Diana pintora
Dos estudiantes con máscaras trabajan con circuitos eléctricos en la escuela

¿Por qué los niños deberían pasar tiempo aprendiendo sobre energía renovable en la escuela, durante los clubes STEM después de la escuela o estudiando de forma independiente en casa?

Una de las razones es abordar las curiosidades naturales de los niños sobre cómo y por qué suceden las cosas: ¿Por qué nos calienta el sol? ¿Qué hace un huracán y un tornado? ¿Por qué debemos apagar las luces al salir de una habitación?

Otro motivo para profundizar en estos temas es que la supervivencia de nuestro planeta está en manos de nuestras generaciones presentes y futuras. La creación de fuentes de energía renovables para reemplazar el carbón, el petróleo y el gas es una forma de abordar el cambio climático.

La energía renovable se puede integrar en diferentes unidades de estudio o se usa como un tema que impulsa el aprendizaje de los estudiantes, especialmente si se hace una pregunta esencial, ¿Cómo pueden las energías renovables beneficiar al medio ambiente?

En una clase de física, un profesor puede relacionar la energía renovable con la cinética de rotación de una turbina eólica. Los estudiantes de química pueden abordar la energía renovable al explorar las reacciones electroquímicas dentro de una celda de combustible de hidrógeno. Un profesor de ciencias de la tierra puede pedir a los estudiantes que consideren el impacto en el clima global al estudiar la producción y los usos del combustible de etanol. Finalmente, los estudiantes de economía podrían investigar los costos y beneficios a lo largo del tiempo cuando los hogares y las empresas usan energía solar.

KindWind anima a los estudiantes a explorar la energía verde

Los espacios de creación comunitarios que ofrecen oportunidades prácticas de aprendizaje impulsadas por los estudiantes también pueden enseñar a los estudiantes sobre las energías renovables. como miembro de Makersmiths, un espacio de creación comunitario sin fines de lucro en el condado de Loudoun, Virginia, entreno a varios NiñoViento equipos de escuelas intermedias de proyectos solares y eólicos.

Las iniciativas de KidWind involucran a los estudiantes en la exploración de la ciencia de la energía limpia a través de actividades de ingeniería. Los estudiantes aprenden sobre la energía eólica, cómo funcionan las turbinas eólicas y cómo producen electricidad al completar proyectos de turbinas eólicas. Los estudiantes diseñan, crean y prueban proyectos de turbinas eólicas para determinar la cantidad de energía que producen sus turbinas.

Los estudiantes del proyecto solar aprenden cómo las células solares convierten la luz del sol en electricidad. Diseñan y crean estructuras que usan paneles solares para producir electricidad que se usa para operar algo como encender luces, operar un ventilador o hacer sonar un timbre. 

Este año, Makersmiths entrenó a tres estudiantes de secundaria Equipos de energías renovables. Nuestro equipo solar de octavo grado creó una casa solar inteligente. El equipo usó paneles solares para mantener cargada una batería que opera un Arduino Pro Mini que usa un sensor de calor y humedad para operar automáticamente un ventilador y un sensor de luz para encender las luces del techo de la casa cuando oscurece.

Al construir su casa, el equipo utilizó materiales reciclados. Recolectaron bolsas de compras de plástico y láminas de plástico PET sobrantes de cuando Makersmiths creó protectores faciales para la producción de PPE durante las primeras fases de la pandemia de COVID-19.

Cortaron las bolsas, las derritieron en un horno para formar grumos de plástico parecidos a la arcilla, las aplanaron y, una vez que se enfriaron y endurecieron, las cortaron en ladrillos para crear los cimientos de la casa. Luego, usando un molde de pan de jengibre para hacer piezas de yeso parisino del techo y las paredes de la casa, el equipo calentó las láminas de plástico PET, las piezas de arcilla y una aspiradora para moldear el plástico en paredes transparentes y piezas de techo. Este proceso implicó que los miembros del equipo investigaran formas de reutilizar materiales y aprendieran cómo funciona una formadora de vacío en el proceso de fabricación.

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Los adolescentes aprenden sobre las turbinas eólicas utilizando herramientas reales del oficio

Nuestros dos equipos de aerogeneradores de secundaria se centraron en la energía eólica y en cómo los aerogeneradores producen electricidad. Su comprensión del vocabulario y la ciencia se amplió a medida que aprendieron sobre la energía cinética frente a la energía mecánica; turbinas de eje horizontal y vertical; partes de una turbina eólica, como la torre, la góndola que sostiene las palas del rotor, el cubo del rotor, la caja de cambios, el eje y el generador. Aprendieron a usar un anemómetro para determinar la velocidad del viento. 

Los miembros del equipo perfeccionaron sus habilidades motoras finas y colaborativas al diseñar y crear aspas de turbinas eólicas a partir de diversos materiales reciclados (cartón, cartón pluma y artículos cotidianos como cartones de huevos). Los miembros del equipo aprendieron formas seguras de usar cuchillos exactos para cortar materiales, usaron reglas para determinar medidas en pulgadas, centímetros y milímetros, y al montar sus aspas en el eje de la turbina, determinaron el paso de sus aspas usando un transportador.

Al probar sus turbinas usando un ventilador de caja para producir viento, los participantes usaron multímetros para determinar el voltaje y el amperaje producido por sus turbinas de 3 a 4 pies de alto. Cuando Makersmiths nos construyó un túnel de viento de 4 cubos que usa cuatro ventiladores de caja, usamos un sensor Vernier Go-Direct y un software de análisis gráfico gratuito para determinar la potencia de salida de las turbinas eólicas.

Nuestros estudiantes aprendieron a leer el voltaje (V), el amperaje (mA) y la potencia de salida (mW) que se muestran en los gráficos que produjo el software. Los miembros del equipo usaron la información para cambiar una variable como el paso de sus aspas o la cantidad de aspas en un cubo, o rediseñaron sus aspas usando diferentes formas y materiales y luego construyeron nuevos juegos de aspas.

Después de que finalizaba cada sesión del taller de proyectos de turbinas eólicas y solares, los miembros del equipo escribieron o dictaron oralmente lo que aprendieron, qué intentaron que fuera diferente y cómo usaron sus habilidades de resolución de problemas y colaboración cuando trabajaron con los miembros del equipo. Además, documentamos sistemáticamente las iniciativas de investigación, desarrollo y prueba del equipo ingresando estas reflexiones en los diarios del equipo.

Los equipos ganan reconocimiento en competencias de ingeniería

En marzo de 2022, nuestros equipos de energía eólica y solar compitieron en Virginia Desafíos renovables de la región occidental en la Universidad James Madison. Los equipos probaron sus turbinas en los túneles de viento de la competencia con los datos de potencia de salida registrados en hojas de perfil.

Los equipos de energía eólica y solar participaron en desafíos instantáneos que requerían que trabajaran en colaboración para analizar los datos que se les presentaban a fin de determinar el mejor lugar para colocar parques eólicos en los Estados Unidos. Cuando los equipos se reunieron con los jueces (profesionales y educadores de la industria energética), compartieron su documentación (diarios y datos de potencia). Los equipos explicaron sus procesos de desarrollo y prueba al completar sus proyectos. El resultado de los desafíos fue notable.

Un equipo de aerogeneradores empató en el primer lugar y el otro equipo de viento ganó el segundo lugar en la división de viento de la escuela intermedia.

El equipo solar de Makersmiths ganó el primer lugar en la división solar de la escuela intermedia y pasó a los nacionales donde fueron nombrados KidWind Virtual National Champion. 

¡Obtuvieron la puntuación más alta de todos los demás equipos de la nación que participaron en la competencia virtual! ¡Así se hace Cameron Clarke, Max y Nick Burrus y Ayden Young! (Los cuatro niños son del área de Purcellville, Virginia).

¡Obtuvieron la puntuación más alta de todos los equipos de todo el país que participaron en la competencia virtual! ¡Así se hace Cameron Clarke, Max y Nick Burrus y Ayden Young! (los cuatro niños son del área de Purcellville, VA)

Dos semanas después de los KidWind Challenges, los equipos demostraron sus proyectos en el Student Maker Showcase de las Escuelas Públicas del Condado de Loudoun. Al ver a los miembros de nuestro equipo compartir sus proyectos eólicos y solares con maestros, padres, estudiantes y el público, los participantes parecían confiados y entusiasmados con lo que experimentaron en nuestras sesiones de KidWind. Varios maestros y un administrador del sistema escolar afirmaron que es evidente que las experiencias de aprendizaje basadas en proyectos deben estar más disponibles para los estudiantes.

Más que solo aprender contenido de ciencias y matemáticas y aplicar ese contenido para crear proyectos solares y eólicos, nuestros miembros de KidWind aprendieron a trabajar juntos, resolver problemas y comunicar sus ideas, habilidades que están integradas en el ESTÁNDARES ISTE. Su pasión por aprender también era evidente. Por ejemplo, tuvimos varias conversaciones conmovedoras con miembros del equipo.

Un participante de una turbina eólica preguntó: "¿Cuándo comenzamos de nuevo?" Ya estaba pensando en el próximo proyecto de KidWind.

Uno de los miembros del equipo solar también preguntó si podíamos seguir reuniéndonos para mejorar el proyecto solar. Estaba pensando en motorizar la plataforma de paneles solares usando un Arduino para inclinar y rotar los paneles para que siguieran al sol. Entonces otro niño dijo: "¡Me gustan los sábados!" Cuando se le preguntó por qué, sonrió y respondió: "¡Porque puedo ir a KidWind!".

Nueva llamada a la acción

Diane Painter, Ph.D. es una maestra jubilada de educación primaria y especial. Es profesora-educadora a tiempo parcial en la Universidad de Shenandoah y miembro de ISTE y su afiliado estatal, VSTE. Es voluntaria como educadora STEM en Makersmith en el condado de Loudoun, Virginia. Póngase en contacto con ella en Diane.Painter@makersmiths.org.

 

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