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/