Teenager aus Massachusetts übernehmen die Führung bei verkörpertem Kohlenstoff

Das Brickwolves Robotics Team der Waring School entwickelte ein Curriculum für Schüler-Kohlenstoffrechner, um die Schüler mit Informationen über verkörperten Kohlenstoff zu versorgen

von Charlie Pound (8. Klasse), Mitglied der Waring School Brickwolves, einem Team von 14- und 15-Jährigen, die an der Erste Lego League (FLL) globaler STEM-Wettbewerb

"Als ich an einem Freitagmorgen um 11:30 Uhr vor dem Massachusetts State House in Boston stand, sah ich mich nach einer großen Menge von Studenten und anderen jungen Leuten um, die Schilder hielten." So beschrieb Olive Sauder, Mitglied der Waring School Brickwolves, den globalen Studentenklimastreik am 20. September 2019, der von der schwedischen Aktivistin Greta Thunberg inspiriert wurde.

Fast jedes Mitglied unseres Roboterteams nahm am Klimastreik teil, und wir waren von zwei Dritteln der Studentenschaft der Waring School umgeben. Über 6.000 gleichgesinnte Schüler anderer Schulen nahmen an unserem Tag teil, um gegen die Untätigkeit der Regierung gegen den Klimawandel auf Landes- und Bundesebene zu protestieren.

Mitglieder des Brickwolves-Teams der Waring School beim Boston Climate Strike

Die Reden begannen und dauerten fast zwei Stunden. Während der Reden fiel den anwesenden Brickwolves auf, dass die Redner zwar eindeutig eine Leidenschaft für den Klimawandel hatten, jedoch keine wissenschaftlichen Daten oder spezifischen Lösungen hervorhoben, die ihre Argumente für eine Änderung der Politik überzeugender gemacht hätten. "Die Redner konzentrierten sich auf klassische Bilder des Klimawandels: ineffiziente Transportmittel und große Fabriken, während diese in Wirklichkeit nicht die größten Beiträge zum Klimawandel leisten", sagte Olive. Zum Beispiel ist das Erstellen und Betreiben von Gebäuden für 40% aller jährlichen weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, aber die Sprecher des Klimastreiks haben dies nicht erwähnt.

Wenn Schüler sich effektiv bei der Regierung dafür einsetzen möchten, dass Maßnahmen in Bezug auf die Umwelt ergriffen werden, müssen sie in der Lage sein, überzeugende Fakten und das richtige Vokabular zu verwenden, um sicherzustellen, dass Erwachsene, die in der Lage sind, Änderungen umzusetzen, ihnen zuhören. Unser Roboterteam erkannte, dass wir durch unser Innovationsprojekt die Jugend stärken und ihnen die spezifischen Daten und Kenntnisse vermitteln können, die sie benötigen.

Die Waring School Brickwolves ist eine ERSTE Lego League (FLL) Roboterteam. FLL ist mit 38.800 Teams und 310.400 Teilnehmern der größte Robotikwettbewerb der Welt. Im Rahmen des jährlichen Wettbewerbs schließt jedes Team ein Innovationsprojekt zum diesjährigen Thema ab.

At the start of the season, inspired by the global student climate strike, we thought in somewhat vague terms about doing a City Shaper project aimed at helping the environment. We were also inspired by the fact that our school, the Waring School in Beverly, Massachusetts, is constructing a new building designed to be extremely energy efficient. This provided a perfect opportunity to study how buildings impact the environment.

Unser Team bei den Landesmeisterschaften. Von links nach rechts; Owen Cooper, Francis Schaefer (Trainer und Physiklehrer), Peter Hanna, Adam Madeja, Charlie Pound, Olivensauder, Amelia Wyler, Chris Douglas, Collin Keegan, Sarah Carlson-Lier (Trainer und Schulbibliothekar)

Wir haben erfahren, dass unser geplantes Schulgebäude, das voraussichtlich im Dezember 2020 eröffnet wird, einem Nachhaltigkeitsstandard namens „Passivhaus“ entspricht. Dieser Standard ist der strengste Nachhaltigkeitsstandard der Welt und erfordert, dass das Gebäude neunmal weniger Energie verbraucht als ein durchschnittliches Gebäude. Außerdem muss das Gebäude praktisch versiegelt sein, um Wärmeverluste zu vermeiden. Unsere Schule wird die erste High School in Neuengland sein, die ein Passivhaus-Schulgebäude hat.

With the help of one of our teachers, we contacted the architect working on our new building, Tim Lock, to jump start our project. Tim is the principal architect at OPAL, a leading Passive House firm for commercial-scale projects. During our interview with Tim, he told our team that Passive House is the best standard to lower the operational carbon of a building. He explained that operational carbon is the carbon that a building emits due to lights, appliances, heating, cooling, and other electric items. However, he also pointed out that Passive House doesn’t address the other 50% of the carbon emitted over the life cycle of a structure, which is called embodied carbon, the emissions associated with building construction, including extracting, transporting, and manufacturing materials.

Eine Darstellung des neuen Passivhausgebäudes der Waring School.

Tim Lock sagte uns, dass verkörperter Kohlenstoff jährlich etwa 201 TP1T der globalen Emissionen verursacht und von Unternehmen und Regierungen größtenteils ignoriert wird, weil es so schwierig zu berechnen und zu adressieren ist. Verkörperter Kohlenstoff ist schwer zu messen, da für die Durchführung einer so genannten WBLCA (Whole Building Life Cycle Assessment) fortgeschrittenes Wissen und teure Software erforderlich sind. WBLCA ist ein optionales Add-On zu gängigen Architekturanwendungen, kann jedoch verwirrend sein und erfordert fortgeschrittene Kenntnisse in Architektur und 3D-Design. Für einen Schüler der Mittel- oder Oberstufe wäre es eine Herausforderung, die Herausforderung zu verstehen, den verkörperten Kohlenstoff mithilfe eines solchen Tools zu reduzieren.

We imagined students walking around their school, taking measurements, and seeing their school in a new way. We also wanted them to obtain data and numbers about their school’s embodied carbon from the SCC to empower them with information when they spoke to adults about the issue. Finally, we wanted the calculator to give students specific ways to improve the carbon footprint of their school buildings.

With the help of Suzanne Strahl-Cooper, an expert web developer who is also Owen’s mom, we began to code our idea into reality. We needed to integrate some key data, including values for embodied carbon emissions of typical building materials. We were very relieved when team members Collin and Chris came running into our work space ecstatic that they had found the Inventar der Datenbank für Kohlenstoff und Energie (ICE), herausgegeben von Circular Ecology, einer Organisation an der University of Bath in Großbritannien.

Nach stundenlangem Durchsuchen der ICE-Datenbank fanden wir die benötigten Nummern.

Unter Verwendung der in der ICE-Datenbank gefundenen Werte haben wir ein Formular erstellt, in dem die Schüler nach bestimmten Maßen ihres Schulgebäudes gefragt wurden, z. B. nach der quadratischen Fläche des Gebäudes, dem Raumumfang, den Materialien und der Wandstärke. Wir haben eine komplexe mathematische Gleichung codiert, um den verkörperten Kohlenstoff unter Verwendung von Werten und Zahlen aus der ICE-Datenbank zu berechnen. Wir haben viele Stunden lang in einem manchmal kühlen Konferenzraum das Codieren gelernt, waren aber stolz, als sich unsere Ideen in die Realität umsetzten und wir die Feinheiten der Funktionsweise des Codes hinter den Berechnungen verstanden haben.

Der Code hinter unserem Student Carbon Calculator

Wir haben den SCC pünktlich zu unserem ersten FLL-Turnier, dem Revere Qualifying Tournament, fertiggestellt. Wir haben den ersten Platz gewonnen, auch weil die Juroren unsere Softwareanwendung - den SCC - geliebt haben. Sie sagten, unser Projekt sei "super robust" und "befähige andere". Der Gewinn des Qualifikationsturniers gab uns die Möglichkeit, am staatlichen Meisterschaftswettbewerb in Newton, Massachusetts, teilzunehmen, was bedeutete, dass wir uns bemühen mussten, unser Projekt zu verbessern.

In the week between the two tournaments, we met with Sam Hoyo, the director of sciences for the Arlington school system. She helped us identify how a curriculum based on the SCC might fit into the Massachusetts Education Frameworks, the guidelines for courses in Massachusetts’ public schools. She then helped us craft the outline for a 30-day Project Based Learning curriculum on embodied carbon using our SCC. We got it done just in time to head off to Newton.

Mit Hilfe des Schulleiters von Arlington, Mike Hanna, der auch Peter Hannas Vater ist, haben wir festgelegt, wie ein besser entwickelter Lehrplan für Kohlenstoff um unseren Taschenrechner herum entworfen werden soll. Es gab jedoch fast keine Ressourcen, aus denen man ziehen konnte, weil niemand anderes getan hatte, was wir versuchten zu tun.

Es ist jedoch auch schwierig, da es nur wenige Materialien zu verkörpertem Kohlenstoff gibt, die für Schüler geeignet sind, um sie zu verwenden, auszuleihen oder zu referenzieren.

Mike Hanna arbeitet mit Peter, Olive und Chris an der Bearbeitung des Lehrplans.

Ungefähr eine Woche nach unserer Qualifikation für Worlds fand Andrew Himes, ehemaliger Microsoft-Manager und Programmspezialist für das Carbon Leadership Forum, einen Online-Artikel über uns in der Gloucester Times, eine lokale Zeitung. Als Aktivist, der sich leidenschaftlich für die Reduzierung von verkörpertem Kohlenstoff einsetzt, hat Andrew sich an uns gewandt, um seine Glückwünsche und sein Hilfsangebot auszusprechen. Während unserer ersten Videokonferenz mit Andrew sprach er über die Mission des Carbon Leadership Forum, verkörperten Kohlenstoff durch Forschung, Bildung und Maßnahmen drastisch zu reduzieren. Er unterstützte unseren Lehrplan sehr und bot an, ihn zu lesen, wenn er fertig war.

After many hours of hard work, we sent the first draft of our curriculum off to be critiqued by Mike Hanna, and we asked one of the teachers at the Waring School to run a condensed version of our curriculum in his 8th-grade science class. We thought we had better test it out!

Es war mir verboten, Fragen für die ersten paar Klassen zu beantworten, weil ich bei der Erstellung der Fragen geholfen hatte. Ich saß ruhig da und genoss es zu sehen, wie die ganze Klasse begann, verkörperten Kohlenstoff zu verstehen und den SCC zu verwenden. Ich sah, dass sich unsere harte Arbeit auszahlt, als die erste Gruppe von Studenten dieses wichtige Thema kennenlernte.

Nachdem der SCC in meinem naturwissenschaftlichen Unterricht getestet wurde, gaben uns die Schüler und der Lehrer wertvolles Feedback, wie der SCC und der Lehrplan verbessert werden können. Zum Beispiel sahen sie, dass wir vergessen hatten, den verkörperten Kohlenstoff des Fundaments eines Gebäudes einzubeziehen. Sie fanden auch viele Rechtschreibfehler!

Chris Douglas und Olive Sauder, Mitglieder der Waring School Brickwolves, unterrichten die zehntägige Version unseres Lehrplans.

Derzeit arbeiten wir mit einer anderen Schule in Arlington zusammen, um zu prüfen, ob sie bereit sind, unseren 30-Tage-Lehrplan im naturwissenschaftlichen Unterricht durchzuführen. Wir hoffen, ihnen in den nächsten Wochen unsere Ideen vorstellen zu können.

Andrew Himes und Kate Simonen haben uns nicht nur wertvolle Ressourcen für unseren Lehrplan zur Verfügung gestellt und uns viele neue Konzepte vorgestellt, sondern sie erwägen auch, unseren Lehrplan auf der CLF-Website zu hosten. Dies würde es Menschen auf der ganzen Welt ermöglichen, unsere Arbeit zu sehen, und die Verwendung unseres Taschenrechners weiter verbreiten, als wir es uns jemals vorgestellt hatten. Ohne diese Hilfe des CLF würde unser Projekt nur die Robotikwettbewerbe umfassen, die nach diesem Jahr enden. Mit der Hilfe von CLF können wir unseren Lehrplan hoffentlich im ganzen Land und vielleicht sogar darüber hinaus verbreiten, sodass er viele Jahre lang verwendet werden kann.