5 de marzo de 2020

Los adolescentes de Massachusetts toman la delantera en el carbono incorporado

El equipo de robótica Brickwolves de The Waring School desarrolló un plan de estudios de calculadora de carbono para estudiantes para capacitar a los estudiantes con información sobre el carbono incorporado.

Charlie libra

por Charlie Pound (8º grado), miembro de Waring School Brickwolves, un equipo de jóvenes de 14 y 15 años que participan en el Primera liga de Lego (FLL) competencia mundial STEM

“Mientras estaba parado frente a la Casa del Estado de Massachusetts en Boston a las 11:30 a. m. de un viernes por la mañana, miré a mi alrededor a una gran multitud de estudiantes y otros jóvenes que sostenían carteles”. Así describió Olive Sauder, miembro de Waring School Brickwolves, la huelga climática estudiantil global del 20 de septiembre de 2019, que fue inspirada por la activista sueca Greta Thunberg.

Casi todos los miembros de nuestro equipo de robótica asistieron a la huelga climática y estábamos rodeados por dos tercios del alumnado de Waring School. Más de 6000 estudiantes de ideas afines de otras escuelas se unieron a nosotros y se tomaron un día libre para protestar por la inacción del gobierno sobre el cambio climático a nivel estatal y federal.

Miembros del equipo de Waring School Brickwolves en la huelga climática de Boston

Los discursos comenzaron y continuaron durante casi dos horas. Durante los discursos, a los Brickwolves que asistieron les llamó la atención que, aunque los oradores estaban claramente apasionados por el cambio climático, no enfatizaron los datos científicos o las soluciones específicas que habrían hecho que su caso para el cambio de políticas fuera más convincente. “Los oradores se enfocaron en las imágenes clásicas del cambio climático: transporte ineficiente y grandes fábricas, cuando en realidad, esos no son los principales contribuyentes al cambio climático”, dijo Olive. Por ejemplo, la creación y operación de edificios es responsable del 40% de todas las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en todo el mundo, pero los oradores de la huelga climática no lo mencionaron.

Si los estudiantes quieren presionar de manera efectiva al gobierno para que tome medidas con respecto al medio ambiente, deben poder usar hechos convincentes y el vocabulario correcto para garantizar que los adultos en posición de implementar cambios los escuchen. Nuestro equipo de robótica se dio cuenta de que podíamos empoderar a los jóvenes, brindándoles los datos y conocimientos específicos que necesitaban, a través de nuestro Proyecto de Innovación.

La creación y operación de edificios es responsable del 40% de todas las emisiones anuales de gases de efecto invernadero en todo el mundo, pero los oradores de la huelga climática no lo mencionaron.

La Waring School Brickwolves es una PRIMERA Liga Lego (FLL) equipo de robótica. FLL es la competición de robótica más grande del mundo, con 38.800 equipos y 310.400 participantes. Como parte de la competencia anual, cada equipo completa un Proyecto de Innovación relacionado con el tema de ese año.

El tema de este año es "City Shaper", en otras palabras, un enfoque en la planificación, los edificios y la construcción de la ciudad.

Al comienzo de la temporada, inspirados por la huelga mundial estudiantil por el clima, pensamos en términos un tanto vagos en hacer un proyecto City Shaper destinado a ayudar al medio ambiente. También nos inspiró el hecho de que nuestra escuela, Waring School en Beverly, Massachusetts, está construyendo un nuevo edificio diseñado para ser extremadamente eficiente en energía. Esto brindó una oportunidad perfecta para estudiar cómo los edificios impactan en el medio ambiente.

equipo de ladrillos

Nuestro equipo en los Campeonatos Estatales. De izquierda a derecha; Owen Cooper, Francis Schaefer (entrenador y profesor de física), Peter Hanna, Adam Madeja, Charlie Pound, Olive Sauder, Amelia Wyler, Chris Douglas, Collin Keegan, Sarah Carlson-Lier (entrenador y bibliotecaria escolar)

Nos enteramos de que nuestro edificio escolar planificado, que se espera que abra en diciembre de 2020, está diseñado para cumplir con un estándar de sostenibilidad llamado "Casa pasiva". Este estándar es el estándar de sustentabilidad más riguroso del mundo y requiere que el edificio use 9 veces menos energía que un edificio promedio. También requiere que el edificio esté virtualmente sellado para evitar la pérdida de calor. Nuestra escuela será la primera escuela secundaria en Nueva Inglaterra en tener un edificio escolar Passive House.

Estábamos entusiasmados con esta idea porque educaría a los estudiantes sobre las ideas generales del carbono incorporado, la construcción y los gases de efecto invernadero, al mismo tiempo que haría que el tema fuera personal y cercano al centrarse en las escuelas.

Con la ayuda de uno de nuestros profesores, contactamos al arquitecto que trabaja en nuestro nuevo edificio, Tim Lock, para poner en marcha nuestro proyecto. Tim es el arquitecto principal de OPAL, una empresa líder en casas pasivas para proyectos a escala comercial. Durante nuestra entrevista con Tim, le dijo a nuestro equipo que Passive House es el mejor estándar para reducir el carbono operativo de un edificio. Explicó que el carbono operativo es el carbono que emite un edificio debido a las luces, los electrodomésticos, la calefacción, la refrigeración y otros artículos eléctricos. Sin embargo, también señaló que Passive House no aborda el otro 50% del carbono emitido durante el ciclo de vida de una estructura, que se denomina carbono incorporado, las emisiones asociadas con la construcción de edificios, incluida la extracción, el transporte y la fabricación de materiales.

Una representación del nuevo edificio de viviendas pasivas en Waring School.

Tim Lock nos dijo que el carbono incorporado representa alrededor de 20% de emisiones globales anuales y que las empresas y los gobiernos lo ignoran en su mayoría porque es muy difícil de calcular y abordar. El carbono incorporado es difícil de medir, ya que requiere conocimientos avanzados y un software costoso para completar lo que se denomina Evaluación del ciclo de vida de todo el edificio (WBLCA). WBLCA es un complemento opcional para aplicaciones arquitectónicas populares, pero su uso puede resultar confuso y requiere conocimientos avanzados de arquitectura y diseño 3D. Sería un desafío para un estudiante de secundaria o preparatoria comprender el desafío de reducir el carbono incorporado mediante el uso de una herramienta de este tipo.

Hablamos con otro arquitecto que había estado diseñando escuelas durante 30 años. Nunca había oído hablar del carbono incorporado o del estándar Passive House.

Luego nos dimos cuenta de que el carbono incorporado es un tema nuevo e importante, pero también es prácticamente desconocido, incluso para algunos profesionales que trabajan en el campo. Nuestro Proyecto de Innovación podría ayudar a difundir la comprensión sobre el carbono incorporado a los estudiantes en los Estados Unidos y más allá.

codificación

Suzanne Strahl-Cooper y Charlie Pound trabajando juntos en la codificación de Student Carbon Calculator.

Decidimos codificar una calculadora que permitiera a los estudiantes determinar el carbono incorporado para sus escuelas. Llamamos a nuestra idea Student Carbon Calculator (SCC). Estábamos entusiasmados porque pensamos que nuestro proyecto podría educar a los estudiantes en general sobre el carbono incorporado, la construcción y los gases de efecto invernadero, al mismo tiempo que hacía que el problema fuera personal y cercano al centrarse en sus escuelas.

Imaginamos a los estudiantes caminando por su escuela, tomando medidas y viendo su escuela de una manera nueva. También queríamos que obtuvieran datos y números sobre el carbono incorporado de su escuela del SCC para empoderarlos con información cuando hablaran con los adultos sobre el tema. Finalmente, queríamos que la calculadora les diera a los estudiantes formas específicas de mejorar la huella de carbono de sus edificios escolares.

Con la ayuda de Suzanne Strahl-Cooper, una experta desarrolladora web que también es la madre de Owen, comenzamos a convertir nuestra idea en código. Necesitábamos integrar algunos datos clave, incluidos los valores de las emisiones de carbono incorporadas de los materiales de construcción típicos. Nos sentimos muy aliviados cuando los miembros del equipo Collin y Chris entraron corriendo en nuestro espacio de trabajo extasiados de haber encontrado el Base de datos del Inventario de Carbono y Energía (ICE), publicado por Circular Ecology, una organización de la Universidad de Bath en el Reino Unido.

Después de horas de buscar en la base de datos de ICE, encontramos los números que necesitábamos.

Utilizando los valores que encontramos en la base de datos de ICE, creamos un formulario que solicita a los estudiantes medidas específicas de su edificio escolar, como el área cuadrada del edificio, los perímetros de las habitaciones, los materiales y el grosor de las paredes. Codificamos una ecuación matemática compleja para calcular el carbono incorporado utilizando valores y números de la base de datos de ICE. Trabajamos largas horas aprendiendo a codificar en una sala de conferencias a veces fría, pero nos sentimos orgullosos cuando nuestras ideas comenzaron a transformarse en realidad y comprendimos las complejidades de cómo funcionaba el código detrás de los cálculos.

El código detrás de nuestra calculadora de carbono para estudiantes

Terminamos el SCC justo a tiempo para nuestro primer torneo FLL, el Torneo Clasificatorio de Revere. Ganamos el primer lugar en parte porque a los jueces les encantó nuestra aplicación de software: el SCC. Dijeron que nuestro proyecto era "súper robusto" y estaba "empoderando a otros". Ganar el torneo clasificatorio nos dio la oportunidad de competir en el campeonato estatal en Newton, Massachusetts, lo que significó que tuvimos que esforzarnos para mejorar nuestro proyecto.

En la semana entre los dos torneos, nos reunimos con Sam Hoyo, el director de ciencias del sistema escolar de Arlington. Ella nos ayudó a identificar cómo un plan de estudios basado en el SCC podría encajar en los Marcos de Educación de Massachusetts, las pautas para los cursos en las escuelas públicas de Massachusetts. Luego nos ayudó a elaborar el esquema de un plan de estudios de aprendizaje basado en proyectos de 30 días sobre el carbono incorporado utilizando nuestro SCC. Lo hicimos justo a tiempo para ir a Newton.

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Owen y Chris preparando nuestro robot en los campeonatos estatales. (Foto cortesía de LigerBots)

El día del Torneo Estatal fue emocionante pero intenso, y todos estábamos nerviosos. Felizmente, obtuvimos un récord mundial de 600 puntos en la parte del juego de robots de la competencia, nos fue muy bien en la evaluación del Proyecto de Innovación relacionada con el SCC, lo que resultó en que ganáramos la competencia y obtuviéramos el derecho de ir al FIRST World Championship. 29 de abril al 2 de mayo en Detroit.

Los jueces calificaron nuestro Proyecto de Innovación como “una solución innovadora que marcará la diferencia”.

Desde nuestra victoria en el Campeonato Estatal, hemos tenido casi cinco meses para prepararnos para el PRIMER Campeonato Mundial en Detroit, Worlds, por lo que sabíamos que teníamos tiempo para convertir nuestro esquema en un plan de estudios completo. Comenzamos el complicado (y tedioso) proceso de completar el formulario de 60 páginas para una clase de ciencia y tecnología de aprendizaje basado en proyectos.

Con la ayuda del director de la escuela de Arlington, Mike Hanna, quien también es el padre de Peter Hanna, determinamos cómo diseñar un plan de estudios de carbono incorporado más desarrollado en torno a nuestra calculadora. Sin embargo, casi no había recursos de donde sacar porque nadie más había hecho lo que estábamos tratando de hacer.

Por lo que sabemos, el carbono incorporado no ha sido una materia que se enseñe en las escuelas. Eso es emocionante, porque significa que probablemente seamos uno de los primeros en crear un plan de estudios sobre el tema.

Sin embargo, también es difícil porque hay pocos materiales sobre el carbono incorporado que sean adecuados para que los estudiantes los usen, tomen prestados o hagan referencia.

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Mike Hanna trabajando con Peter, Olive y Chris en la edición del plan de estudios.

Aproximadamente una semana después de que clasificáramos para Worlds, Andrew Himes, ex ejecutivo de Microsoft y especialista en programas del Carbon Leadership Forum, encontró un artículo en línea sobre nosotros en el Tiempos de Gloucester, un periódico local. Como activista apasionado por la reducción del carbono incorporado, Andrew se acercó a nosotros para felicitarnos y ofrecernos ayuda. Durante nuestra primera videoconferencia con Andrew, habló sobre la misión del Carbon Leadership Forum para reducir drásticamente el carbono incorporado a través de la investigación, la educación y la acción. Apoyó mucho nuestro plan de estudios y se ofreció a leerlo cuando estuviera listo.

Después de muchas horas de arduo trabajo, enviamos el primer borrador de nuestro plan de estudios para que Mike Hanna lo criticara, y le pedimos a uno de los maestros de Waring School que ejecutara una versión resumida de nuestro plan de estudios en su clase de ciencias de octavo grado. ¡Pensamos que sería mejor probarlo!

Fue una experiencia increíble ver a mis compañeros de equipo enseñar un tema del que sabían tanto y para el que habían pasado tantas horas preparándose. Estaba muy orgulloso de ellos.

Soy el único estudiante de octavo grado en nuestro equipo de FLL, así que estaba emocionado pero nervioso de ser un estudiante en una clase para la que había ayudado a crear el plan de estudios. También sabía que sería un poco extraño, porque el maestro invitó a algunos de mis compañeros de equipo a enseñar la clase.

Se me prohibió responder preguntas durante las primeras clases porque había ayudado a crear las preguntas. Entonces, sentado en silencio, disfruté viendo a toda la clase comenzar a comprender el carbono incorporado y usar el SCC. Vi que nuestro arduo trabajo valió la pena cuando el primer grupo de estudiantes aprendió sobre este importante tema.

Chris Douglas, uno de mis compañeros de equipo que ayudó a impartir la clase, dijo: “Después de hacer todo este trabajo para crear un plan de estudios, fue realmente sorprendente ver que pasó de ser algo teórico a ser realmente utilizado para ayudar a educar a los estudiantes e impactarlos de manera positiva. . La perspectiva de enseñar un curso a personas que conoces que son menos de un año más jóvenes que tú parecía bastante absurda al principio, especialmente porque nunca antes había enseñado”.

El profesor de ciencias cuya clase usó el SCC dijo que “Me pareció increíble ver a los estudiantes del equipo pasar de la investigación a la enseñanza. Vi su experiencia, conocimiento y confianza; simplemente muestra que cuando los niños estudian profundamente algo, pueden tener una experiencia real. Fue divertido ver a Chris y Olive negociar siendo expertos siendo solo un año mayores”. Matt, un compañero de estudios en mi clase de ciencias, dijo: "El SCC es un gran programa que ayudará a las personas a aprender sobre el carbono incorporado".

Después de que se evaluó el SCC en mi clase de ciencias, los estudiantes y el maestro nos brindaron comentarios valiosos sobre cómo mejorar el SCC y el plan de estudios. Por ejemplo, vieron que nos habíamos olvidado de incluir el carbono incorporado de los cimientos de un edificio. ¡También encontraron muchas faltas de ortografía!

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Chris Douglas y Olive Sauder, miembros de Waring School Brickwolves, enseñan la versión de diez días de nuestro plan de estudios.

Actualmente, estamos trabajando con otra escuela en Arlington para ver si están dispuestos a ejecutar nuestro plan de estudios de 30 días en clases de ciencias. Esperamos presentarles nuestras ideas en las próximas semanas.

Andrew Himes y Kate Simonen no solo nos brindaron recursos valiosos para nuestro plan de estudios y nos presentaron muchos conceptos nuevos, sino que también están considerando alojar nuestro plan de estudios en el sitio web de CLF. Esto permitiría que personas de todo el mundo vieran nuestro trabajo y extendería el uso de nuestra calculadora más allá de lo que jamás habíamos imaginado. Sin esa ayuda de la CLF, nuestro proyecto solo incluiría las competencias de robótica, que finalizan después de este año. Con suerte, con la ayuda de CLF, podremos difundir nuestro plan de estudios por todo el país, y tal vez incluso más allá, para que pueda usarse durante muchos años.

Esperamos que la próxima vez que los miembros de nuestro equipo asistan a una huelga climática, veremos estudiantes que han tomado nuestro curso y están empoderados por lo que han aprendido sobre el cambio climático y, en particular, el papel importante, pero subestimado, del carbono incorporado. Esperamos escucharlos hablar armados con datos e información específicos para que los adultos se vean obligados a escuchar.

El Carbon Leadership Forum está revisando nuestro plan de estudios para su posible publicación en el sitio web de CLF. Para obtener más información sobre nuestro equipo, visite el sitio web de nuestro equipo y el sitio web de nuestra escuela.

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