10 STEM проекта за начални студенти с 3D принтер

3D печатът дава на учениците от началното училище... чудесен начин за изучаване на STEM концепции чрез практически дейности. Тези 10 проекта дават възможност на учениците да разгледат и да експериментират с концепции, които иначе биха били твърде абстрактни или твърде трудни. Вашите ученици могат да създават и тестват зъбни колела, да изграждат и изчисляват здравината на мостове или да създават свои собствени визуализатори на съзвездия. Всеки проект преплита свободни направления на науката, технологиите, инженерството и математиката по начин, който е смислен и е забавен за учениците от началното училище.

Проект 1: Въртящи се зъбни колела!

Този проект запознава учениците с основни механични понятия чрез експериментално манипулиране на зъбни колела. Учениците научават как зъбните колела работят заедно при предаване на движение, промяна на скоростта и развиване на механично предимство. Те усвояват математически умения, умения за механично сглобяване и умения за решаване на проблеми чрез измерване на зъбите на... зъбните колела и изследване на различни комбинации от предавки.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Разбиране на предавателните числа и механичното предимство • Упражняване на математически умения чрез броене и изчисляване на съотношения • Развиване на пространствено мислене чрез сглобяване на зъбни колела • Изучаване на основните принципи на прости машини	• Започнете с по-малки зъбни колела, за да намалите времето за печат • Проверете дали моделът се нуждае от помощен материал преди печат • Първо отпечатайте тестово зъбно колело, за да осигурите правилното подравняване на зъбите • PLA филамент работи най-добре за употреба в класната стая • Изтеглете предварително проектирани модели на зъбни колела, за да спестите време

Проектът със зъбно колело е подходящ като начална точка за 3D печат в класната стая, тъй като съчетава прости конструкции с ясни механични принципи. Учениците могат да започнат с основни двузъбни системи и постепенно да преминат към по-сложни схеми, докато уменията им се подобрят.

Проект 2: Геометрични твърди тела

Този проект помага на учениците изследвайте 3D форми по осезаем начин. Учениците могат да държат и изследват различни геометрични тела, правейки абстрактните математически понятия по-конкретни. Практическият опит с кубове, сфери, пирамиди и други форми засилва разбирането им за геометрията и пространствените взаимоотношения.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Директно взаимодействие с 3D геометрични фигури • Практикувайте измерване и изчисляване на обем • Учене за разпознаване на лица, ръбове и върхове • Развитие на умения за пространствена визуализация • Опит с класификацията и свойствата на формите	• Използвайте различни цветове, за да разграничите формите • Експериментирайте с проценти на запълване, за да създадете различни тегла • Помислете за отпечатване на кухи форми, за да спестите материал • PLA филамент в множество цветове работи добре • Изтеглете готови геометрични модели на твърди тела за по-последователност

Чрез това практическо изследване учениците преминават естествено от разпознаване на прости форми към по-сложни геометрични понятия. Физическите модели улесняват разбирането. как 2D формите се комбинират, за да създадат 3D обекти.

Проект 3: Модел на растителна клетка

Този проект трансформира микроскопични клетъчни структури във видими, осезаеми модели, които учениците могат да изследват. Чрез създаване и сглобяване на свои собствени модели на растителни клетки, учениците научават за различните органели и техните функции. 3D-принтираните компоненти помагат на учениците да визуализират как различните части на клетката работят заедно.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Разпознаване на клетъчните органели и техните функции • Разбиране на клетъчната структура и организация • Сравнение между растителни и животински клетки • Развитие на умения за моделиране • Практика с научно етикетиране и идентификация	• Отпечатайте органелите в различни цветове за лесно идентифициране • Използвайте прозрачен материал за основата на клетъчната стена, ако е възможно • Обърнете внимание на относителните размери на органелите • Поддържайте формите на органелите прости, но разпознаваеми • Помислете за издръжливостта при печат на малки компоненти

Физическият клетъчен модел служи като отправна точка за учениците по време на обучението им по биология. Те могат да допълват или променят своите модели, докато изучават по-сложни клетъчни концепции.

Проект 4: Място за разкопки на фосили

Този проект съчетава науката за Земята с практически открития, докато учениците създават и изследват свои собствени места за разкопки на вкаменелости. Учениците научават за фосилизацията, геоложките слоеве и праисторическия живот, докато практикуват научни техники за разкопки. Проектът превръща абстрактни понятия за историята на Земята във физическо, интерактивно преживяване.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Разбиране на процесите на фосилизация • Познаване на геоложките слоеве и времеви периоди • Практика с научни методи за разкопки • Разпознаване на различни видове фосили • Опит с археологическа документация	• Използвайте филамент в земни тонове за реалистичен вид на вкаменелости • Отпечатайте фосили със среден запълващ слой за по-голяма издръжливост • Създайте подробни, но стабилни фосилни реплики • Отпечатайте допълнителни фосили, за да замените всички, които се счупят • Направете фосили достатъчно големи, за да могат учениците от началното училище да ги държат

Организацията на разкопките позволява на учениците да действат като палеонтолози, докато изучават ключови научни понятия. Те свързват физическите доказателства, които откриват, с по-широки идеи за историята на Земята и праисторическия живот.

Проект 5: Проектиране на мостове

бялата кула, отпечатана от @dylanlock_ QIDI X-MAX

Този проект обучава учениците на строително инженерство чрез практическо изграждане и тестване на мостове. Учениците научават как различните конструкции и сили влияят върху здравината на мостовете, като същевременно развиват умения за решаване на проблеми. Проектът прави абстрактните физични концепции осезаеми, докато учениците тестват и подобряват своите проекти за мостове.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Разпознаване на сили в конструкции • Опит с научни методи за тестване • Развитие на умения за подобряване на дизайна • Практика с измервания и записване на данни	• Използвайте PLA или PETG филамент за по-здрави компоненти • Отпечатайте греди със слоеве, подравнени по дължината, за максимална здравина • Създайте множество комплекти от части за мост за сравнение • Тестов печат на малки компоненти преди пълноценно отпечатване на мостови части • Обърнете внимание на точките на свързване между частите

Процесът на тестване на мостове показва на студентите как инженерните принципи работят в реални конструкции. Всеки тест им помага да разберат защо определени конструкции са по-здрави от други.

Проект 6: Измервателни инструменти

Този проект обучава учениците за измерване чрез проектиране и създаване на собствени измервателни инструменти. Учениците се учат да използват CAD софтуер, докато разработват практични инструменти като линийки, транспортири или мерки за обем.Проектът свързва концепциите за измерване с проектирането на инструменти, помагайки на учениците да разберат прецизността и точността.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Опит с основен CAD софтуер • Практикувайте с прецизност и калибриране • Развитие на умения за проектиране на инструменти • Учене чрез създаване на практически инструменти	• Настройките за печат трябва да бъдат прецизни за точни измервания • Тестовите разпечатки са от съществено значение за проверка на размерите • Добавете ясни маркировки за измерване в дизайна • Използвайте висококачествен PLA филамент за стабилност • Уверете се в калибрирането на принтера преди да започнете

Проектът за измервателни инструменти помага на учениците да разберат както техническите, така и практическите аспекти на измерването. Те изучават принципите на проектиране, докато създават инструменти, които могат да използват в други дейности в класната стая.

Проект 7: 3D пъзели

Този проект съчетава пространствено мислене с инженерно проектиране, докато учениците създават свои собствени 3D пъзели. Учениците научават за механизмите за взаимосвързване, докато развиват умения за решаване на проблеми. Проектът ги предизвиква да помислят как формите се съчетават и как частите могат да бъдат проектирани така, че да се свързват правилно.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Развитие на умения за пространствено мислене • Практика с принципите на инженерното проектиране • Разбиране на връзките между формите • Опит с механично сглобяване и толеранс • Подобряване на способностите за решаване на проблеми	• Разпечатайте тестови проби, за да проверите прилягането и толерантност • Използвайте различни цветове за по-лесно обучение по сглобяване • Осигурете точни размери за правилно заключване • Вземете предвид ограниченията на точността на принтера при проектирането на връзки • Отпечатайте допълнителни части, за да замените тези, които може да се счупят

Процесът на проектиране на пъзели учи учениците както на геометрични принципи, така и на практически инженерни съображения. Всеки пъзел се превръща в тест за техните дизайнерски умения и разбиране на пространствените взаимовръзки.

Проект 8: Преглед на съзвездия

Този проект съчетава астрономия с проста оптика, като учениците създават инструменти за наблюдение на звездните модели. Учениците научават за съзвездията и небесната навигация, докато изграждат устройство, което проектира звездни модели. Проектът помага астрономическите концепции да бъдат видими и ангажиращи в класната стая.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Познаване на основни астрономически понятия • Опит с оптична проекция • Връзка между звездите и навигацията • Учене за наблюдение на нощното небе	• Използвайте тъмен филамент за тялото на зрителя • Печат с отвори за сменяеми шарки • Помислете за полупрозрачен материал за звездни шарки • Тествайте пропускането на светлина преди пълното производство • Осигурете правилното съединяване между компонентите

Програмата за преглед на съзвездия предоставя на учениците практически начин за изучаване на астрономия. Те могат да изследват различни звездни модели и да научат как тези модели са насочвали хората през цялата история.

Проект 9: Топографски карти

Този проект помага на учениците да разберат географията и релефните форми чрез 3D-принтирани модели на терена. Учениците научават как картите представят надморската височина и характеристиките на терена, докато изследват различни ландшафти. Проектът трансформира плоските карти в тактилни модели, които правят географските понятия по-лесни за разбиране.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Упражнявайте се с умения за четене на карти • Разпознаване на характеристиките на терена • Опит с топографско представяне • Развитие на умения за пространствено мислене	• Използвайте различни цветове за нивата на кота • Регулирайте височината на слоя, за да се покажат промените в котата • Вземете предвид размера и мащаба за видимост на детайлите • Първо тестов печат на малки секции • Печат с достатъчно запълване за издръжливост

Физическите модели на терена помагат на учениците да свържат двуизмерните символи на картата с реални ландшафтни характеристики. Учениците могат да докосват и изследват географски образувания, докато учат как картите представят реалния свят.

Проект 10: Механичен ключодържател

Този проект съчетава инженерство с личен дизайн, като учениците създават ключодържатели с движещи се зъбни механизми. Учениците прилагат знанията си за зъбни колела, за да създадат функционален, персонализиран артикул. Проектът въвежда продуктов дизайн, като същевременно затвърждава механични концепции чрез практическо приложение.

Основни ползи от обучението	Важни бележки за 3D печат
• Приложение на зъбната механика • Практика с продуктов дизайн • Опит с персонализация • Разбиране на движещите се части • Развитие на дизайнерски умения	• Използвайте контрастни цветове за зъбни колела и основа • Разпечатайте малки тестови зъбни колела, за да проверите пасването им • Осигурете подходящо разстояние за движещи се части • Създайте трайни точки на свързване • Вземете предвид ограниченията за размер за практичност на ключодържателя

Този практически проект позволява на учениците да създадат нещо лично, докато прилагат своите инженерни знания. Те научават както за функционалния дизайн, така и за естетическите съображения, докато създават нещо, което могат да използват.

Направете STEM обучението реално с 3D печат!

Тези 10 проекта правят STEM обучението реално и практическо за учениците от началното училище чрез 3D печатВсички проекти дават възможност на учителите да направят предизвикателните концепции достъпни за учениците, като им дават възможност да проектират и тестват реални обекти. Учителите могат да избират проекти, които отговарят на нуждите на техния клас, и да ги адаптират, докато учениците учат. С правилните инструкции и насоки за печат, тези проекти дават на учителите солидна основа за... интегриране на 3D печата в учебната им програма по STEM.