Climate Detectives-prosjekter 2019-2020

Prosjektets tittel: Roboter i syklonens øye: Studenter jobber med robotteknologi og meteorologi for å beskytte greske øyer mot klimaendringer.

Team: Eksperimentelle detektiver

2019-2020   Eksperimentell skole ved universitetet i Thessaloniki   Thessaloniki   Hellas   30 Studentens alder: 8-9, 10-11

Syklonen i Middelhavet i Hellas i fjor sommer og de påfølgende katastrofene motiverte elevene våre til å lage dette prosjektet, som omfatter både miljøundervisning og meteorologi. Tilnærmingen er basert på STEM-filosofien (Science, Technology, Engineering, Mathematics) og kombinerer kunnskap og informasjon fra ulike fagområder. Utformingen av programmet, og mer spesifikt undervisningsmetodikken, var basert på problemløsningsmetoden, noe som samtidig gjorde det til et innholdsskapende scenario. Elevene ble bedt om å finne en måte å bruke de innsamlede dataene fra meteorologiske stasjoner som de hadde lastet opp på skolen, og deretter gå videre både for å forutsi farlige fenomener som syklonen og for å forhindre problemer som de forårsaker.

Dette skoleåret ble det besluttet å gjennomføre dette prosjektet, som er en nyskapning når det gjelder type aktiviteter og tematisk innhold. Vi forsøkte og lyktes med å knytte sammen fire vitenskapelige områder: a) pedagogisk robotikk, b) miljøundervisning, c) meteorologi og d) algoritmisk og beregningsmessig tenkning med fokus på samarbeidslæring. Elevene fikk en bedre forståelse av og evne til å forutsi syklonaktivitet i Europa - mer spesifikt i Hellas. De utviklet en værstasjon og en 3D-modell for å diagnostisere meteorologiske og klimatologiske årsaker til alvorlige stormer. Elevene studerte dataene de samler inn fra den meteorologiske stasjonen som er satt opp på taket av skolen. Disse dataene ble sendt til avdelingene for meteorologi og klimatologi ved det naturvitenskapelige fakultetet ved Aristoteles-universitetet i Thessaloniki for å bli studert. Studentene la merke til at temperatur og vind er to variabler som påvirker forekomsten av kraftige stormer. De søkte etter metoder for tidlig varsling, slik at innbyggerne i kystområdene og på øyene kunne være trygge. Elever, lærere og forskere samarbeidet, designet, utførte og interagerte.

Dette prosjektet kom ikke bare lokalsamfunnet vårt til gode, men også det internasjonale samfunnet. Forskningsprosessen var delt inn i seks (6) utforskende faser. I den første fasen utforsket elevene de miljømessige konsekvensene av klimaendringene og hvordan de påvirker de greske øyene (Problem Position Observation). De fikk en bedre forståelse av atmosfæriske variabler som temperatur, vind, nedbør og luftfuktighet. Dette var viktig for utviklingen av prosjektet. I tillegg ble det satt søkelys på de ulike skalaene som meteorologi og klima ofte behandles på: Mikroklima (1 km), mesoskala (1-1000 km), synoptisk (1000 km +) og global. Den viktige forskjellen mellom mellomskalaen og sammendraget er at sammendraget er underlagt corioliskraften (tvunget til å sirkulere på grunn av jordens rotasjon). Det er viktig å forstå hvilken innvirkning meteorologiske hendelser har på lokalsamfunn. Det systemet som er mest kjent i Hellas, er ΕΜΥ-varselet (http://www.hnms.gr/emy/el/), der de bruker en rekke farger for å signalisere fare for sivilbefolkningen, basert på alvorlighetsgrad og sannsynlighet. Den andre fasen handlet om hvordan man kan håndtere og varsle om ekstremvær (Early Affairs). De utforsket grunnleggende prinsipper for meteorologi og verktøy for å registrere og forutsi fenomener. I det tredje utforskende stadiet (hypotesesentrert idé) studerte og konstruerte de i samarbeid med meteorologi- og klimatologiavdelingene ved vitenskapelig fakultet ved Aristoteles-universitetet i Thessaloniki en meteorologisk stasjon for registrering av spesifikke indikatorer (nedbørshøyde, retning, temperatur og hastighet, luft, relativ luftfuktighet og barometertrykk) ved hjelp av Raspberry Pi Oracle Weather Station-settet. Elevene identifiserte de meteorologiske parametrene i sanntid og observerte i løpet av dagen temperatur, luftfuktighet, vindens retning og intensitet og mengden regn (https://thingspeak.com/channels/1010145). Dette er viktige elementer for å forstå meteorologi. Når de for eksempel studerte temperaturen i løpet av dagen, fant de ut at den var relatert til fødselen av stormer. I det fjerde utforskende trinnet (utnyttelse og implementering av løsninger) bestemte de seg for hvilket problem de ville fokusere på (utløsning av store syklonbølger), og ble ledet til robotdesign (med passende automatisering) for å håndtere de ekstreme fenomenene, med den standardiserte værstasjonen de allerede hadde bygget som informasjonskilde. Siden dette opplegget fokuserer på jordobservasjon, brukte elevene også et utmerket verktøy (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . I den femte fasen av forskningsprosessen designet og konstruerte elevene, ved hjelp av en 3D-printer, en modell som representerte et øymiljø, der robotkonstruksjoner interagerte med værstasjonen. Til slutt, i den sjette fasen (Cases-Re-Assessment), ble simuleringen satt i drift og kontrollert for eventuelle feil eller mangler. Samtidig ga denne fasen mulighet til å evaluere hele designet, redesigne det og finne utvidelser for implementering i andre tilfeller.

https://thingspeak.com/channels/1010145