Mrz 5, 2020

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

Charlie Pound

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.

Das Erstellen und Betreiben von Gebäuden ist für 40% aller jährlichen weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, aber die Sprecher des Klimastreiks haben dies nicht erwähnt.

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.

Das diesjährige Thema lautet „City Shaper“, dh ein Schwerpunkt liegt auf Stadtplanung, Gebäuden und Bauarbeiten.

Zu Beginn der Saison haben wir, inspiriert vom globalen Studentenklimastreik, etwas vage darüber nachgedacht, ein City Shaper-Projekt durchzuführen, das der Umwelt helfen soll. Wir waren auch von der Tatsache inspiriert, dass unsere Schule, die Waring School in Beverly, Massachusetts, ein neues Gebäude errichtet, das äußerst energieeffizient ist. Dies bot die perfekte Gelegenheit zu untersuchen, wie sich Gebäude auf die Umwelt auswirken.

Brickwolves Team

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.

Wir waren von dieser Idee begeistert, weil sie die Schüler über allgemeine Vorstellungen von Kohlenstoff, Bauwesen und Treibhausgasen aufklären und das Thema durch die Konzentration auf Schulen persönlich und nah an ihrem Zuhause gestalten würde.

Mit Hilfe eines unserer Lehrer haben wir den Architekten, der an unserem neuen Gebäude arbeitet, Tim Lock, kontaktiert, um unser Projekt zu starten. Tim ist der Hauptarchitekt bei OPAL, einem führenden Passivhausunternehmen für kommerzielle Projekte. Während unseres Interviews mit Tim sagte er unserem Team, dass Passivhaus der beste Standard ist, um den betrieblichen Kohlenstoff eines Gebäudes zu senken. Er erklärte, dass betrieblicher Kohlenstoff der Kohlenstoff ist, den ein Gebäude aufgrund von Licht, Geräten, Heizung, Kühlung und anderen elektrischen Gegenständen emittiert. Er wies jedoch auch darauf hin, dass das Passivhaus nicht die anderen 50% des Kohlenstoffs behandelt, der über den Lebenszyklus einer Struktur emittiert wird, die als verkörperter Kohlenstoff bezeichnet wird, die Emissionen, die mit dem Hochbau verbunden sind, einschließlich der Gewinnung, des Transports und der Herstellung von Materialien.

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.

Wir sprachen mit einem anderen Architekten, der seit 30 Jahren Schulen entwirft. Er hatte noch nie von verkörpertem Kohlenstoff oder dem Passivhausstandard gehört.

Wir haben dann erkannt, dass verkörperter Kohlenstoff ein neues und wichtiges Thema ist, aber auch für einige Fachleute auf diesem Gebiet praktisch unbekannt ist. Unser Innovationsprojekt könnte dazu beitragen, das Verständnis für verkörperten Kohlenstoff bei Studenten in den USA und darüber hinaus zu verbreiten.

Codierung

Suzanne Strahl-Cooper und Charlie Pound arbeiten gemeinsam an der Codierung des Student Carbon Calculator.

Wir haben uns entschlossen, einen Taschenrechner zu codieren, mit dem die Schüler den Kohlenstoffgehalt ihrer Schulen bestimmen können. Wir haben unsere Idee den Student Carbon Calculator (SCC) genannt. Wir waren begeistert, weil wir dachten, unser Projekt könnte die Schüler allgemein über verkörperte Kohlenstoff-, Bau- und Treibhausgase aufklären und gleichzeitig das Thema persönlich und nah an ihrem Zuhause gestalten, indem wir uns auf ihre Schulen konzentrieren.

Wir stellten uns vor, wie Schüler in ihrer Schule herumlaufen, Messungen vornehmen und ihre Schule auf eine neue Art und Weise sehen. Wir wollten auch, dass sie vom SCC Daten und Zahlen über den Kohlenstoffgehalt ihrer Schule erhalten, um sie mit Informationen zu versorgen, wenn sie mit Erwachsenen über das Problem sprechen. Schließlich wollten wir, dass der Taschenrechner den Schülern spezifische Möglichkeiten zur Verbesserung des CO2-Fußabdrucks ihrer Schulgebäude bietet.

Mit Hilfe von Suzanne Strahl-Cooper, einer erfahrenen Webentwicklerin, die auch Owens Mutter ist, haben wir begonnen, unsere Idee in die Realität umzusetzen. Wir mussten einige Schlüsseldaten integrieren, einschließlich der Werte für die Kohlenstoffemissionen typischer Baumaterialien. Wir waren sehr erleichtert, als die Teammitglieder Collin und Chris begeistert in unseren Arbeitsbereich rannten, dass sie das gefunden hatten 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 der Woche zwischen den beiden Turnieren trafen wir uns mit Sam Hoyo, dem Wissenschaftsdirektor des Arlington-Schulsystems. Sie half uns herauszufinden, wie ein auf dem SCC basierender Lehrplan in die Massachusetts Education Frameworks, die Richtlinien für Kurse an öffentlichen Schulen in Massachusetts, passen könnte. Sie half uns dann bei der Erstellung des Entwurfs für ein 30-tägiges projektbasiertes Lerncurriculum für verkörperten Kohlenstoff mithilfe unseres SCC. Wir haben es gerade rechtzeitig geschafft, um nach Newton zu fahren.

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Owen und Chris bereiten unseren Roboter bei den Staatsmeisterschaften vor. (Foto mit freundlicher Genehmigung der LigerBots)

Der Tag des Staatsturniers war aufregend, aber intensiv, und wir waren alle nervös. Glücklicherweise haben wir im Roboterspiel-Teil des Wettbewerbs einen Weltrekord von 600 Punkten erzielt und uns im Rahmen des Innovationsprojekts in Bezug auf den SCC sehr gut geschlagen, was dazu führte, dass wir den Wettbewerb gewannen und das Recht erhielten, an der ERSTEN Weltmeisterschaft teilzunehmen 29. April - 2. Mai in Detroit.

Die Jury bezeichnete unser Innovationsprojekt als „eine innovative Lösung, die etwas bewirken wird“.

Seit unserem Sieg bei der Staatsmeisterschaft hatten wir fast fünf Monate Zeit, um uns auf die ERSTE Weltmeisterschaft in Detroit, Worlds, vorzubereiten. Wir wussten also, dass wir Zeit hatten, unsere Umrisse in einen vollständig ausgearbeiteten Lehrplan umzuwandeln. Wir haben den aufwändigen (und langwierigen) Prozess des Ausfüllens des 60-seitigen Formulars für einen projektbasierten Lernkurs für Technik und Wissenschaft begonnen.

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.

Soweit wir das beurteilen können, war verkörperter Kohlenstoff kein Fach, das die Schulen unterrichten. Das ist aufregend, denn es bedeutet, dass wir wahrscheinlich einer der Ersten sind, die einen Lehrplan zu diesem Thema erstellen.

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.

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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.

Nach vielen Stunden harter Arbeit schickten wir den ersten Entwurf unseres Lehrplans zur Kritik durch Mike Hanna und baten einen der Lehrer der Waring School, eine komprimierte Version unseres Lehrplans in seiner naturwissenschaftlichen Klasse der 8. Klasse zu erstellen. Wir dachten, wir sollten es besser testen!

Es war eine unglaubliche Erfahrung zu sehen, wie meine Teamkollegen ein Fach unterrichteten, über das sie so viel wussten und auf das sie sich so viele Stunden vorbereitet hatten. Ich war sehr stolz auf sie.

Ich bin der einzige Achtklässler in unserem FLL-Team, daher war ich aufgeregt, aber nervös, Schüler in einer Klasse zu sein, für die ich bei der Erstellung des Lehrplans mitgewirkt hatte. Ich wusste, dass es auch ein bisschen seltsam sein würde, weil der Lehrer einige meiner Teamkollegen einlud, die Klasse zu unterrichten.

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.

Chris Douglas, einer meiner Teamkollegen, der die Klasse unterrichtete, sagte: „Nachdem ich all diese Arbeit in die Erstellung eines Lehrplans gesteckt hatte, war es wirklich erstaunlich zu sehen, dass es von etwas Theoretischem zu einer tatsächlichen Verwendung überging, um die Schüler zu erziehen und sie positiv zu beeinflussen . Die Aussicht, Menschen, die weniger als ein Jahr jünger sind als Sie, einen Kurs zu geben, schien zunächst ziemlich absurd, zumal ich noch nie zuvor unterrichtet hatte. “

Der Lehrer für Naturwissenschaften, dessen Klasse das SCC verwendete, sagte: „Ich fand es erstaunlich, dass die Schüler im Team von der Forschung zur Lehre übergingen. Ich sah ihr Fachwissen, ihr Wissen und ihr Vertrauen. es zeigt nur, dass Kinder, wenn sie etwas gründlich studieren, echtes Fachwissen haben können. Es hat Spaß gemacht zu sehen, wie Chris und Olive als Experten verhandeln und gleichzeitig nur ein Jahr älter sind. “ Matt, ein Kommilitone in meinem naturwissenschaftlichen Unterricht, sagte: „Der SCC ist ein großartiges Programm, mit dem Menschen etwas über verkörperten Kohlenstoff lernen können.“

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!

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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.

Wir hoffen, dass unsere Teammitglieder das nächste Mal, wenn sie an einem Klimastreik teilnehmen, Studenten sehen, die unseren Kurs besucht haben und durch das, was sie über den Klimawandel und insbesondere die wichtige, aber unterschätzte Rolle von verkörpertem Kohlenstoff gelernt haben, gestärkt werden. Wir hoffen, sie mit bestimmten Daten und Informationen bewaffnet sprechen zu hören, damit Erwachsene gezwungen sind, zuzuhören.

Das Carbon Leadership Forum überprüft derzeit unseren Lehrplan auf mögliche Veröffentlichungen auf der CLF-Website. Um mehr über unser Team zu erfahren, besuchen Sie die Website unseres Teams und die Website unserer Schule.

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