Klimaatdetectives Projecten 2019-2020

Projecttitel: Robots in het oog van de cycloon: Studenten werken aan robotica en meteorologie, met als doel Griekse eilanden te beschermen tegen klimaatverandering.

Team: Experimentele detectives

2019-2020   Experimentele school van de universiteit van Thessaloniki   Thessaloniki   Griekenland   30 Leeftijd student: 8-9, 10-11

Het verschijnen van de mediterrane cycloon in Griekenland afgelopen zomer en de rampen motiveerden onze leerlingen om dit project op te zetten, dat zowel aspecten van milieueducatie als meteorologiewetenschap omvat. De aanpak was gebaseerd op de STEM-filosofie (Science, Technology, Engineering, Mathematics) en combineert kennis en informatie uit verschillende disciplines. Het ontwerp van het programma en meer specifiek de methodologie van de onderwijsaanpak was gebaseerd op de Problem Solving-methode, waardoor het tegelijkertijd een Content Creation Scenario werd. Leerlingen werd gevraagd een manier te vinden om de verzamelde gegevens van het weerstation, die ze op de schoollocatie hadden geüpload, te gebruiken en vervolgens gevaarlijke fenomenen zoals de cycloon te voorspellen en problemen die ze veroorzaken te voorkomen.

Dit schooljaar werd besloten om dit project te implementeren, dat een innovatie is wat betreft het type activiteiten en de thematische inhoud. In deze context probeerden en slaagden we erin om vier wetenschappelijke gebieden met elkaar te verbinden: a) Educatieve Robotica, b) Milieu-educatie, c) Meteorologie en d) Algoritmisch en Computationeel Denken gericht op samenwerkend leren. De leerlingen verbeterden hun begrip en vermogen om cycloonactiviteit in Europa te voorspellen - met een specifieke impact op Griekenland. Ze ontwikkelden een weerstation en een 3D-model om de meteorologische en klimatologische oorzaken van zware stormen te helpen diagnosticeren. De leerlingen bestudeerden de gegevens die ze verzamelden van het weerstation dat op het dak van de school was opgezet. Deze gegevens werden doorgestuurd naar de afdelingen Meteorologie en Klimatologie van de School voor Wetenschappen van de Aristoteles Universiteit van Thessaloniki om bestudeerd te worden. De studenten merkten op dat de temperatuur en de wind twee variabelen zijn die het ontstaan van zware stormen beïnvloeden. Ze zochten en vonden manieren om vroegtijdig te waarschuwen, zodat de bewoners van de kustgebieden en eilanden veilig zouden zijn. Studenten, leerkrachten en wetenschappers werkten samen, ontwierpen, voerden uit, interracteerden.

Dit project kwam niet alleen onze lokale gemeenschap ten goede, maar ook onze internationale gemeenschap. Het onderzoeksproces was verdeeld in zes (6) verkennende fasen. In de eerste fase onderzochten de leerlingen de gevolgen van de klimaatverandering voor het milieu en de effecten ervan op het Griekse eiland (Problem Position Observation). Ze verbeterden hun begrip van atmosferische variabelen zoals temperatuur, wind, regenval en vochtigheid. Dit was belangrijk voor de ontwikkeling van het project. Bovendien werden de verschillende schalen waarmee meteorologie en klimaat vaak worden behandeld, belicht: Microklimaat (1km), Mesoschaal (1-1000km), Synoptisch (1000km +) en Wereldwijd. Het belangrijke verschil tussen de middenschaal en de samenvatting is dat de samenvatting onderhevig is aan de Corioliskracht (gedwongen om te circuleren door de rotatie van de aarde). Het is belangrijk om de impact van meteorologische gebeurtenissen op gemeenschappen te begrijpen. Het systeem dat in Griekenland het meest bekend is, is de waarschuwing ΕΜΥ (http://www.hnms.gr/emy/el/), waarbij ze een reeks kleuren gebruiken om gevaar aan te geven aan burgers, gebaseerd op ernst en waarschijnlijkheid. In de tweede fase werden manieren onderzocht om om te gaan met en te waarschuwen voor extreem weer (Early Affairs). Ze onderzochten de basisprincipes van de meteorologie en de instrumenten om verschijnselen vast te leggen en te voorspellen. In de derde verkennende fase (hypothesegericht idee) en in samenwerking met de afdelingen Meteorologie en Klimatologie van de School voor Wetenschappen van de Aristoteles Universiteit van Thessaloniki, bestudeerden en bouwden ze een meteorologisch station voor de registratie van specifieke indicatoren (neerslaghoogte, -richting, temperatuur en -snelheid, lucht, relatieve vochtigheid en barometerdruk) met behulp van de Raspberry Pi Oracle Weather Station kit. De leerlingen identificeerden de meteorologische parameters in realtime en observeerden gedurende de dag de temperatuur, luchtvochtigheid, richting en intensiteit van de wind, de hoeveelheid regen (https://thingspeak.com/channels/1010145). Dit zijn belangrijke elementen om meteorologie te begrijpen. Door bijvoorbeeld de temperatuur gedurende de dag te bestuderen, ontdekten ze dat deze gerelateerd was aan het ontstaan van stormen. In de vierde verkennende fase (Exploitatie en implementatie van oplossingen) besloten ze op welk probleem ze zich gingen richten (het veroorzaken van grote cycloongolven) en werden ze geleid naar het ontwerpen van robotica (met de juiste automatisering) om met de extreme verschijnselen om te gaan, waarbij ze als informatiebron het standaard weerstation gebruikten dat ze al gebouwd hadden. Aangezien dit programma gericht is op aardobservatie, gebruikten de leerlingen ook een uitstekend hulpmiddel (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . In de vijfde fase van het onderzoeksproces ontwierpen en bouwden de leerlingen, met behulp van een 3D-printer, een model dat een eilandomgeving voorstelde, waarin robotachtige constructies interageerden met het weerstation. Tot slot werd in de zesde fase (Cases-Re-Assessment) de simulatie in werking gesteld en werd er gecontroleerd op eventuele fouten of omissies. Tegelijkertijd bood deze fase de mogelijkheid om het hele ontwerp te evalueren, te herontwerpen en uitbreidingen te vinden voor de implementatie in andere gevallen.

https://thingspeak.com/channels/1010145