Gli adolescenti del Massachusetts prendono l'iniziativa di Embodied Carbon

Il Brickwolves Robotics Team della Waring School ha sviluppato un programma di studi per la calcolatrice del carbonio degli studenti per fornire agli studenti informazioni sul carbonio incarnato

Charlie Pound

di Charlie Pound (8a media), membro della Waring School Brickwolves, un team di ragazzi di 14 e 15 anni che partecipano al Prima Lego League (FLL) competizione globale STEM

"Mentre mi trovavo fuori dalla Massachusetts State House a Boston alle 11:30 di venerdì mattina, ho guardato intorno a una grande folla di studenti e altri giovani con i cartelli." È così che Olive Sauder, membro della Waring School Brickwolves, ha descritto lo sciopero studentesco globale per il clima il 20 settembre 2019, ispirato dall'attivista svedese Greta Thunberg.

Quasi tutti i membri del nostro team di robotica hanno partecipato allo sciopero per il clima e siamo stati circondati da due terzi del corpo studentesco della Waring School. Oltre 6.000 studenti con idee simili di altre scuole si sono uniti a noi, prendendosi un giorno libero per protestare contro l'inazione del governo sul cambiamento climatico a livello statale e federale.

Waring School Brickwolves membri del team al Boston Climate Strike

I discorsi sono iniziati e si sono protratti per quasi due ore. Durante i discorsi, i Brickwolves presenti sono rimasti colpiti dal fatto che, sebbene i relatori fossero chiaramente appassionati del cambiamento climatico, non hanno enfatizzato i dati scientifici o soluzioni specifiche che avrebbero reso più convincente la loro tesi a favore del cambiamento politico. "I relatori si sono concentrati sulle immagini classiche del cambiamento climatico: trasporti inefficienti e grandi fabbriche, mentre in realtà non sono quelli che contribuiscono maggiormente al cambiamento climatico", ha affermato Olive. Ad esempio, la creazione e la gestione di edifici è responsabile di 40% di tutte le emissioni mondiali annuali di gas a effetto serra, ma i relatori dello sciopero per il clima non ne hanno parlato.

Se gli studenti vogliono esercitare efficacemente pressioni sul governo affinché intervenga in materia ambientale, devono essere in grado di utilizzare fatti convincenti e il giusto vocabolario per garantire che gli adulti in grado di attuare i cambiamenti li ascoltino. Il nostro team di robotica ha capito che potevamo responsabilizzare i giovani, fornendo loro i dati e le conoscenze specifici di cui hanno bisogno, attraverso il nostro progetto di innovazione.

La creazione e la gestione degli edifici è responsabile di 40% di tutte le emissioni mondiali annuali di gas serra, ma i relatori dello sciopero per il clima non ne hanno parlato.

La Waring School Brickwolves è un file PRIMO Lego League (FLL) team di robotica. FLL è la più grande competizione di robotica al mondo, con 38.800 squadre e 310.400 partecipanti. Nell'ambito della competizione annuale, ogni squadra completa un progetto di innovazione relativo al tema di quell'anno.

Il tema di quest'anno è "City Shaper", in altre parole, un focus su pianificazione urbana, edifici e costruzioni.

All'inizio della stagione, ispirati dallo sciopero studentesco globale per il clima, abbiamo pensato in termini un po 'vaghi di realizzare un progetto City Shaper volto ad aiutare l'ambiente. Siamo stati anche ispirati dal fatto che la nostra scuola, la Waring School di Beverly, Massachusetts, sta costruendo un nuovo edificio progettato per essere estremamente efficiente dal punto di vista energetico. Ciò ha fornito un'opportunità perfetta per studiare l'impatto degli edifici sull'ambiente.

La nostra squadra ai Campionati di Stato. Da sinistra a destra; Owen Cooper, Francis Schaefer (allenatore e insegnante di fisica), Peter Hanna, Adam Madeja, Charlie Pound, Olive Sauder, Amelia Wyler, Chris Douglas, Collin Keegan, Sarah Carlson-Lier (allenatore e bibliotecario scolastico)

Abbiamo appreso che il nostro edificio scolastico programmato, che dovrebbe aprire nel dicembre del 2020, è progettato per soddisfare uno standard di sostenibilità chiamato "Passive House". Questo standard è lo standard di sostenibilità più rigoroso al mondo e richiede che l'edificio utilizzi 9 volte meno energia rispetto a un edificio medio. Richiede inoltre che l'edificio sia virtualmente sigillato per evitare perdite di calore. La nostra scuola sarà la prima scuola superiore del New England ad avere un edificio scolastico Passive House.

Eravamo entusiasti di questa idea perché avrebbe educato gli studenti sulle idee generali di carbonio incarnato, costruzione e gas a effetto serra, rendendo il problema personale e vicino a casa concentrandosi sulle scuole.

Con l'aiuto di uno dei nostri insegnanti, abbiamo contattato l'architetto che lavora al nostro nuovo edificio, Tim Lock, per avviare il nostro progetto. Tim è l'architetto principale di OPAL, uno dei principali studi di Passive House per progetti su scala commerciale. Durante la nostra intervista con Tim, ha detto al nostro team che la Passivhaus è lo standard migliore per abbassare il carbonio operativo di un edificio. Ha spiegato che il carbonio operativo è il carbonio emesso da un edificio a causa di luci, elettrodomestici, riscaldamento, raffreddamento e altri elementi elettrici. Tuttavia, ha anche sottolineato che Passive House non affronta gli altri 50% del carbonio emesso durante il ciclo di vita di una struttura, che è chiamato carbonio incorporato, le emissioni associate alla costruzione di edifici, inclusi l'estrazione, il trasporto e la produzione di materiali.

Un rendering del New Passive House Building presso la Waring School.

Tim Lock ci ha detto che il carbonio incarnato rappresenta circa 20% delle emissioni globali ogni anno ed è per lo più ignorato da aziende e governi perché è così difficile da calcolare e affrontare. Il carbonio incorporato è difficile da misurare poiché richiede conoscenze avanzate e software costoso per completare ciò che viene chiamato Whole Building Life Cycle Assessment (WBLCA). WBLCA è un componente aggiuntivo opzionale per le applicazioni architettoniche più diffuse, ma può creare confusione e richiede una conoscenza avanzata dell'architettura e del design 3-D. Sarebbe difficile per uno studente delle scuole medie o superiori comprendere la sfida di ridurre il carbonio incarnato utilizzando uno strumento del genere.

Abbiamo parlato con un altro architetto che progetta scuole da 30 anni. Non aveva mai sentito parlare del carbonio incarnato o dello standard Passivhaus.

Ci siamo quindi resi conto che il carbonio incarnato è una questione nuova e importante, ma anche virtualmente sconosciuta, anche ad alcuni professionisti che lavorano nel settore. Il nostro progetto di innovazione potrebbe aiutare a diffondere la comprensione del carbonio incorporato agli studenti negli Stati Uniti e oltre.

Suzanne Strahl-Cooper e Charlie Pound lavorano insieme alla codifica dello Student Carbon Calculator.

Abbiamo deciso di codificare un calcolatore che permettesse agli studenti di determinare il carbonio incarnato per le loro scuole. Abbiamo chiamato la nostra idea Student Carbon Calculator (SCC). Eravamo entusiasti perché pensavamo che il nostro progetto potesse istruire gli studenti in generale sul carbonio incarnato, l'edilizia e i gas a effetto serra, rendendo il problema personale e vicino a casa concentrandosi sulle loro scuole.

Abbiamo immaginato gli studenti che passeggiavano per la scuola, prendevano le misure e vedevano la loro scuola in un modo nuovo. Volevamo anche che ottenessero dati e numeri sul carbonio incarnato dalla loro scuola dall'SCC per fornire loro informazioni quando parlavano con gli adulti del problema. Infine, volevamo che il calcolatore fornisse agli studenti modi specifici per migliorare l'impronta di carbonio dei loro edifici scolastici.

Con l'aiuto di Suzanne Strahl-Cooper, una sviluppatrice web esperta che è anche la mamma di Owen, abbiamo iniziato a codificare la nostra idea in realtà. Avevamo bisogno di integrare alcuni dati chiave, inclusi i valori per le emissioni di carbonio incorporate dei tipici materiali da costruzione. Siamo stati molto sollevati quando i membri del team Collin e Chris sono entrati di corsa nel nostro spazio di lavoro estasiati di aver trovato il file Database Inventory of Carbon and Energy (ICE), pubblicato da Circular Ecology, un'organizzazione dell'Università di Bath nel Regno Unito.

Dopo ore di ricerca nel database ICE, abbiamo trovato i numeri di cui avevamo bisogno.

Utilizzando i valori trovati nel database ICE, abbiamo creato un modulo chiedendo agli studenti misurazioni specifiche del loro edificio scolastico, come l'area quadrata dell'edificio, i perimetri delle stanze, i materiali e lo spessore delle pareti. Abbiamo codificato un'equazione matematica complessa per calcolare il carbonio incarnato utilizzando valori e numeri dal database ICE. Abbiamo lavorato molte ore imparando a programmare in una sala riunioni a volte gelida, ma ci siamo sentiti orgogliosi quando le nostre idee hanno iniziato a trasformarsi in realtà e abbiamo capito le complessità di come funzionava il codice dietro i calcoli.

Il codice alla base del nostro Student Carbon Calculator

Abbiamo terminato l'SCC giusto in tempo per il nostro primo torneo FLL, il Revere Qualifying Tournament. Abbiamo vinto il primo posto in parte perché i giudici adoravano la nostra applicazione software: SCC. Hanno detto che il nostro progetto era "super robusto" e "responsabilizzare gli altri". Vincere il torneo di qualificazione ci ha dato la possibilità di competere al campionato statale di Newton, Massachusetts, il che significava che dovevamo lottare per migliorare il nostro progetto.

Nella settimana tra i due tornei, abbiamo incontrato Sam Hoyo, il direttore delle scienze per il sistema scolastico di Arlington. Ci ha aiutato a identificare come un curriculum basato sulla SCC potrebbe adattarsi ai Massachusetts Education Frameworks, le linee guida per i corsi nelle scuole pubbliche del Massachusetts. Poi ci ha aiutato a creare lo schema per un programma di apprendimento basato su progetti di 30 giorni sul carbonio incorporato utilizzando il nostro SCC. Ce l'abbiamo fatta giusto in tempo per partire per Newton.

Owen e Chris stanno preparando il nostro robot ai Campionati di Stato. (Foto per gentile concessione di LigerBots)

La giornata del Torneo di Stato è stata emozionante ma intensa, ed eravamo tutti nervosi. Fortunatamente, abbiamo segnato un record mondiale di 600 punti nella parte della competizione relativa al gioco dei robot, siamo stati molto bene nella valutazione del progetto di innovazione relativa alla SCC, che ci ha portato a vincere la competizione e guadagnare il diritto di andare al PRIMO campionato del mondo 29 aprile-2 maggio a Detroit.

I giudici hanno definito il nostro progetto di innovazione "una soluzione innovativa che farà la differenza".

Dalla nostra vittoria allo State Championship, abbiamo avuto quasi cinque mesi per prepararci al PRIMO Campionato del Mondo a Detroit, Worlds, quindi sapevamo di avere il tempo di trasformare il nostro schema in un curriculum completo. Abbiamo iniziato il complicato (e noioso) processo di compilazione del modulo di 60 pagine per un corso di scienza e tecnologia di apprendimento basato su progetti.

Con l'aiuto del preside della scuola di Arlington Mike Hanna, che è anche il padre di Peter Hanna, abbiamo determinato come progettare un programma di studi sul carbonio incarnato più sviluppato attorno alla nostra calcolatrice. Tuttavia, non c'erano quasi risorse da cui attingere perché nessun altro aveva fatto quello che stavamo cercando di fare.

Per quanto ne sappiamo, il carbonio incarnato non è stato una materia insegnata dalle scuole. Questo è entusiasmante, perché significa che probabilmente siamo uno dei primi a creare un curriculum sull'argomento.

Tuttavia, è anche difficile perché ci sono pochi materiali sul carbonio incarnato che sono adatti per gli studenti da utilizzare, prendere in prestito o fare riferimento.

Mike Hanna lavora con Peter, Olive e Chris alla modifica del curriculum.

Circa una settimana dopo esserci qualificati per i Mondiali, Andrew Himes, ex dirigente Microsoft e specialista del programma per il Carbon Leadership Forum, ha trovato un articolo online su di noi nel Gloucester Times, un quotidiano locale. In qualità di attivista appassionato di riduzione del carbonio incarnato, Andrew ci ha contattato per porgerci le sue congratulazioni e la sua offerta di aiuto. Durante la nostra prima videoconferenza con Andrew, ha parlato della missione del Carbon Leadership Forum di ridurre drasticamente il carbonio incarnato attraverso la ricerca, l'istruzione e l'azione. È stato molto favorevole al nostro curriculum e si è offerto di leggerlo quando era pronto.

Dopo molte ore di duro lavoro, abbiamo inviato la prima bozza del nostro curriculum per essere criticato da Mike Hanna, e abbiamo chiesto a uno degli insegnanti della Waring School di eseguire una versione condensata del nostro curriculum nella sua classe di scienze dell'ottavo anno. Abbiamo pensato che sarebbe stato meglio provarlo!

È stata un'esperienza incredibile vedere i miei compagni di squadra insegnare una materia di cui sapevano così tanto e per cui avevano trascorso così tante ore a prepararsi. Ero molto orgoglioso di loro.

Sono l'unico alunno dell'ottavo anno nel nostro team FLL, quindi ero eccitato ma nervoso di essere uno studente in una classe per la quale avevo contribuito a creare il curriculum. Sapevo che sarebbe stato anche un po 'strano, perché l'insegnante ha invitato alcuni dei miei compagni di squadra a insegnare in classe.

Mi era proibito rispondere alle domande per le prime due classi perché avevo aiutato a creare le domande. Quindi, seduto in silenzio, mi è piaciuto vedere l'intera classe iniziare a capire il carbonio incarnato e utilizzare l'SCC. Ho visto il nostro duro lavoro ripagare quando il primo gruppo di studenti ha imparato a conoscere questo importante argomento.

Chris Douglas, uno dei miei compagni di squadra che ha aiutato a insegnare in classe, ha detto: "Dopo aver messo tutto questo lavoro nella creazione di un programma di studi, è stato davvero sorprendente vederlo passare da qualcosa di teorico a essere effettivamente utilizzato per aiutare a educare gli studenti e ad avere un impatto positivo su di loro. . La prospettiva di insegnare effettivamente un corso a persone che conosci e che hanno meno di un anno di meno di te all'inizio sembrava piuttosto assurda, soprattutto perché non avevo mai insegnato prima. "

L'insegnante di scienze la cui classe ha utilizzato la SCC ha detto: “Ho pensato che fosse fantastico vedere gli studenti del team passare dalla ricerca all'insegnamento. Ho visto la loro esperienza, conoscenza e fiducia; mostra solo che quando i bambini studiano profondamente qualcosa possono avere una vera esperienza. È stato divertente guardare Chris e Olive negoziare come esperti pur avendo solo un anno in più ". Matt, un compagno di studi del mio corso di scienze, ha detto "L'SCC è un ottimo programma che aiuterà le persone a conoscere il carbonio incarnato"

Dopo che la SCC è stata testata nella mia classe di scienze, gli studenti e l'insegnante ci hanno fornito un prezioso feedback su come migliorare la SCC e il curriculum. Ad esempio, hanno visto che avevamo dimenticato di includere il carbonio incarnato delle fondamenta di un edificio. Hanno anche riscontrato molti errori di ortografia!

Chris Douglas e Olive Sauder, membri della Waring School Brickwolves, insegnano la versione di dieci giorni del nostro curriculum.

Attualmente stiamo lavorando con un'altra scuola ad Arlington per vedere se è disposta a svolgere il nostro programma di 30 giorni in lezioni di scienze. Speriamo di presentare loro le nostre idee nelle prossime due settimane.

Andrew Himes e Kate Simonen non solo ci hanno fornito preziose risorse per il nostro curriculum e ci hanno presentato molti nuovi concetti, ma stanno anche valutando la possibilità di ospitare il nostro curriculum sul sito web del CLF. Ciò consentirebbe al nostro lavoro di essere visto da persone in tutto il mondo e diffonderebbe l'uso del nostro calcolatore più lontano di quanto avessimo mai immaginato. Senza tale aiuto da parte del CLF, il nostro progetto includerebbe solo le gare di robotica, che terminano dopo quest'anno. Si spera che, con l'aiuto del CLF, saremo in grado di diffondere il nostro curriculum in tutto il paese, e forse anche oltre, in modo che possa essere utilizzato per molti anni a venire.

Ci auguriamo che la prossima volta che i membri del nostro team parteciperanno a uno sciopero per il clima, vedremo studenti che hanno seguito il nostro corso e sono potenziati da ciò che hanno imparato sul cambiamento climatico e, in particolare, dal ruolo importante, ma sottovalutato, del carbonio incarnato. Speriamo di sentirli parlare armati di dati e informazioni specifici in modo che gli adulti siano costretti ad ascoltare.

Il Carbon Leadership Forum sta ora rivedendo il nostro curriculum per una possibile pubblicazione sul sito web del CLF. Per saperne di più sul nostro team, visita il sito Web del nostro team e il sito web della nostra scuola.