Tyrimas „Pušų pasvirimo priežastys“ 2012 m.
Tyrimas
„Pušų pasvirimo priežastys“
2012 m.
Apie tyrimą
Tyrimą atliko Nidos vidurinės mokyklos 8 klasės mokiniai, mokinių skaičius – 13. Įvairiais tyrimais mokinius skatiname aktyviai taikyti matematikos ir informacinių technologijų žinias, įrangą. Mokykloje didelį dėmesį skiriame gamtosauginiam mokinių ugdymui. Mokyklai kasmet už jos aktyvią gamtosauginę veiklą yra suteikiama žalioji vėliava ir tarptautinis gamtosauginių mokyklų programos sertifikatas. Mokiniai savo tiriamuosius darbus pristato mokinių konferencijose, skirtose Žemės dienai. Plačiau mokinių sukurtame tinklalapyje https://sites.google.com/a/nidosvm.lt/zemes-diena/home
https://sites.google.com/a/nidosvm.lt/zemes-diena/homehttps://sites.google.com/a/nidosvm.lt/zemes-diena/homehttps://sites.google.com/a/nidosvm.lt/zemes-diena/home
Tyrimo problema
Kuršių nerijos miške galime pamatyti daug pasvirusių pušų. Audros, uraganai, nuolatinis ir besikeičiantis vėjas natūraliai formuoja Kuršių nerijos kraštovaizdį. Egzistuojant panašioms sąlygoms (dirvožemio sudėtis, oro drėgmė, pušų rūšys) būtų įdomu ištirti, ar pušų pasvirimai turi statistiškai reikšmingų priklausomybių.
Pušų pasvirimo priežastys
Pušų pasvirimo priežastys
Vėjas
Sūrus jūros vanduo
Dirvožemio sudėtis
Ekstremalios situacijos
Saulės apšvietimas
Atstumas nuo jūros
Medžių genetika
Miško tankumas
Sudarėme pušų pasvirimų priežasčių
schemą, kad tyrimui
pasirinktume, mūsų manymu,
statistiškai reikšmingas priežastis.
Tyrimo objektas – pušų pasvirimas.
Tyrimo tikslas – naudojantis matlankiu,
GPS įranga ir skaičiuokle, įvertinti
dešimties atsitiktinai pasirinktų pušų
Kuršių nerijoje pasvirimo statistinį ryšį su
atstumu iki jūros ir pušies aukščiu virš jūros
lygio.
Tyrimo uždaviniai
• Naudojant FreeMind PĮ sudaryti pušų pasvirimo priežasčių schemą.
• Naudojant GPS įrangą ir matlankį nustatyti pušų koordinates, aukštį
virš jūros lygio, pasvirimo kampą.
• Vietovės žemėlapyje sužymėti tirtų pušų koordinates.
• Naudojant Google Spreadsheet PĮ suvesti surinktus duomenis į
skaičiuoklės lentelę.
• Suskaičiuoti pušų pasvirimo priežasčių koreliacijos koeficientus
pagal aukštį virš jūros lygio ir atstumą nuo jūros.
Pagrindinės sąvokos
GPS (angl. Global Positioning System) – visuotinė padėties nustatymo
sistema, arba globali pozicionavimo sistema. Leidžia nustatyti
objekto koordinates bet kurioje pasaulio vietoje. Sistemos pagrindas – IT
sąveika su planetą gaubiančiu GPS palydovų tinklu. Tai viena iš palydovinių
navigacijos sistemų.
Koreliacija– statistinis ryšys tarp kintamųjų.
Koreliacijos koeficientas - koreliacijos stiprumo matas. Jeigu dviejų
kintamųjų koreliacijos koeficientas lygus nuliui, tai tie kintamieji yra
statistiškai nepriklausomi.
http://lt.wikipedia.org/wiki/Koreliacija
Hipotezė Pušų pasvirimo kampas statistiškai
priklauso nuo atstumo iki jūros ir pušų aukščio virš jūros lygio.
Tyrimo uždavinių ryšys su Bendrosiomis programomis
Veikla Bendroji programa
Gam
tam
ok
slin
io
ug
dym
o p
rog
ram
a
Info
rmac
inių
tech
no
logij
ų
inte
gru
oja
mo
ji
pro
gra
ma
Mat
emat
iko
s 7
—8
kl.
ben
dro
ji p
rog
ram
a
Info
rmac
inių
tech
no
logij
ų 7
—8
kl.
ben
dro
ji p
rog
ram
a
Sudaryti pušų pasvirimo priežasčių schemą 1.5; 1.6 4.5.7
Naudojant mobiliuosius telefonus, GPS įrangą ir matlankį
nustatyti pušų koordinates, padaryti fotonuotrauką,
nustatyti aukštį virš jūros lygio, pasvirimo kampą
1.1; 1.4 1.1; 2.3 5.1
Naudojant Google Spreadsheet PĮ suvesti surinktus
duomenis į skaičiuoklės lentelę 1.2; 1.3
5.5.4;
6.2 6.1; 6.2
Vietovės žemėlapyje sužymėti tirtų pušų koordinates 1.1 2.3
Naudojant Google Earth liniuotę išmatuoti pušų nuotolį
nuo jūros 1.2 2.3 5.1
Suskaičiuoti pušų pasvirimų priežasčių koreliacijos
koeficientus pagal aukštį virš jūros lygio ir atstumą nuo
jūros
1.5 4.5.6;
4.5.7
Pušys Kuršių nerijoje
Kalninė pušis Paprastoji pušis Pajūrinė pušis
Kalninė pušis
Kalnų pušaitės užauga iki 2,5-3,5 metrų aukščio. Dirvožemiui
nėra reiklios. Sodinimui tinka smėlis, priesmėlis, juodžemis,
taip pat priemolio dirvožemiai. Kalninė pušis auga gana lėtai,
todėl labai tinka sodinti į alpinariumus. Anksti pavasarį
kalnų pušeles galima formuoti, išlaužant pirmamečius ūglius.
Sodinant 60-100 cm. atstumu aplink sodybvietę galima
suformuoti gražią kalninių pušaičių gyvatvorę. Labai puikus
augalas tvenkiniams apželdinti.
Tyrimo metu fiksavome:
2. GPS įranga taško koordinates
1. Matlankiu pušies pasvirimo kampą
77 °
TYRIMO LENTELĖ
Taško pavadinimas
Koordinatė A
Koordinatė B
Aukštis virš jūros lygio (m)
Pasvirimo kampas (°)
Atstumas iki jūros
(m)
Jūra 55.42116 21.05605 -1 67.75
N1 55.37333 21.03291 7 74 345.28
N2 55.30516 20.99565 55 88 1131.54
N3 55.30510 20.99588 50 112 1145.28
P1 55.37708 21.03535 3 88 330.12
P2 55.37709 21.03532 11 82 299.17
P3 55.37713 21.03531 12 84 310.00
Pr1 55.42061 21.05864 1 84 218.61
Pr2 55.41999 21.05832 2 82 209.66
Pr3 55.4215 21.05924 2 78 214.04
Išmatavome atstumus nuo jūros iki pušų su Google Earth įrankiais
Koreliacijos ryšiui įvertinti naudojame šią skalę:
Koreliacijos koeficiento reikšmių skalė
Labai stipri
Stipri Vidutinė Silpna Labai silpna
Nėra ryšio
Labai silpna
Silpna Vidutinė Stipri Labai stipri
−1 nuo −1 iki -0,7
nuo −0,7
iki -0,5
nuo −0,5
iki -0,2
nuo −0,2 iki 0
0 nuo 0 iki 0,2
nuo 0,2 iki
0,5
nuo 0,5 iki
0,7
nuo 0,7 iki
1 +1
Koreliacijos koeficientas skaičiuojamas taip: x ir y
imties vidurkiai
Dviejų imčių koreliacijos koeficientui skaičiuoti MS Excel programoje naudojame funkciją CORREL. Plačiau apie funkciją http://office.microsoft.com/lt-lt/excel-help/HP005209023.aspx.
Koreliacijos koeficiento apskaičiavimas
http://office.microsoft.com/lt-lt/excel-help/HP005209023.aspxhttp://office.microsoft.com/lt-lt/excel-help/HP005209023.aspxhttp://office.microsoft.com/lt-lt/excel-help/HP005209023.aspxhttp://office.microsoft.com/lt-lt/excel-help/HP005209023.aspxhttp://office.microsoft.com/lt-lt/excel-help/HP005209023.aspx
Tyrimo rezultatai
Remiantis koreliacijos koeficiento reikšmių skale tyrimo
metu nustatyta
• stiprus ryšys tarp pušų atstumo nuo jūros ir pušų
pasvirimo kampo (koreliacijos koeficientas yra 0,74).
• vidutinis ryšys tarp pušų aukščio virš jūros lygio ir pušų
pasvirimo kampo (koreliacijos koeficientas yra 0,69).
Koreliacija ir priežastingumas
Iš to, kad dviejų kintamųjų koreliacijos koeficientas nelygus nuliui, galima daryti tik tokią išvadą, jog egzistuoja
statistinis ryšys, o ne koks nors priežastingumas (t. y. X nebūtinai veikia Y, nors X ir Y yra statistiškai susiję).
Koreliacija, kuri tiesiogiai neatspindi priežastingumo, statistikoje vadinama „klaidingąja koreliacija“
(angl. spurious correlation).
Viena geriausių tokio teiginio iliustracijų yra pavyzdys apie ledų suvartojimą ir nuskendusiųjų skaičių: pastebėta, jog
padidėjus ledų suvartojimui padidėja ir skenduolių skaičius, tad lyg ir norėtųsi daryti išvadą, jog ledų valgymas yra
labai kenksmingas plaukikams. Šiame pavyzdyje neatsižvelgiama į svarbiausią užslėptą kintamąjį – oro
temperatūrą. Vasarą būna karšta, todėl padidėja tiek ledų suvartojimas, tiek skenduolių skaičius, nes daugiau
žmonių maudosi. Gali būti, jog koreliacinis ryšys yra nustatomas, o iš tikrųjų priežastingumas buvo visiškai
priešingas: štai praeitame amžiuje buvo manoma, jog žmonėms yra naudinga turėti blusų, nes statistiškai buvo
pastebėta koreliacija tarp žmonių sveikatos ir blusų turėjimo – blusų turėjo sveikesni žmonės. Iš tikrųjų ryšys yra
visiškai priešingas: blusos dažnai sukelia ligas, o žmogui susirgus karštine jos nebegali gyventi žmogaus plaukuose,
nes ten per karšta, todėl susirgęs žmogus blusų nebeturi.
Šiais laikais prastas koreliacijos ir priežastingumo suvokimas irgi yra dažnas, o ypač „tyrimuose“, kurie yra daromi
spaudoje, siekiant sukelti sensaciją ir pan. JAV buvo atliktas tyrimas, kuris nustatė, jog rūkymas kenkia studentų
mokymuisi, nes rūkantys studentai gauna žemesnius pažymius. Nepagalvota, jog pagrindinė tokios koreliacijos
priežastis gali būti tai, kad rūkantys studentai yra tokie studentai, kurie ir šiaip mokymuisi skiria mažiau dėmesio,
o gal kaip tik jie rūko tik todėl, jog nesiseka mokytis?
http://lt.wikipedia.org/wiki/Koreliacija
Tyrimo išvados
• Nustatytas stiprus ryšys tarp pušų atstumo nuo jūros ir pušų
pasvirimo kampo ir vidutinis ryšys tarp pušų aukščio virš jūros lygio
ir pušų pasvirimo kampo patvirtina iškeltą hipotezę.
• Siekiant padidinti tyrimo reikšmingumą reiktų stebėti pušis
užfiksuotose vietose 3 – 4 metus, atlikti pakartotinius tyrimus,
padidinti stebimų pušų kiekį.
• Tyrimo metu nustatyti statistiniai ryšiai nerodo tirtų parametrų
priežastingumo. Norint patvirtinti ar paneigti pušų pasvirimų
priežastingumą reiktų atlikti daugiau statistinių tyrimų.
Refleksija
• Atliekant tyrimą labai svarbu parinkti GPS įrenginiuose tą pačią koordinačių sistemą, kuri
vėliau gali būti naudojama ir apdorojant duomenis Google Earth programa.
• Geriausia tyrimo grupę sudaryti iš 3–4 mokinių, kad kiekvienas mokinys galėtų išbandyti
GPS įrangą, registruoti duomenis, atlikti matavimus.
• Renkantis GPS įrangą būtina atkreipti dėmesį į GPS paklaidą.
• Iki tyrimo gamtoje siūlome mokiniams ištirti objektą „virtualiai”, numatyti galimą tyrimo
eigą, skirti laiko savo tyrimo įrankio (pvz., matlankio) kūrimui.
• Mokiniai dirbdami grupėse, pristatydami rezultatus jaučia didesnę atsakomybę už
atliekamo tyrimo kokybę, atsiranda poreikis pasidalyti rezultatais kuo įdomiau.
• Tyrimas galėtų būti vykdomas tokia seka: 1 pamoka – pasiruošimas, „virtualus” tyrimas, 2
pamoka – tyrimas gamtoje, 3 – duomenų apdorojimas skaičiuokle ir rezultatų pristatymas
pateikčių programa.
• Mokinių bendradarbiavimo aplinką lengviau organizuoti naudojant Google Apps aplinką.
Veiklos ir priemonės
Nr. Veikla Priemonė
1 Priežasčių žemėlapio sudarymas FreeMind PĮ http://freemind.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page
2 GPS įrangos naudojimo instrukcija
Google Apps
3 Reljefo sudarymas Sketchup įrankiu
Video: http://www.youtube.com/watch?v=PwHdSVqUCac
4 Tyrimų komandoms suformuoti naudotas įrankis
TeamUp http://teamup.aalto.fi/
http://freemind.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Pagehttp://freemind.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Pagehttp://www.youtube.com/watch?v=PwHdSVqUCachttp://www.youtube.com/watch?v=PwHdSVqUCachttp://teamup.aalto.fi/