019-2020

Projekta nosaukums: Roboti ciklona acī: Skolēni strādā pie robotu inženierijas un meteoroloģijas, lai aizsargātu Grieķijas salas no klimata pārmaiņām.

Komanda: Eksperimentālie detektīvi

2019-2020   Saloniku Universitātes Eksperimentālā skola   Saloniki   Grieķija   30 Skolēna vecums: 8-9, 10-11

Vidusjūras ciklona parādīšanās Grieķijā pagājušajā vasarā un katastrofas motivēja mūsu skolēnus izveidot šo projektu, kas ietver gan vides izglītības, gan meteoroloģijas zinātnes aspektus. Pieeja tika balstīta uz STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics - zinātne, tehnoloģijas, inženierzinātnes, matemātika) filozofiju un apvieno dažādu disciplīnu zināšanas un informāciju. Programmas izstrāde un, konkrētāk, mācīšanas pieejas metodoloģija bija balstīta uz problēmu risināšanas metodi, padarot to vienlaikus par satura veidošanas scenāriju. Skolēniem bija jāatrod veids, kā, izmantojot skolas vietnē augšupielādētos meteoroloģisko staciju datus, un pēc tam jāturpina gan prognozēt bīstamas parādības, piemēram, ciklonu, gan novērst to radītās problēmas.

Šajā mācību gadā tika nolemts īstenot šo projektu, kas ir jauninājums gan aktivitāšu veida, gan tematiskā satura ziņā. Šajā kontekstā mēs mēģinājām un mums izdevās sasaistīt četras zinātnes jomas: a) izglītības robotiku, b) vides izglītību, c) meteoroloģiju un d) algoritmisko un skaitļošanas domāšanu, koncentrējoties uz mācīšanos sadarbībā. Skolēni uzlaboja izpratni un spēju prognozēt ciklonu aktivitāti Eiropā - konkrētāk, to ietekmi uz Grieķiju. Viņi izstrādāja meteoroloģisko staciju un 3D modeli, lai palīdzētu diagnosticēt spēcīgu vētru meteoroloģiskos un klimatoloģiskos cēloņus. Skolēni pētīja datus, ko viņi apkopoja no meteoroloģiskās stacijas, kas tika uzstādīta uz skolas jumta. Šie dati tika nosūtīti Saloniku Aristoteļa Universitātes Zinātņu skolas Meteoroloģijas un Klimatoloģijas nodaļām, lai tos izpētītu. Skolēni pamanīja, ka temperatūra un vējš ir divi mainīgie lielumi, kas ietekmē spēcīgu vētru veidošanos. Viņi meklēja un atrada veidus, kā savlaicīgi brīdināt, lai piekrastes teritoriju un salu iedzīvotāji būtu drošībā. Skolēni, skolotāji un zinātnieki sadarbojās, projektēja, īstenoja, mijiedarbojās.

Šis projekts ne tikai sniedza labumu mūsu vietējai kopienai, bet arī starptautiskajai kopienai. Pētījuma process tika sadalīts sešos (6) izpētes posmos. Pirmajā posmā skolēni pētīja klimata pārmaiņu ietekmi uz vidi un to ietekmi uz Grieķijas salām (problēmas stāvokļa novērošana). Viņi uzlaboja savu izpratni par tādiem atmosfēras mainīgajiem lielumiem kā temperatūra, vējš, nokrišņu daudzums, mitrums. Tas bija svarīgi projekta attīstībai. Turklāt tika uzsvērti dažādie mērogi, ar kādiem bieži tiek traktēta meteoroloģija un klimats: Mikroklimats (1 km), mezoskala (1-1000 km), sinoptiskais (1000 km +) un globālais. Svarīga atšķirība starp vidējo mērogu un kopsavilkuma mērogu ir tā, ka uz kopsavilkuma mērogu iedarbojas Koriolisa spēks (Zemes rotācijas dēļ ir spiests cirkulēt). Svarīgi ir izprast meteoroloģisko notikumu ietekmi uz kopienām. Grieķijā pazīstamākā sistēma ir ΕΜΥ brīdinājums (http://www.hnms.gr/emy/el/), kurā izmanto krāsu gammu, lai signalizētu civiliedzīvotājiem par briesmām, pamatojoties uz to nopietnību un iespējamību. Otrajā posmā tika pētīti veidi, kā rīkoties un brīdināt par ekstremāliem laikapstākļiem (Early Affairs). Viņi pētīja meteoroloģijas pamatprincipus un tās rīkus parādību reģistrēšanai un prognozēšanai. Trešajā izpētes posmā (uz hipotēzi vērsta ideja) un sadarbībā ar Saloniku Aristoteļa Aristoteļa universitātes Dabaszinātņu skolas Meteoroloģijas un Klimatoloģijas nodaļām viņi pētīja un konstruēja meteoroloģisko staciju konkrētu rādītāju (nokrišņu augstuma, virziena, temperatūras un ātruma, gaisa, relatīvā mitruma un barometriskā spiediena) reģistrēšanai, izmantojot Raspberry Pi Oracle Weather Station komplektu. Skolēni noteica meteoroloģiskos parametrus reālajā laikā un dienas laikā novēroja temperatūru, mitrumu, vēja virzienu un stiprumu, lietus daudzumu (https://thingspeak.com/channels/1010145).. Tie ir svarīgi elementi, lai izprastu meteoroloģiju. Piemēram, pētot temperatūru dienas laikā, viņi konstatēja, ka tā ir saistīta ar vētru rašanos. Ceturtajā izpētes posmā (Risinājumu izmantošana un ieviešana) viņi izlēma, kurai problēmai pievērsīs uzmanību (lielu ciklonu viļņu izraisīšana), un tika novirzīti pie robotikas projektēšanas (ar atbilstošu automatizāciju), lai tiktu galā ar ekstrēmām parādībām, kā informācijas avotu izmantojot jau uzbūvēto standarta meteoroloģisko staciju. Tā kā šī shēma ir vērsta uz Zemes novērošanu, skolēni izmantoja arī lielisku rīku (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . Pētījuma procesa piektajā posmā skolēni, izmantojot 3D printeri, projektēja un konstruēja modeli, kas attēlo salas vidi, kurā robotizētas konstrukcijas mijiedarbojās ar meteoroloģisko staciju. Visbeidzot, sestajā posmā (gadījumu atkārtota novērtēšana) simulācija tika iedarbināta, un tika pārbaudīts, vai tajā nav pieļautas kļūdas vai izlaidumi. Vienlaikus šis posms deva iespēju novērtēt visu konstrukciju, pārstrādāt dizainu un rast paplašinājumus tā īstenošanai citos gadījumos.

https://thingspeak.com/channels/1010145