Projetos de Detectives Climáticos 2019-2020

Título do projeto: Robôs no olho do ciclone: Os estudantes trabalham em engenharia robótica e meteorologia, com o objectivo de proteger as ilhas gregas das alterações climáticas.

Equipe: Detectives experimentais

2019-2020   Escola Experimental da Universidade de Salónica   Tessalónica   Grécia   30 A idade do aluno: 8-9, 10-11

O aparecimento do ciclone mediterrânico na Grécia no Verão passado e as catástrofes motivaram os nossos alunos a criar este projecto, que envolve tanto aspectos da educação ambiental como da ciência da meteorologia. A abordagem baseou-se na filosofia STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) e combina conhecimentos e informações de diferentes disciplinas. A concepção do programa e, mais especificamente, a metodologia da abordagem pedagógica baseou-se no método de resolução de problemas, tornando-o simultaneamente num cenário de criação de conteúdos. Foi pedido aos alunos que encontrassem uma forma de utilizar os dados recolhidos da estação meteorológica que tinham carregado no sítio da escola e que, em seguida, procedessem à previsão de fenómenos perigosos, como o ciclone, e à prevenção dos problemas que estes causam.

No presente ano lectivo, foi decidido implementar este projecto, que constitui uma inovação em termos do tipo de actividades e dos conteúdos temáticos. Neste contexto, tentámos e conseguimos associar quatro áreas científicas: a) Robótica Educativa, b) Educação Ambiental, c) Meteorologia e d) Pensamento Algorítmico e Computacional, com enfoque na aprendizagem colaborativa. Os alunos melhoraram a compreensão e a capacidade de prever a actividade dos ciclones na Europa - mais especificamente com impacto na Grécia. Desenvolveram uma estação meteorológica e um modelo 3D para ajudar a diagnosticar as causas meteorológicas e climatológicas de tempestades severas. Os alunos estudaram os dados recolhidos na estação meteorológica que foi instalada no telhado da escola. Estes dados foram enviados para os departamentos de Meteorologia e Climatologia da Faculdade de Ciências da Universidade Aristóteles de Salónica para serem estudados. Os alunos verificaram que a temperatura e o vento são duas variáveis que afectam a formação de tempestades severas. Procuraram e encontraram formas de alerta precoce para que os residentes das zonas costeiras e das ilhas pudessem estar em segurança. Estudantes, professores e cientistas colaboraram, conceberam, executaram e interagiram.

Este projecto beneficiou não só a nossa comunidade local, mas também a nossa comunidade internacional. Em particular, o processo de investigação foi dividido em seis (6) fases exploratórias. Na primeira fase, os alunos exploraram as implicações ambientais das alterações climáticas e os seus efeitos na Grécia insular (observação da posição do problema). Melhoraram a sua compreensão das variáveis atmosféricas, como a temperatura, o vento, a precipitação e a humidade. Isto foi importante para o desenvolvimento do projecto. Além disso, foram realçadas as diferentes escalas com que a meteorologia e o clima são frequentemente tratados: Microclima (1km), Mesoescala (1-1000km), Sinóptica (1000km +) e Global. A diferença importante entre a média escala e o sumário é que o sumário está sujeito à força de Coriolis (forçado a circular devido à rotação da Terra). É importante compreender o impacto que os fenómenos meteorológicos têm nas comunidades. O sistema mais conhecido na Grécia é o aviso ΕΜΥ (http://www.hnms.gr/emy/el/), em que se utiliza uma série de cores para assinalar o perigo para os civis, com base na gravidade e na probabilidade. A segunda fase explorou formas de lidar com e alertar para condições meteorológicas extremas (Early Affairs). Exploravam os princípios básicos da meteorologia e as suas ferramentas para registar e prever fenómenos. Na terceira fase exploratória (ideia centrada na hipótese) e em colaboração com os departamentos de Meteorologia e Climatologia da Faculdade de Ciências da Universidade Aristóteles de Salónica, estudaram e construíram uma estação meteorológica para o registo de indicadores específicos (altura e direcção da precipitação, temperatura e velocidade, ar, humidade relativa e pressão barométrica) utilizando o kit Raspberry Pi Oracle Weather Station. Os alunos identificaram os parâmetros meteorológicos em tempo real e observaram durante o dia a temperatura, a humidade, a direcção e a intensidade do vento, a quantidade de chuva (https://thingspeak.com/channels/1010145)... Estes são elementos importantes para a compreensão da meteorologia. Por exemplo, ao estudarem a temperatura durante o dia, descobriram que esta estava relacionada com o nascimento de tempestades. Na quarta fase exploratória (Exploração e implementação de soluções), decidiram qual o problema em que se iriam concentrar (desencadeamento de grandes ondas ciclónicas) e foram levados a conceber robótica (com automação adequada) para lidar com os fenómenos extremos, utilizando como fonte de informação a estação meteorológica padrão que já tinham construído. Como este projecto está centrado na Observação da Terra, os alunos utilizaram também uma excelente ferramenta (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/). Na quinta fase do processo de investigação, os alunos conceberam e construíram, com o auxílio de uma impressora 3D, um modelo que representa um ambiente insular, no qual construções robóticas interagiam com a estação meteorológica. Por fim, na sexta etapa (Casos-Reavaliação), a simulação foi posta em funcionamento e foi efectuada uma verificação de eventuais erros ou omissões. Ao mesmo tempo, esta fase ofereceu a oportunidade de avaliar toda a concepção, de a reformular e de encontrar extensões para a sua aplicação noutros casos.

https://thingspeak.com/channels/1010145