Klimatdetektivernas projekt 2019-2020

Projektets titel: Robotar i cyklonens öga: Studenter arbetar med robotteknik och meteorologi i syfte att skydda de grekiska öarna från klimatförändringarna.

Team: Experimentella detektiver

2019-2020   Experimentella skolan vid universitetet i Thessaloniki   Thessaloniki   Grekland   30 Studentens ålder: 8-9, 10-11

Medelhavscyklonens framfart i Grekland förra sommaren och katastroferna motiverade våra studenter att skapa detta projekt, som involverar både miljöutbildning och meteorologisk vetenskap. Metoden bygger på STEM-filosofin (Science, Technology, Engineering, Mathematics) och kombinerar kunskap och information från olika discipliner. Programmets utformning och mer specifikt undervisningsmetodiken baserades på problemlösningsmetoden, vilket samtidigt gjorde det till ett innehållsskapande scenario. Eleverna ombads att hitta ett sätt att använda de insamlade meteorologiska stationsdata som de hade laddat upp på skolans webbplats, och sedan fortsätta både att förutsäga farliga fenomen som cyklonen och att förhindra problem som de orsakar.

Detta läsår beslutade vi att genomföra detta projekt, som är en innovation när det gäller typen av aktiviteter och det tematiska innehållet. I detta sammanhang försökte och lyckades vi koppla samman fyra vetenskapliga områden: a) pedagogisk robotteknik, b) miljöutbildning, c) meteorologi och d) algoritmiskt och beräkningsbaserat tänkande med fokus på kollaborativt lärande. Studenterna förbättrade sin förståelse och förmåga att förutsäga cyklonaktivitet i Europa - mer specifikt påverkan på Grekland. De utvecklade en väderstation och 3D-modell för att diagnostisera meteorologiska och klimatologiska orsaker till svåra stormar. Eleverna studerade de data som de samlat in från den meteorologiska station som har installerats på skolans tak. Dessa data skickades vidare till avdelningarna för meteorologi och klimatologi vid den vetenskapliga fakulteten vid Aristotelesuniversitetet i Thessaloniki för att studeras. Studenterna märkte att temperaturen och vinden är två variabler som påverkar uppkomsten av svåra stormar. De sökte och hittade sätt att tidigt varna så att invånarna i kustområdena och på öarna skulle vara säkra. Elever, lärare och forskare samarbetade, utformade, genomförde och interagerade.

Detta projekt gynnade inte bara vårt lokala samhälle utan även vårt internationella samhälle. I synnerhet delades forskningsprocessen in i sex (6) utforskande faser. I den första fasen utforskade eleverna de miljömässiga konsekvenserna av klimatförändringarna och dess effekter på den grekiska ön (Problem Position Observation). De förbättrade sin förståelse för atmosfäriska variabler som temperatur, vind, nederbörd och luftfuktighet. Detta var viktigt för utvecklingen av projektet. Dessutom belystes de olika skalor med vilka meteorologi och klimat ofta behandlas: Mikroklimat (1 km), mesoskala (1-1000 km), synoptisk (1000 km +) och global. Den viktiga skillnaden mellan medelskalan och sammanfattningen är att sammanfattningen är föremål för Corioliskraften (tvingas cirkulera på grund av jordens rotation). Det är viktigt att förstå vilken inverkan meteorologiska händelser har på samhällen. Det system som är mest känt i Grekland är ΕΜΥ-varningen (http://www.hnms.gr/emy/el/), där man använder en rad färger för att signalera fara för civilbefolkningen, baserat på allvarlighetsgrad och sannolikhet. I det andra steget utforskade man olika sätt att hantera och varna för extremt väder (Early Affairs). De utforskade grundläggande principer för meteorologi och dess verktyg för att registrera och förutsäga fenomen. I det tredje utforskande steget (hypotescentrerad idé) och i samarbete med avdelningarna för meteorologi och klimatologi vid den vetenskapliga fakulteten vid Aristoteles universitet i Thessaloniki, studerade och konstruerade de en meteorologisk station för registrering av specifika indikatorer (regnhöjd, riktning, temperatur och hastighet, luft, relativ fuktighet och barometertryck) med Raspberry Pi Oracle Weather Station-kitet. Eleverna identifierade de meteorologiska parametrarna i realtid och observerade under dagen temperatur, luftfuktighet, vindriktning och intensitet, mängden regn (https://thingspeak.com/channels/1010145)... Dessa är viktiga element för att förstå meteorologi. När de till exempel studerade temperaturen under dagen fann de att den var relaterad till stormarnas födelse. I det fjärde utforskande steget (utnyttjande och implementering av lösningar) bestämde de vilket problem de skulle fokusera på (utlösning av stora cyklonvågor) och leddes till robotdesign (med lämplig automatisering) för att hantera de extrema fenomenen, med hjälp av den standardväderstation som de redan hade byggt som informationskälla. Eftersom detta program är inriktat på jordobservation använde eleverna också ett utmärkt verktyg (https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/) . I det femte steget av forskningsprocessen designade och konstruerade eleverna, med hjälp av en 3D-skrivare, en modell som representerar en ömiljö, där robotkonstruktioner interagerade med väderstationen. Slutligen, i det sjätte steget (Cases-Re-Assessment), togs simuleringen i drift och en kontroll gjordes av eventuella fel eller utelämnanden. Samtidigt gav detta steg möjlighet att utvärdera hela designen, göra om den och hitta tillägg för att implementera den i andra fall.

https://thingspeak.com/channels/1010145