Tyrimų duomenys – tiesiai į NASA: mokiniai prisideda prie klimato tyrimų

Švietimo sistemoje nuolat ieškoma būdų, kaip mokymąsi paversti ne tik įtraukiu ir šiuolaikišku, bet ir prasmingu – kad žinios būtų ne imituojamos, o taikomos realiose situacijose. Kuriami STEAM centrai, diegiamos projektinės veiklos, tačiau ne dažnai mokyklų kasdienybė tiesiogiai susijungia su pasaulinio lygio mokslo tyrimais. Šį rudenį prie tarptautinės aplinkos stebėsenos programos GLOBE prisijungusi ir mokinių komandą subūrusi informatikos mokytoja Rita Senkevičienė įžvelgia nemažai galimybių.  

Programa GLOBE (Global Learning and Observations to Benefit the Environment) – tai pasaulinė mokslinių tyrimų iniciatyva, suteikianti galimybę ir mokiniams prisidėti prie klimato kaitos tyrimų, renkant ir analizuojant aplinkos duomenis. Jos duomenų bazėje saugoma jau per 130 mln. duomenų, kuriuos yra pateikę daugiau nei 10 mln. programos dalyvių iš daugiau nei 125 šalių. 

NASA koordinuojama programa startavo 1995 m. balandžio 22 d., minint Žemės dieną, Lietuva prie jos prisijungė 2002 m. Skaičiuojama, kad šiuo metu Lietuvoje prie programos jau prisijungė 114 švietimo įstaigų.

„GLOBE programa mums tapo natūraliu Gamtosauginių mokyklų programos ir Žaliosios vėliavos tęsiniu, tik jau visiškai kitame – moksliniame lygmenyje,“ – sako Kauno technologijų mokymo centro (Kautech) informatikos mokytoja R. Senkevičienė. Pasak jos, esminis skirtumas tas, kad mokiniai dirba su realiais duomenimis, kurie tampa pasaulinės duomenų bazės dalimi.

Vos tik mokymo centro mokiniai pradėjo kelti pirmuosius matavimus į GLOBE platformą, Kautech pavadinimas atsirado pasaulio žemėlapyje – šalia šimtų kitų mokyklų ir tyrimų vietų. „Mokiniai labai aiškiai pamato, kad jų darbas nėra tik klasės užduotis – jis matomas ir reikalingas pasauliniu mastu,“ – pabrėžia pedagogė.

Mokslas, kurį galima paliesti

Informatikos mokytoja sako, kad prieš pradėdama veiklą ji pati baigė GLOBE mokymus ir susipažino su griežtais tyrimų protokolais. Gavusi akreditaciją ji subūrė moksleivių komandą: kiekvienas vaikas susikūrė paskyrą GLOBE platformoje ir mokosi rinkti duomenis pagal nustatytus metodus. Įdomu, kad GLOBE paskyra siejama ne tik su mokykla: baigę mokymo centrą ir įstoję į aukštąją mokyklą ar kitur, moksleiviai gali tęsti duomenų rinkimą savo paskyroje.

Pasak mokytojos, viena didžiausių GLOBE programos verčių – praktinis mokymasis. Stebėdami aplinką, fiksuodami rodiklius ir sistemingai suvesdami duomenis, mokiniai įgyja patirties, kurios neįmanoma perteikti vien teorijoje.

„Atlikdami stebėjimus, rinkdami ir siųsdami duomenis mokiniai mokosi veikdami – jie realiai pritaiko matematikos, biologijos, fizikos, informacinių technologijų, anglų kalbos žinias,“ – sako ji. Tikimasi, kad GLOBE veiklos mokykloje taps pagrindu projektiniams darbams, duomenų analizei, moksliniams pristatymams konkursuose ir konferencijose, atvers galimybes bendradarbiauti su kitų šalių mokyklomis. Beje, šiuo metu mokiniai rengia medžiagą, kurią naudos pristatydami savo tyrimus 2026 m. vyksiančiame GLOBE virtualiame mokslo simpoziume. Mokytoja svarsto, kad tai sustiprins programos dalyvių motyvaciją ir susidomėjimą globalia veikla.

„Moksliniai tyrimai – tarsi statinys, kurį statome plyta po plytos: kiekvienas surinktas duomenų taškas – reikšminga dalis mokslininkų kuriamo klimato vaizdo“, – sako mokytoja.

Duomenys, reikalingi mokslininkams

GLOBE programos tikslas – prisidėti prie klimato kaitos tyrimų. Jos dalyviai renka duomenis apie atmosferą, biosferą, hidrosferą ir pedosferą, laikydamiesi griežtų mokslinių protokolų. Visi matavimai keliauja į tarptautinę duomenų bazę, kur yra lyginami su NASA palydovų perduodamais duomenimis. 

„Mokslininkai pastebi, kad palydovų duomenys ne visada sutampa su tuo, ką galima užfiksuoti nuo žemės. Pavyzdžiui, debesų stebėjimai iš apačios dažnai būna tikslesni,“ – pasakoja R. Senkevičienė. Anot jos, tai puikiai parodo, jog žmogaus vaidmuo moksle išlieka labai svarbus: „Vien tik dirbtiniu intelektu ar technologijomis pasikliauti negalime – žmogaus stebėjimas vis dar būtinas. Noriu, kad ir mano mokiniai tai suprastų.“

Moksliniai algoritmai apdoroja stebėjimų duomenis, padėdami kurti atmosferos modelius ir geriau prognozuoti orų bei klimato pokyčius.

Nuo debesų iki medžių aukščio

Kautech mokiniai šiuo metu aktyviai stebi debesis, matuoja oro temperatūrą, slėgį, drėgmę, fiksuoja kritulius, tiria dirvožemio temperatūrą, matuoja medžių aukštį ir kamieno skersmenį. Debesų stebėjimui naudojama speciali NASA sukurta programėlė, kuri aiškiai nurodo kiekvieną veiksmą.

„Su mokiniais stengiamės debesis fotografuoti rytais – tuo metu, kai virš Kauno praskrenda NASA palydovai, nes sinchronizuoti stebėjimai leidžia palyginti antžeminius duomenis su palydoviniais. Tai padeda NASA mokslininkams kalibruoti palydovų jutiklius, nes šie mato debesų viršų, o mokiniai – jų apačią“, – pažymi informatikos mokytoja.

Ne mažiau įtraukiantys ir biosferos tyrimai. Medžių aukštį mokiniai nustato naudodami išmaniąją programėlę, kuriai reikalingas tikslus atstumas iki medžio. Kadangi žingsnio ilgis yra individualus ir proporcingas žmogaus ūgiui, mokiniai pirmiausia atlieka savo žingsnio kalibravimą – taip jie išmoksta išmatuoti atstumą be papildomų prietaisų.

Pedagogei svarbu, kad šiame procese mokiniai per praktinę veiklą gali suvokti abstrakčius dalykus. Pavyzdžiui, kodėl įmanoma aukštį apskaičiuoti žingsniais ir kaip tai atlikti? 

„Vaikai atsistoja priešais medį pasirinktame taške, nufotografuoja jo viršūnę ir kamieną apačioje, tada, žingsniuodami link medžio, suskaičiuoja žingsnius. Prisijungę prie duomenų bazės, įrašo lotynišką medžio pavadinimą, suveda duomenis į sistemą, kur matematiškai apskaičiuojamas medžio aukštis, – pasakoja R. Senkevičienė. – Tai padeda mokiniams geriau suprasti matematiką, pavyzdžiui, suvokti trikampio kraštinių ir kampų apskaičiavimo principus, jų sąryšį. Be to, įgytas ir praktikoje patikrintas žinias jie prireikus galės panaudoti neturėdami jokių prietaisų.“ Pedagogė neabejoja, kad tai puikus būdas parodyti, kad matematika nėra abstrakti – ji veikia realiame gyvenime. 

Kūrybiškumas ir kantrybė – būtinos savybės

GLOBE veiklos turi dar vieną privalumą – mokykloje ją nesunku integruoti į STEAM pamokas, mat programa apjungia matematiką, biologiją, chemiją, fiziką, informacines technologijas, anglų kalbą. Mokiniai praktikoje gali pritaikyti skirtingų mokomųjų dalykų žinias. Informatikos mokytoja atkreipia dėmesį į mokymo programoje esančią „Duomenų tyrybos“ temą, kuri tiesiogiai siejasi su mokinių praktiniais darbais tarptautinėje programoje. „Be to, mūsų komandos nariai susipažins ir su programavimu – kitą semestrą bandysime suprogramuoti tyrimams reikalingą prietaisą“, – teigia R. Senkevičienė, pabrėždama ir tai, kad programos veiklos skatina mokinius mąstyti kūrybiškai, ieškoti techninių sprendimų.

Kai trūksta specialių prietaisų, mokiniai kartu su mokytoja ieško kūrybiškų sprendimų. „Dirvožemio temperatūros matavimui laikinai pritaikėme turimus skaitmeninius zondinius termometrus. Nors šie prietaisai puikiai tinka matavimams šiltuoju periodu, žiemą susidūrėme su techniniu apribojimu – jų temperatūros diapazonas nepritaikytas fiksuoti neigiamą įšalo temperatūrą“, – šypsosi mokytoja. Beje, į komandą susibūrę mokiniai dar šiais mokslo metais bandys pasigaminti kritulių kiekį matuojantį įrenginį. 

Mokiniams vadovaujanti pedagogė atkreipė dėmesį, kad aplinkos stebėjimas turi tiesioginę praktinę vertę moksleiviams, pasirinkusiems statybos krypties profesijas. „Oro drėgmė ir dirvožemio temperatūra yra kritiniai rodikliai statybų procese, pavyzdžiui, nustatant betonavimo ar grunto paruošimo sąlygas. Taip mokiniai supranta, kad gamtiniai stebėjimai yra neatsiejama jų būsimos profesinės veiklos dalis“, – žvelgia į ateitį R. Senkevičienė. 

Vis tik GLOBE veikla reikalauja ne tik kūrybiškumo. Protokolų pildymas moko kantrybės, tikslumo ir nuoseklumo. Mokiniams šių bruožų, suprantama, trūksta, todėl motyvacija kasdien atlikinėti tuos pačius darbus netrunka susilpnėti. „Iš pradžių mokiniai buvo gana abejingi, reikėjo įrodyti, kad tai svarbu. Dabar matau, kaip jie patys savarankiškai renka duomenis ir suveda į sistemą – tai labai džiugina,“ – sako ilgametės patirties turinti pedagogė. 

GLOBE programos kūrėjai yra pagalvoję apie dalyvių motyvaciją. Mokiniai programėlėje renka virtualius ženkliukus už įvestų duomenų kiekį ir nuoseklumą. Aukščiausio lygio įvertinimas – „Mokslo žvaigždės“ skiriamos mokyklai tada, kai NASA mokslininkai patvirtina, kad mokinių pateikti duomenys buvo tiesiogiai panaudoti jų tyrimuose. Žinoma, itin svarbi ir mokytojų parama, pavyzdys bei paskatinimas.

Žvilgsnis į ateitį

Ateityje Kautech mokiniai su mokytoja planuoja pradėti ir vandens tyrimus – pavasarį numatytos išvykos prie Kauno marių, kur bus matuojama vandens temperatūra, imami ėminiai. Pasitelkę skaitmeninį mikroskopą bei vaizdų atpažinimo algoritmus, mokiniai mokysis identifikuoti vandens mikroorganizmus ir vertinti biologinę įvairovę. Taip pat jau sutarta dėl bendradarbiavimo su Ąžuolyno biblioteka, kur mokiniai galės lankytis išradimų būstinėje ir naudotis 3D spausdintuvais. 

Šiuo metu Kautech komanda sistemina duomenis ir rengia tiriamąjį darbą, kurį pristatys tarptautiniame Virtualiame mokslo simpoziume. Pasak R. Senkevičienės, tai prestižinė platforma, kurioje mokiniai iš viso pasaulio dalijasi savo atradimais, o jų pranešimus vertina NASA ekspertai ir mokslininkai.