Astrobotanik Eğitiminde STEM Uygulamaları

gorodenkoff/iStock/Getty Images Plus
Yaklaşık Okuma Süresi: 10 Dakika...

Son zamanlarda sıkça duyduğumuz STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik); fen bilimleri, matematik gibi dersleri ezber sisteminden çıkarıp, bilgilerin gerçek yaşamda uygulanabilirliği ve problem çözme metotlarının geliştirilmesiyle birlikte merak, araştırma ve yaratıcılık özelliklerinin de öne çıkartılmasını hedef alır.

Ülkemizde de bazı lise ve ortaokullarda STEM müfredatları yürütülmekte. Birçok ülkede astrobotanik eğitimini ilkokul seviyesindeki öğrencilere vermek için ISSET, DreamUp, Magnitude.io ve MarsFarm gibi kuruluşların katkılarıyla hazırlanan müfredat programları ile sınıflarda online deneyler üzerinden eğitimler yürütülüyor. Bu yazımızda yürütülen deneyleri ve kuruluşlar hakkında çeşitli bilgileri sizler için derledik.

Kısaltmalar; Minimum Viable Product (MVP), Science Technology Engineering Arts Mathematics (STEAM), International Space School Educational Trust (ISSET), New Generation Science Standards (NGSS), Center for the Advenciment of Science In Space (CASIS), Commercial Resupply Services (CRS), Florida (FL), Virginia (VA), California (CA).

Astrobotanik Sınıfı

Japonya’da Suito Kokusai okullarında Gil Cauthorn’un katkılarıyla astrobotanik müfredatı uygulamaya geçiriliyor. Müfredat, kapsamında bitki büyümesi, gelişimi gibi temel botanik temellerinin yanında bitkinin uzay ortamında yetiştirilmesi için gerekli ortam koşullarına ait çeşitli temel bilgileri içermektedir.

Astrobotanik Sınıfı
Astrobotanik Sınıfı

 

MARSfarm

MARSfarm, öğretmenlerin STEM ile öğrencilerin katılımını arttırmasına yardımcı olacak eğitim çözümleri sunar. Derin uzay araştırmaları için en uygun mahsulleri belirleme konusunda uzun vadeli bir vizyonla öğrenci kitlesi, yeni nesil problem çözücü olarak yetişirken, bitki fizyolojisinden bilgisayar bilimine kadar her şeyi uygulamalı olarak öğrenme imkanı elde eder.

 

Öğrenciler tarafından yapılan MVP

 

MARSfarm bünyesindeki eğitmenlerin katkılarıyla, Açık Kaynaklı Gıda Bilgisayarı (MVP) adını verdikleri çoğunlukla öğrencilerin yaptığı bir bitki büyütme ünitesi geliştirilmiştir. Site yöneticilerinden Drew Dubis ve ekibi, bu ve bunun gibi çalışmaları yapan öğrencilerle iletişime geçerek çalışma detaylarıyla ilgili destek veya önerilere her zaman açık olduklarını da belirtiyorlar. Aşağıda MVP yapılışına ait bir video verilmiştir.

Tomatosphere

Tohum Vakfı ve Uluslararası Uzay İstasyonu Ulusal Laboratuvarının katkılarıyla yürütülen Tomatosphere, ISS’e domates tohumu göndererek, tohumların sınıflarda yapılan deneylerde kullanılması üzere Dünya’ya geri getirildiği bir organizasyondur. Tomatosphere’in 2001’de başlamasından bu yana 3.3 milyondan fazla öğrenci bu organizasyona katılmıştır. Her yıl 24.000’den fazla derslik katılmaya devam ediyor.

Her sınıfta biri ISS’e gönderilmiş, diğeri dünyada kalan “kontrol” tohumlarına sahip iki paket domates tohumu gönderilir. Çevrimiçi kaynaklar tarafından yönlendirilen eğitimci, sınıfın iki tohum grubunun çimlenme oranlarını karşılaştırmak için bir plan yapmasına ve deney yapmasına yardımcı olur. Deneyde eğitimciler ve öğrenciler, deney sonuçlarını Tomatosphere’e sunmadan önce hangi tohum gruplarının uzaydan geldiğini bilmezler.

Tohumlar okullara 2 ayrı paket halinde gelir. Hangisinin uzaya gönderilen tohum olduğu belirtilmez.

 

Program yakın zamanda, deney boyunca tohumları çevreleyen sıcaklık, basınç ve nemi izledikleri sensörleri içeren yeni bir aşama kaydetti. Yeni müfredat malzemeleri, öğretmenlerin ve öğrencilerin sensör verileriyle çalışmak için hesaplama becerilerini kullanmalarına yardımcı olacak. ISS’de çimlenme ve domates yetiştirme konusundaki gelecekteki girişimler, Tomatosphere deneyimini daha da artıracak.

 

 

Öğrenciler uzay ortamının bitki büyümesi üzerindeki etkilerini araştırırken, eğitimciler de astronotların ihtiyaçlarını uzun vadeli uzay görevlerinde karşılamanın zorluklarını ve Mars’ta gelecekteki bir misyonun gıda için bitki yetiştirmeye nasıl dayanabileceğini tartışmak için fırsatlar bulacaklar.

 

ExoLab

Sınıfları ve ISS’i, mikro yerçekiminin canlılar üzerindeki etkilerinin araştırıldığı bir platformda bir araya getirir. ExoLab, Yeni Nesil Bilim Standartları (NGSS)’na dayalı olarak 6.- 8. sınıflar için ders dizisi ile tasarlanmıştır. ISS, akademi ve endüstri için gelişmiş mikro yerçekimi araştırmalarına ev sahipliği yapmaktadır.

Amerika Birleşik Devletleri’ndeki okul bölgeleri ve Uzayda Bilimi Geliştirme Merkezi (CASIS) ile birlikte çalışan Magnitude.io, kabul edilen bilim standartlarıyla eşleştirilen olağanüstü bir ekzoloji deneyimi sunarken, uzaydaki deneylere erişme maliyetini de önemli ölçüde azaltır. Deneyler ISS’de ikmal görevlerine uygun olarak başlatılır.

Bu, sınıftaki denemenin ISS deneyi ile ne zaman koordineli olarak başlayacağına dair seçenekler vererek, yılda çoklu deneylere izin verir. Öğrenciler, mikro yerçekiminin genel olarak canlıların büyümesine etkisi de dahil olmak üzere çevresel koşullar arasındaki ilişkileri sorgularlar.

ISS’e gönderilen deney kitleri.

 

Magnitude.io Mikro Yerçekiminde Mikro Yeşilliklerin Büyümesi Deneyi (SpaceX, Cape Canaveral, FL, CRS-16)

Mikro yerçekimi modüler büyüme odalarında, dört farklı microgreens’in yeşerme morfolojisi ve fizyolojisi incelendiği bu deneyde; tohumlar, başarılı karasal aydınlatmayı simüle eden gündüz ve gece aydınlatma döngüleri sağlamak için otomatik büyüme aydınlatma koşullarına maruz bırakıldı. Görüntüleme ve sayısız çevre sensörü, ISS’deki bitki büyümesinin aşamalı değerlendirmesini sağlarken, karşılaştırma için çoklu karasal kontrol deneyleri yapılmıştır.

Magnitude.io’nun katkılarıyla hazırlanan mikrogreens deney düzeneği

 

Microgreens Büyüme deneyleri uzun vadeli uzay uçuşlarında yiyecek, oksijen ve diğer yaşam şartlarının hizmetinde bitki yetiştirme anlayışına katkıda bulunmuştur. Bu deney aynı zamanda olağanüstü koşullarda yetiştirilen bitkiler hakkında da bilgi verir. Ekin bilimini, temel biyolojiyi ve dünyadaki bahçe uygulamaları hakkında bilgi verebilir.

Mikro yerçekiminde Arabidopsis thaliana’nın Yaşam Döngüsünün Araştırılması (SpaceX, Cape Canaveral, FL, CRS-14 )

Magnitude.IO’nun (Berkeley, CA) yönettiği bir eğitim girişimi olan bu projede, Arabidopsis thaliana’nın farklı büyüme aşamalarını (özellikle bitki çimlenmesini ve erken büyüme aşamaları) incelenirken, mikro yerçekimi ortamından nasıl etkilendiği araştırılmıştır.

ISS’e gönderilen deney düzeneği

 

Bir sonraki deneyde Rhizobium Legumin bitkisi kullanılacak ve bunun için 25 temmuz perşembe 2019’da CRS-18 gönderilmiştir. Siz de okulunuzda ExoLab deney kitini edinmek istiyorsanız tıklayınız. Magnitude.io platformuna katılan öğrencilerin deney sonuçlarını kullanarak yazdıkları proje sergi sunumunun detaylarına buradan ulaşabilirsiniz.

ISSET 

Uluslararası Uzay Okulu Eğitim İnancı (ISSET) 1998 yılında kurulan ve her yaştan insana benzersiz öğrenme fırsatları sunmak için dünyanın önde gelen uzay organizasyonlarıyla ortaklaşa çalışan tescilli bir Birleşik Krallık yardım kuruluşudur. Programların her biri, uluslararası bir keşif gezisinde veya denemenizi uzaya gönderebileceğiniz eşsiz Görev Keşif Uzay Kampı ile benzersiz imkanlar sunmaktadır. Farklı havacılık kuruluşları ile yakın çalışma ilişkileri sayesinde ISSET; astronotlar, roket bilimcileri ve lider profesyonellerle en üst düzeyde ekip oluşturmanıza olanak sağlar.

Bugüne kadar ISS’e gönderilen deney kitleri;

CRS-16 Çoklu Deney STEM Eğitim Modülü 4

SpaceX tarafından Cape Canaveral’dan gönderilen bu eğitici çoklu test kiti, dört öğrencinin tasarladığı deneyleri içeriyor: Biri aleovera’nın antifungal özelliklerini içeren bir deney. Bu deney, Aloevera’nın mikro yerçekimi ortamında bir antifungal olarak etkinliğini gösteren temel ölçümleri yapmaya odaklanmıştır. Bir bisced petri tabağı kullanılarak, mantar Candida Albicans, hem maya malt ağarı (kontrol olarak) hem de aleovera’nın varlığından izole edilir. Bu şekilde, özün Candida büyümesi üzerindeki etkisi daha kolay tespit edilebilir.

 

Space Tango tarafından uzaya gönderilen deney düzeneği

 

Orbital ATK, OA-9, WALLOPS, VA, Çoklu Deney Modülü

Bir mikro yerçekimi ortamında gerçekleştirilecek ve değerlendirilecek bir dizi eğitim deneyidir. Öğrenciler uzay ortamının hem yaşam hem de fizik bilimleri deneyleri üzerindeki etkilerini araştırdılar. ISSET Multi-Experimental Modülü üç bağımsız deney içermektedir. Bunlardan biri Hidroprimingin Fesleğen Büyümesi Üzerindeki Etkisi deneyi, fırlatmadan önce hidroprimize edilmiş olan ve bulunmayan mikrobasil tohumlarının büyüme oranlarının araştırılması hedeflenmiştir.

DreamUp

Öğretmenlere, yarının problem çözücülerini yetiştirmek için eşsiz STEM deneyimi edinmeleri için fırsatlar sunar. Öğrencilerin, çeşitli etkinliklerle artık STEM’i çok zor olarak algılamasına gerek yok. Uygulamalı deneyimler ile öğrencilere bilim ve teknolojiden daha fazlasını öğretir. Programlar; iletişim, problem çözme, eleştirel düşünme, yaratıcılık ve veri analizinde her seviyedeki öğrenciler için heyecan verici ve ilgi çekici bir şekilde beceriler geliştirir. Şimdiye kadar binlerce öğretmen ve öğrencinin katılımı ile 375’den fazla öğrenci proje yükünü uzaya taşıdılar. Lise ya da ortaokul öğrencisi isen sıradaki neden sen olmayasın? Program; biyoloji ve biyoteknoloji, yer ve uzay bilimleri, insan sağlığı, fiziksel bilimler ve teknoloji olmak üzere 5 ayrı kategoriden başvurulara açıktır. Lakewood lisesi öğrecileri tarafından yapılan, Hydrofuge bitki büyütme sistemi; mikro yerçekimi etkisi altındaki bitki köklerindeki suyun topaklanmaması için geliştirdikleri santrifüj konseptinin detayları için tıklayınız.

 

 

Duchesne Kutsal Kalp Akademisi’nin yürüttüğü “mikro yerçekiminde alg üretimi” projesinde farklı dalgaboyunda üretilen alglerin verim analizi yapılmıştır. Ravensburg, Almanya Edith Stein Ziraat Lisesi tarafından gerçekleştirilen uzayda tarım projesinde bitki çeliklerinin uzay ortamında kök ve yaprak gelişimlerini araştırdılar. Bu gibi etkinlikler dışında öğrenciler eşzamanlı olarak dünyada bitki yetiştirirken, Uluslararası Uzay İstasyonunda astronotların yetiştirdiği bitkilerle karşılaştırabilecekleri bir ortamda sağlıyor. Uzay çiftçiliği deney kiti, BASF ile ortaklaşa geliştirilen Space Farmer DreamKit, ISS’e 2019 yaz sonunda gönderilecektir.

Galaksinin Koruyucuları Uzay İstasyonu Yarışması

Galaksinin Koruyucuları Uzay İstasyonu yarışması Marvel ve ISS sponsorluğunda organize edildi. Organizasyona 13-18 yaş aralığındaki öğrencilerin groot ve roket takımı olmak üzere iki ayrı gruptan uzay ortamında gerçekleştirilmek üzere deney önermeleri istendi. Groot takımı olarak Lakewood lisesinden katılan Microgravity’deki Aeroponic Farming projesi seçilerek Space Tango tarafından uzaya gönderilmiştir. Deney için tasarlanan düzenekte 2 farklı amaç güdülmüştür;

  1. Suyun, kaynağından çıkarılmasından hemen sonra davranışını ve daha sonra nasıl hareket ettiğini gözlemlemek.
  2. Örnek bitkinin aeroponik sistem kullanarak nasıl büyüdüğünü gözlemlemektir.

Marvel Guardians of the Galaxy Space Station Challenge

 

Mikrogravite içinde küçük ölçekli aeroponik sistemler kullanmanın fizibilitesini incelemek için, bu deney ultrasonik sisleyici üniteli bir odada gerçekleştirildi. Sis, mikro yeşil tohum içeren malzemeye püskürtülür ve çimlenme ve büyüme gözlemlenir. Toplanan araştırma verileri ISS’de gelecekteki bitki büyüme çalışmaları için yararlı bir model sağlamaktadır.

 

 

Gıda üretimi uzun süredir devam eden uzay misyonları için endişe verici olmuştur. Bu araştırma, en aza indirilmiş maliyet ve verimi en üst düzeye çıkarmak için büyük sözler veren heyecan verici bir seçenek sunuyor. Küçük ölçekli otomatik aeroponikler, mikro yerçekiminde araştırmaya yönelik ilk adımı temsil ediyor. Mikro yerçekimindeki aeroponik davranış, Dünya’daki aeroponik sistemleri iyileştirmek için benzersiz bilgiler sağlayabilir.

Geleceğin bilim insanları, bu günden itibaren sorgulayan, gözlemleyen ve araştıranlar olacaktır. Bu nesili yetiştirmek için de STEM, yöntemlerinin dünya çapında yaygınlaşmasının getirdiği avantaj sayesinde küreselleşen eğitim modelini destekliyor. Bilim, rasyoneldir. Kişisel ilişkilere ve politik görüşlere yer yoktur.

Yazan: Fatma Betül Özdemir
Editör: Kemal Cihat Toprakçı

Kaynakça:
MARSfarm (https://marsfarm.io/)
Tomatosphere (http://tomatosphere.letstalkscience.ca/)
Marvel Guardians of the Galaxy Space Station Challenge (https://www.spacestationexplorers.org/marvel/)
January 2018, The ISS National Lab and Marvel Entertainment Unveil Guardions of the Galaxy space station challenge(https://www.iss-casis.org/press-releases/casis-and-marvel-entertainment-unveil-guardians-of-the-galaxy-space-station-challenge/)
The International Space School Educational Trust (https://isset.org/mission_discovery/)
SpaceX, Cape Canaveral, FL, CRS-16 (https://spacetango.com/whats-flying-a-look-at-space-tango-crs-16-payloads/)
SpaceX, Cape Canaveral, FL, CRS-14 (https://spacetango.com/whats-flying-a-look-at-space-tango-crs-14-payloads/)
Orbital ATK, OA-9, WALLOPS, VA (https://spacetango.com/space-tango-provides-updates-from-oa-9-mission/)
DreamUp (https://www.dreamup.org/)
Magnitude.io (https://magnitude.io/product/exolab-on-iss/)
mikro yerçekiminde alg üretimi (https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=1585)
Uzayda Tarım (http://www.foodtime.com.tr/haberler/uzayda-tarimin-onu-aciliyor-h53.html)

Daha fazla okumalısınız

Yazar: Fatma Betül Özdemir

Akdeniz Üniversitesi, Fen Fakültesi, Uzay Bilimleri ve Teknolojileri bölümü öğrencisi

Keşfet!

Uzayda Bitki Bahçelerini Bekleyen İlk Tehlike, Heliosferik Akıntılar

  İnsanlık, Mars yolculuğunda ne tür tehditlerle karşılaşır ? uzun uzay görevlerinde besin üreten organizmalara …