Ένας μικρός «κοινωνικός δορυφόρος» σχεδιάζεται προκειμένου να πετά πάνω από τα σπίτια μας και να διασφαλίζει το απόρρητο των επικοινωνιών, ενώ παράλληλα θα πραγματοποιεί επιστημονικές μετρήσεις και θα προειδοποιεί για επικίνδυνες καταστάσεις.
Όχι, δεν πρόκειται για το νέο τεχνολογικό επίτευγμα του Έλον Μασκ, ούτε «γεννήθηκε» μετά από brainstorming σε κάποιο γραφείο της NASA!
Είναι το άκρως δυναμικό project που σχεδιάζουν 12 μαθητές της Α κ Β τάξης του 5ου ΓΕΛ Βύρωνα, οι οποίοι θα λάβουν μέρος στον «CanSat in Greece 2023», έναν ευρωπαϊκό διαγωνισμό που διοργανώνεται από την ESA (Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία).
Σκοπός του είναι να φέρει σε επαφή τους μαθητές της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης με τις επιστήμες και ιδίως αυτές του διαστήματος. Έτσι, σε κάθε χώρα της Ευρώπης διοργανώνεται αρχικά ένας εθνικός διαγωνισμός, με σκοπό να επιλεγεί ένα σχολείο για να συμμετάσχει στον τελικό ευρωπαϊκό διαγωνισμό.
«To CanSat μας θα είναι ένας κοινωνικός δορυφόρος. Με την παράξενη αυτή λέξη εννοούμε έναν δορυφόρο, ο οποίος θα ανήκει σε μια κοινότητα, π.χ. στον δήμο μας, θα παρέχει υπηρεσίες στα μέλη και γενικά θα μπορεί να συνεισφέρει σε έναν κοινωνικά καλό σκοπό», ανέφερε η ομάδα.
«Στόχος μας, είναι η κατασκευή ενός γεωστατικού δορυφόρου μικρού μεγέθους (μεγέθους κουτιού αναψυκτικού), ο οποίος θα λειτουργεί ως επικοινωνιακός και θα προγραμματιστεί ώστε να διασφαλίζει την ιδιωτικότητα των προσωπικών επικοινωνιών (ανταλλαγές μηνυμάτων, φωτογραφιών, κ.λ.π.) καθώς και των επικοινωνιών τύπου Internet Of Things, οι οποίες θα περνούν μέσα από αυτόν.
Παράλληλα, μέσω ενσωματωμένου υπολογιστικού συστήματος, ο δορυφόρος θα επιτελεί έναν αριθμό επιστημονικών μετρήσεων, τις οποίες και θα αποστέλλει στον υπολογιστή του σταθμού βάσης (δικής τους επίσης κατασκευής).
Τέλος, θα επιχειρήσουμε μέσω μιας εφαρμογής Τεχνητής Νοημοσύνης να δώσουμε την δυνατότητα στον δορυφόρο να αναγνωρίζει και να ειδοποιεί για επικίνδυνες καταστάσεις, όπως πυρκαγιές», πρόσθεσε.
Όπως εξήγησαν τα παιδιά: «Για παράδειγμα, ένα αληθινό CanSat θα μπορούσε να βρίσκεται συνεχώς πάνω από την περιοχή του δήμου και οι κάτοικοι να επικοινωνούν μέσω αυτού μεταξύ τους και με τις έξυπνες συσκευές των σπιτιών τους.
Θα αποφεύγεται δηλαδή η μεσολάβηση παρόχων επικοινωνίας, ώστε να μην καταγράφονται προσωπικά δεδομένα και να ελαχιστοποιείται η παρακολούθηση των πολιτών».
Οι μαθητές δουλεύουν πάνω στο CanSat κάθε μέρα για μία ώρα μετά το σχόλασμα, καθώς και για περίπου 2-3 ώρες το Σαββατοκύριακο. Η δουλειά γίνεται στο εργαστήριο πληροφορικής και ανοιχτών τεχνολογιών του σχολείου, υπό την επίβλεψη των καθηγητών πληροφορικής και φυσικής.
Υπάρχουν όμως και οι μέντορες της ομάδας, που δεν είναι άλλοι από παλιούς μαθητές του σχολείου και μέλη του v-space. Πρόκειται συγκεκριμένα για δύο προπτυχιακούς φοιτητές, έναν μεταπτυχιακό και έναν διδακτορικό, οι οποίοι βοηθούν εθελοντικά, όταν χρειάζεται, σε πολύπλοκα τεχνικά θέματα του project. Ονομάστηκαν μάλιστα… «Δ Τάξη», λόγω της αγάπης τους για το σχολείο και το hackerspace που λειτουργεί εδώ και 11 χρόνια σε αυτό!
Τα έξοδα για την κατασκευή του CanSat θα καλυφθούν από τον δήμαρχο του Βύρωνα κ. Γρηγόρη Κατωπόδη, ο οποίος είχε υποστηρίξει το σχολείο και το 2017, όταν είχε πάρει μέρος στον ίδιο διαγωνισμό.
Σημειώνεται, ότι στην Ελλάδα την διεξαγωγή του διαγωνισμού έχει αναλάβει η SPIN-Space Innovation, ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός που αποτελείται κυρίως από φοιτητές πανεπιστημίου και εστιάζει στην ανάπτυξη και ανταλλαγή γνώσεων σχετικών με τις τεχνολογίες του διαστήματος.
«Πρόκειται για ένα δύσκολο project, το οποίο περιέχει πολλές επιστημονικές προκλήσεις», δήλωσαν οι καθηγητές του σχολείου.
Το iEidiseis μίλησε με τη νέα γενιά επιστημόνων, ώστε να να μας δώσουν περισσότερες πληροφορίες για το ιδιαίτερα ενδιαφέρον project τους:
Με ποιον τρόπο θα επαληθεύσετε ότι ο δορυφόρος σας λειτουργεί όπως προβλέπεται;
«Κάνουμε πολλές δοκιμές συνεχώς για να σιγουρευτούμε πως το σύστημα λειτουργεί όπως το σχεδιάζουμε. Δεν είμαστε 100% σίγουροι πως τη μέρα της εκτόξευσης όλα θα πάνε τέλεια, αλλά έχουμε πίστη στις δοκιμές και στις ικανότητές μας.» (Αναστασία, Β τάξη)
«Η επαλήθευση της αποστολής μας θα γίνει κυρίως πριν την τελική εκτόξευση με πολλές δοκιμές. Έχουμε αρχίσει ήδη να κάνουμε τέτοιες δοκιμές για την πρωτεύουσα αλλά και για την δευτερεύουσα αποστολή βρίσκοντας έτσι λάθη τα οποία και διορθώνουμε. Στο πείραμα που εκτελούμε εμείς έχουμε φτιάξει διάφορα σενάρια που ξέρουμε ακριβώς τι αποτέλεσμα πρέπει να έχουν. Έτσι ακόμα και στην εκτόξευση, ανάλογα με τα αποτελέσματα που θα πάρουμε στα σενάρια αυτά, θα ξέρουμε αν όλα πήγαν καλά ή όχι.» (Άννα, Β τάξη)
«Ο δορυφόρος μας θα πρέπει ανά δευτερόλεπτο να στέλνει στον επίγειο σταθμό, τον οποίο επίσης έχουμε κατασκευάσει εμείς, μετρήσεις ατμοσφαιρικής πίεσης κ θερμοκρασίας. Επίσης, θα πρέπει να ενημερώνει για τη θέση του μέσω GPS. Ένας δείκτης επιτυχίας, λοιπόν, θα είναι η συνεχής λήψη αυτών των δεδομένων, μιας κ αυτό θα σημαίνει ότι λειτουργεί το σύστημα επικοινωνίας, οι πομποδέκτες και οι κεραίες μας». (Κωσταντίνος, αρχηγός της αποστολής, Β τάξη)
Πώς θα εξασφαλίσετε ότι ο δορυφόρος σας προστατεύει το απόρρητο των προσωπικών επικοινωνιών;
«Μέσω ενός συνδυασμού συμμετρικής και ασύμμετρης κρυπτογράφησης.» (Παναγιώτης, Α τάξη)
«Έχουμε εφαρμόσει κώδικες κρυπτογράφησης ώστε κάποιος που θα τύχει να είναι στη συχνότητά μας να μην μπορεί να διαβάσει τα μηνύματα. Αυτό λειτουργεί με περίπλοκα μαθηματικά και μόνο οι κάτοχοι των κλειδιών κρυπτογράφησης μπορούν να διαβάσουν τελικά τα μηνύματα. Αυτοί είναι ο δορυφόρος και οι συσκευές που συμμετέχουν στο σύστημα.» (Αναστασία, Β τάξη)
«Ως προς την ιδιωτικότητα των επικοινωνιών, θα τρέξουμε δύο σενάρια. Αρχικά, μία κινητή συσκευή θα στείλει μέσω του δορυφόρου ένα κρυπτογραφημένο μήνυμα κειμένου σε μια άλλη κινητή συσκευή, όπου το μήνυμα θα εμφανιστεί αποκρυπτογραφημένο στην οθόνη της.
Όποια άλλη συσκευή λάβει το ίδιο μήνυμα κατά την προώθησή του, δεν θα μπορεί να το διαβάσει. Στο δεύτερο σενάριο, μια κινητή συσκευή στέλνει επίσης μέσω του δορυφόρου, μια οδηγία τύπου ioT (internet of things) προς ένα σταθερό σημείο (πχ ένα σπίτι) για να ανάψει ή σβήσει το φως. Η οδηγία ioT προωθείται κρυπτογραφημένη, θα αποκρυπτογραφηθεί μόνο στο σπίτι όπου και θα δούμε να ανάβει το φως.
Εάν τα δύο αυτά σενάρια τρέξουν με επιτυχία, θα είμαστε πραγματικά πολύ χαρούμενοι!» (Κωσταντίνος, αρχηγός της αποστολής, Β τάξη)
«Ένα πολύ σημαντικό πράγμα είναι ότι ο δορυφόρος μας δεν καταγράφει τις επικοινωνίες. Εκτός από το ότι τα μηνύματα είναι κρυπτογραφημένα, που κι αυτό είναι πολύ σημαντικό, ο δορυφόρος μας επιπλέον δεν τα καταγράφει, απλώς τα προωθεί.
Αν τώρα θέλετε να μιλήσουμε για την πραγματική ζωή, αν δηλαδή υπήρχε πραγματικά ένας τέτοιος δορυφόρος, τότε εξίσου σημαντικό θα ήταν να είναι δορυφόρος ανοιχτού κώδικα, open source. Να μπορεί δηλαδή κάθε προγραμματιστής να δει τον κώδικα που τρέχει ο δορυφόρος και να πειστεί ότι κάνει μόνο όσα λέει ότι κάνει. Και πως δεν τρέχουν κάποιες κρυφές λειτουργίες που καταγράφουν ή παρακολουθούν τις επικοινωνίες.» (Εβελίνα, Ά τάξη)
Ποιες προκλήσεις έχετε αντιμετωπίσει μέχρι στιγμής στη διαδικασία σχεδιασμού του project και πώς τις έχετε ξεπεράσει;
«Αρκετές είναι οι δυσκολίες που έχουμε έως τώρα αντιμετωπίσει. Εκτός από τη δυσλειτουργία κάποιων προγραμμάτων, ο σχεδιασμός του δορυφόρου, η κατασκευή κεραίας και η λειτουργικότητα του αλεξίπτωτου μας προβλημάτισαν ιδιαίτερα. Ωστόσο σε κάθε πρόβλημα υπάρχει πάντα και μία λύση. Με τις συμβουλές των μεντόρων μας και τις εκπαιδευτικές δράσεις της SPIN, όπως και τη συμβολή όλων των μελών της ομάδας μας καταφέρνουμε εν τέλει να ξεπεράσουμε οποιοδήποτε εμπόδιο βρεθεί στον δρόμο μας.» (Ασημίνα, Β τάξη)
«Τα προβλήματα που έχουμε αντιμετωπίσει είναι κυρίως τεχνικά. Είμαστε μαθητές λυκείου και σίγουρα δεν έχουμε όλες τις απαραίτητες γνώσεις για την κατασκευή ενός τόσο πολύπλοκου project από την αρχή. Όμως με την ομαδική δουλειά και την πολλή μελέτη έχουμε καταφέρει μέχρι στιγμής να λύσουμε ό,τι πρόβλημα μας έχει προκύψει.» (Άννα, Β τάξη)
«Συχνά στις δοκιμές που κάνουμε παρατηρούμε λάθη ή μη αναμενόμενες καταστάσεις, όπως για παράδειγμα αστοχία στην ταχύτητα προσγείωσης του δορυφόρου. Τέτοια λάθη οφείλονται κυρίως σε λανθασμένους υπολογισμούς και θέλει παραπάνω έρευνα και επιμονή ώστε να τα διορθώσουμε. Μας δίνει μεγάλη ευχαρίστηση το να λύνεται τελικά το πρόβλημα και οι υπολογισμοί που κάναμε στο χαρτί να φαίνεται ότι δουλεύουν και στην πράξη.» (Κώστας, Α τάξη)
«Μια αληθινή πρόκληση είναι να καταφέρουμε να γράψουμε με οργανωμένο τρόπο τα προγράμματα που θα τρέχουν στο δορυφόρο και στον επίγειο σταθμό. Είναι ένα μεγάλο project και αν αρχίσει ο καθένας να γράφει κώδικα για το δικό του κομμάτι με δικό του τρόπο, θα είναι πολύ δύσκολο να βρούμε τα λάθη και να κάνουμε αργότερα βελτιώσεις. Οπότε, έπρεπε να βρούμε έναν τρόπο να συντονιστούμε ως προς τον τρόπο γραφής των προγραμμάτων, και νομίζω ότι τα καταφέραμε πολύ καλά σε αυτό.» (Ιφιγένεια, Α τάξη)
«Ευτυχώς ο αρχηγός της αποστολής έχει μεγάλα αποθέματα σε ανέκδοτα, κι όταν κάτι δεν πάει καλά, που συνήθως αυτό συμβαίνει, τα χρησιμοποιεί!» (άποψη όλων)
Πώς έχετε εξισορροπήσει τις απαιτήσεις του διαγωνισμού με τις άλλες ενδοσχολικές και εξωσχολικές σας υποχρεώσεις;
«Με το ζόρι! Σπανίως θα βρούμε μια κοινή ώρα για να είμαστε όλοι μαζί, αλλά αυτό δεν μας ενοχλεί. Εφόσον οι εργασίες έχουν χωριστεί, καθόμαστε στον ελεύθερο χρόνο που έχουμε και κάνουμε ο καθένας ότι του έχει ανατεθεί.» (Ειρήνη, Β τάξη)
«Είναι θέμα καλού προγραμματισμού. Όταν θέλεις κάτι πάρα πολύ, μπορείς να το κάνεις συνδυάζοντας όλες τις υποχρεώσεις και τα ενδιαφέροντά σου. Σίγουρα δεν είναι εύκολο, αλλά είναι κάτι τόσο ευχάριστο κ ενδιαφέρον, που δε θα ήθελα να μη συμμετέχω.» (Αναστασία, Β τάξη)
«Όλα τα μέλη της ομάδας ξέραμε πως με την συμμετοχή μας στο διαγωνισμό ο ελεύθερος χρόνος μας θα μειωθεί πολύ. Έχουμε προσπαθήσει όμως να φτιάξουμε ένα πρόγραμμα που θα εξυπηρετεί όχι μόνο τον καθένα μας αλλά και τις ανάγκες του διαγωνισμού. Γνωρίζουμε καλά τις προτεραιότητες μας σε αυτήν την ηλικία και έτσι σπάνια φεύγουμε από το μάθημα για να δουλέψουμε στο εργαστήριο.
Καθόμαστε όμως μετά το πέρας του σχολικού προγράμματος, τις ημέρες που μπορούμε, κάνοντας έτσι πρόοδο με την αποστολή μας. Έχουμε ορίσει επίσης το Σαββατοκύριακο (που όλοι έχουμε λίγο παραπάνω ελεύθερο χρόνο) ως κοινές μέρες συνάντησης στις οποίες κυρίως επιλύουμε προβλήματα που έχουν προκύψει και οργανώνουμε το πρόγραμμα της επόμενης εβδομάδας.» (Άννα, Β τάξη)
«Εγώ θέλω να τονίσω το μεράκι των μελών της ομάδας, την αλληλοβοήθεια που μας χαρακτηρίζει, και την υποστήριξη που έχουμε από παλιότερα μέλη του hackerspace μας. Δεν χρειάστηκε ακόμα να ξενυχτήσουμε! Φυσικά λόγω των φροντιστηρίων και των άλλων μας υποχρεώσεων, δεν κατορθώσαμε να βρούμε κοινές ελεύθερες ώρες μέσα στην εβδομάδα, οπότε καθένας δουλεύει μετά το σχολείο τις ημέρες που μπορεί. Τα Σαββατοκύριακα όμως αφιερώνουμε πολλές ώρες και συνήθως μαζευόμαστε όλοι.» (Κωσταντίνος, αρχηγός αποστολής, Β τάξη)
Ποια θα είναι τα επόμενα βήματά σας αν αναδειχτείτε νικητές του εθνικού διαγωνισμού;
«Θα κάνουμε πάρτι!» (Ειρήνη, Β τάξη)
«Αν βγούμε πρώτοι στον εθνικό διαγωνισμό αυτό σημαίνει και την πρόκρισή μας στον πανευρωπαϊκό διαγωνισμό «Cansat in Europe». Θα προσπαθήσουμε λοιπόν να βελτιστοποιήσουμε τον δορυφόρο μας και να διορθώσουμε τυχόν λάθη που θα έχουμε κάνει.» (Άννα, Β τάξη)
«Θα κοιτάξουμε για πιθανές βελτιώσεις για να προετοιμαστούμε για τον πανευρωπαϊκό διαγωνισμό.» (Παναγιώτης, Α τάξη)
«Τα παιδιά μαθαίνουν πώς να μαθαίνουν»
Για «αυθεντική μάθηση», μέσα από την οποία τα παιδιά «κερδίζουν σε γνώσεις που δεν τους προσφέρθηκαν έτοιμες», μίλησε η καθηγήτρια πληροφορικής του σχολείου και υπεύθυνη του εν λόγω project, κα Ελένη Ρόμπολα, την οποία ρωτήσαμε επίσης τι συμβουλές θα έδινε στους μαθητές που επιθυμούν να ασχοληθούν στο μέλλον στον τομέα της τεχνολογίας:
«Είναι ένας πραγματικά πολύ δύσκολος διαγωνισμός αλλά είναι κ ταυτόχρονα τρομερά ελκυστική η ιδέα να φτιάξεις κάτι που θα εκτοξευθεί όντως εκεί πάνω και θα στέλνει μετρήσεις και που θα λειτουργεί, στη δική μας περίπτωση, σαν μικρογραφία ενός επικοινωνιακού δορυφόρου. Είναι ένα πολύ εντυπωσιακό παράδειγμα αυθεντικής μάθησης για τα παιδιά.
Φέρνεις δηλαδή μέσα στην τάξη, μέσα στο εργαστήριο ένα πραγματικό πρόβλημα του πραγματικού κόσμου, με όλες του τις παραμέτρους, και όλοι μαζί προσπαθούν να κατασκευάσουν τη λύση. Αυτό σημαίνει αυθεντική μάθηση.
Μέσα από την διαδικασία της ανάλυσης, της σχεδίασης, της υλοποίησης, των δοκιμών, και ξανά πάλι από την αρχή γιατί πάντα κάτι πάει στραβά, τα παιδιά κερδίζουν σε γνώσεις που δεν τους προσφέρθηκαν έτοιμες, κερδίζουν σε δεξιότητες συνεργασίας, κερδίζουν σε στάσεις ζωής που δεν τις διδάσκει το κλασικό μάθημα. Για μας πολύ σημαντικό είναι να παραμείνει μέσα τους η θέληση να ψάχνουν πάντα «τι υπάρχει από πίσω», για το κάθετί. Αυτό για παράδειγμα, είναι ένα χρήσιμο χαρακτηριστικό για όποιον θέλει πραγματικά να ασχοληθεί με την πληροφορική και την τεχνολογία.
Η κατασκευή του μικρού δορυφόρου απαιτεί γνώσεις κ δεξιότητες που τα παιδιά δεν τις έχουν ακόμη αποκτήσει, στις πρώτες τάξεις του λυκείου. Επομένως, θα ψάξουν, θα διαβάσουν, θα ρωτήσουν μεγαλύτερους ή πιο ειδικούς, και κάποια στιγμή θα βρεθούν να έχουν συγκεντρώσει έναν όγκο πληροφοριών και κάτι θα πρέπει να κάνουν με αυτόν.
Το πολύ πολύ όμορφο είναι πως θα πρέπει να βρουν έναν τρόπο να μεταμορφώσουν αυτό τον όγκο πληροφοριών σε απτό αποτέλεσμα. Θα πρέπει να κατασκευάσουν κάτι. Να γράψουν ένα πρόγραμμα, να φτιάξουν ένα αλεξίπτωτο, να κατασκευάσουν μία κεραία, κλπ. Άρα θα μπουν σε διαδικασίες αξιολόγησης των πληροφοριών που συγκέντρωσαν και σε πολύ πιο δημιουργικές διαδικασίες στη συνέχεια. Αυτό ακριβώς εννοούμε όταν λέμε συχνά ότι τα παιδιά πρέπει να «μάθουν πως να μαθαίνουν».
Αυτό είναι ένα δεύτερο χαρακτηριστικό που πρέπει να έχει όποιος πραγματικά θέλει να ασχοληθεί με την τεχνολογία. Να μην μένει στάσιμος σε όσα διδάχθηκε κάπου κάποτε».
«Οι μαθητές ξεφεύγουν από τα τετριμμένα του σχολείου»
«Κύριος σκοπός στα project είναι να καλλιεργήσουμε και να αναδείξουμε ικανότητες και δεξιότητες των μαθητών που ίσως να μην ήξεραν και οι ίδιοι ότι έχουν», σημείωσε από την πλευρά του ο καθηγητής φυσικής του σχολείου, κ. Πέτρος Ξηρόδημας, και πρόσθεσε:
«Με τον καταμερισμό εργασιών και την ανάληψη ευθυνών οι μαθητές καλλιεργούν και αναδεικνύουν οργανωτικές και ηγετικές ικανότητες χρησιμοποιούν κριτική σκέψη και δημιουργικότητα, συνεργάζονται και επικοινωνούν με τους συμμαθητές τους χειριζόμενοι ταυτόχρονα προηγμένο τεχνολογικό εξοπλισμό.
Τέλος το project είναι μια καλή ευκαιρία για τους μαθητές να ξεφύγουν από τα τετριμμένα του σχολείου, να αναδείξουν κοινωνικές και συναισθηματικές δεξιότητες που αγνοεί η εκπαιδευτική διαδικασία και να λειτουργήσουν μακριά από το άγχος της ύλης και των βαθμών».
Τι είναι το Hackerspace που λειτουργεί στο 5ο Λύκειο Βύρωνα
«Η ελεύθερη διάχυση της γνώσης και η ανοιχτότητα αποτελούν κύριο μέλημα του Σχολικού μας Hackerspace», επεσήμαναν οι καθηγητές του σχολείου, αναφέροντας πως η συμμετοχή και μόνο στον διαγωνισμό «CanSat» θεωρείται ήδη ως σημαντική επιτυχία, διότι «θα μας δώσει τη δυνατότητα απόκτησης νέων γνώσεων και εμπειριών, τις οποίες σκοπεύουμε να κοινοποιήσουμε στην ευρύτερη μαθητική κοινότητα των σχολείων της περιοχής μας».
Εδώ και 11 χρόνια έχει ιδρυθεί στο 5ο Λύκειο Βύρωνα ένα Σχολικό Hackerspace (δείτε εδώ), το μοναδικό ίσως στην Ελλάδα. Πρόκειται για έναν ανοιχτό χώρο, όπου κάθε μαθητής έχει την ευκαιρία να προσέλθει στον ελεύθερο χρόνο του και να ασχοληθεί διερευνητικά με τεχνολογικά projects.
Στεγάζεται στο Εργαστήριο Πληροφορικής και Ανοιχτών Τεχνολογιών του σχολείου και υποστηρίζεται ενεργά από τους καθηγητές. Η οργάνωση, ο τρόπος λειτουργίας και η γενικότερη φιλοσοφία του Σχολικού Hackerspace έχουν χαρακτηριστεί ως καλό παράδειγμα από το Υπουργείο Παιδείας και τον Οργανισμό ΕΕΛ/ΛΑΚ, ενώ χρησιμοποιούνται συχνά ως υπόδειγμα καλής πρακτικής για την αναβάθμιση της ψηφιακής εκπαίδευσης στην χώρα μας.
