10 STEM -projekter for elementære studerende med en 3D -printer

3D-printning giver folkeskoleelever en en god måde at lære STEM-begreber på gennem praktiske aktiviteter. Disse 10 projekter giver eleverne mulighed for at se og lege med koncepter, der ellers ville være for abstrakte eller for svære. Dine elever kan lave og teste gear, bygge og beregne broers styrke eller lave deres egne konstellationsvisere. Hvert projekt væver løse tråde fra videnskab, teknologi, ingeniørvidenskab og matematik sammen på en måde, der giver mening for og er sjov for folkeskoleelever.

Projekt 1: Roterende tandhjul!

Dette projekt introducerer eleverne til grundlæggende mekaniske koncepter gennem eksperimentel manipulation af tandhjul. Eleverne lærer, hvordan tandhjul fungerer sammen for at overføre bevægelse, ændre hastighed og udvikle mekaniske fordele. De lærer matematiske færdigheder, mekaniske samlingsfærdigheder og problemløsningsfærdigheder ved at måle tænderne på gearene og undersøger forskellige gearkombinationer.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Forståelse af gearforhold og mekaniske fordele • Øvelse af matematiske færdigheder gennem tælling og beregning af forhold • Udvikling af rumlig ræsonnement ved at samle gearsystemer • Lære grundlæggende principper for simple maskiner	• Start med mindre gear for at reducere printtiden • Kontroller, om modellen har brug for supportmateriale, før du udskriver • Udskriv først et testgear for at sikre korrekt tandjustering • PLA-filament fungerer bedst til brug i klasseværelset • Download prædesignede modeller af tandhjul for at spare tid

Tandhjulsprojektet fungerer godt som et udgangspunkt for 3D-printning i klasseværelset, da det kombinerer simple designs med klare mekaniske principper. Eleverne kan starte med grundlæggende to-tandhjulssystemer og gradvist gå videre til mere komplekse arrangementer, efterhånden som deres færdigheder forbedres.

Projekt 2: Geometriske legemer

Dette projekt hjælper eleverne udforske 3D-former på en håndgribelig måde. Eleverne kan holde og undersøge forskellige geometriske legemer, hvilket gør abstrakte matematiske begreber mere konkrete. Den praktiske erfaring med terninger, kugler, pyramider og andre former styrker deres forståelse af geometri og rumlige relationer.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Direkte interaktion med 3D-geometriske former • Øv dig i at måle og beregne volumen • Lære at identificere flader, kanter og hjørner • Udvikling af rumlige visualiseringsfærdigheder • Erfaring med formklassificering og egenskaber	• Brug forskellige farver til at skelne mellem former • Eksperimentér med udfyldningsprocenter for at skabe varierende vægte • Overvej at udskrive hule former for at spare materiale • PLA-filament i flere farver fungerer godt • Download færdige geometriske solide modeller for at sikre konsistens

Eleverne bevæger sig naturligt fra simpel formgenkendelse til mere komplekse geometriske begreber gennem denne praktiske udforskning. De fysiske modeller gør det lettere at forstå. hvordan 2D-former kombineres for at skabe 3D-objekter.

Projekt 3: Plantecellemodel

Dette projekt omdanner mikroskopiske cellestrukturer til synlige, håndgribelige modeller, som eleverne kan udforske. Ved at skabe og samle deres egne plantecellemodeller lærer eleverne om forskellige organeller og deres funktioner. De 3D-printede komponenter hjælper eleverne med at visualisere, hvordan forskellige dele af en celle fungerer sammen.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Genkendelse af celleorganeller og deres funktioner • Forståelse af cellestruktur og -organisation • Sammenligning mellem plante- og dyreceller • Udvikling af modelbygningsfærdigheder • Øvelse med videnskabelig mærkning og identifikation	• Udskriv organeller i forskellige farver for nem identifikation • Brug transparent materiale til cellevæggens base, hvis det er muligt • Vær opmærksom på organellernes relative størrelser • Hold organelformerne enkle, men genkendelige • Overvej holdbarhed ved print af små komponenter

Den fysiske cellemodel fungerer som et referencepunkt for eleverne gennem hele deres biologistudier. De kan tilføje til eller ændre deres modeller, efterhånden som de lærer mere komplekse cellulære begreber.

Projekt 4: Fossiludgravningssted

Dette projekt kombinerer geologisk videnskab med praktisk opdagelse, hvor eleverne skaber og udforsker deres egne fossiludgravningssteder. Eleverne lærer om fossilisering, geologiske lag og forhistorisk liv, mens de øver sig i videnskabelige udgravningsteknikker. Projektet forvandler abstrakte begreber om Jordens historie til en fysisk, interaktiv oplevelse.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Forståelse af fossiliseringsprocesser • Kendskab til geologiske lag og tidsperioder • Øvelse med videnskabelige udgravningsmetoder • Genkendelse af forskellige fossiltyper • Erfaring med arkæologisk dokumentation	• Brug jordfarvet filament for et realistisk fossiludseende • Print fossiler med medium infill for holdbarhed • Skab detaljerede, men robuste fossilreplikaer • Print ekstra fossiler for at erstatte dem, der går i stykker • Lav fossiler store nok til, at folkeskoleelever kan håndtere dem

Udgravningsstedets opsætning lader eleverne agere som palæontologer, mens de lærer centrale videnskabelige koncepter. De forbinder de fysiske beviser, de afdækker, med større ideer om Jordens historie og forhistoriske liv.

Projekt 5: Brodesign

Det hvide tårn trykt af @dylanlock_ QIDI X-MAX

Dette projekt lærer eleverne om konstruktionsteknik gennem praktisk brobygning og -testning. Eleverne lærer, hvordan forskellige designs og kræfter påvirker broernes styrke, samtidig med at de udvikler problemløsningsevner. Projektet gør abstrakte fysikbegreber håndgribelige, når eleverne tester og forbedrer deres brodesigns.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Genkendelse af kræfter i strukturer • Erfaring med videnskabelige testmetoder • Udvikling af færdigheder inden for designforbedring • Øvelse med måling og dataregistrering	• Brug PLA eller PETG-filament for stærkere komponenter • Print bjælker med lag justeret til længden for maksimal styrke • Opret flere sæt brodele til sammenligning • Testprint af små komponenter før komplette brodele • Vær opmærksom på forbindelsespunkterne mellem delene

Brotestprocessen viser eleverne, hvordan ingeniørprincipper fungerer i virkelige strukturer. Hver test hjælper dem med at forstå, hvorfor visse designs er stærkere end andre.

Projekt 6: Måleværktøjer

Dette projekt lærer eleverne om måling ved at designe og skabe deres egne måleværktøjer. Eleverne lærer at bruge CAD-software, mens de udvikler praktiske værktøjer som linealer, vinkelmålere eller volumenmål.Projektet forbinder målekoncepter med værktøjsdesign og hjælper eleverne med at forstå præcision og nøjagtighed.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Erfaring med grundlæggende CAD-software • Øv med præcision og kalibrering • Udvikling af færdigheder inden for værktøjsdesign • Læring gennem at skabe praktiske instrumenter	• Udskriftsindstillingerne skal være præcise for at opnå nøjagtige målinger • Testudskrifter er vigtige for at kontrollere dimensioner • Tilføj tydelige målemarkeringer i designet • Brug PLA-filament af høj kvalitet for stabilitet • Sørg for printerkalibrering før start

Måleværktøjsprojektet hjælper eleverne med at forstå både de tekniske og praktiske aspekter af måling. De lærer designprincipper, mens de skaber instrumenter, de kan bruge i andre klasseaktiviteter.

Projekt 7: 3D-puslespil

Dette projekt kombinerer rumlig ræsonnement med ingeniørdesign, mens eleverne laver deres egne 3D-puslespil. Eleverne lærer om sammenlåsende mekanismer, samtidig med at de udvikler problemløsningsevner. Projektet udfordrer dem til at tænke over, hvordan former passer sammen, og hvordan brikker kan designes, så de forbindes korrekt.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Udvikling af rumlige ræsonnementsevner • Øvelse med ingeniørdesignprincipper • Forståelse af formforhold • Erfaring med mekanisk pasform og tolerance • Forbedring af problemløsningsevner	• Udskriv teststykker for at kontrollere pasformen og tolerance • Brug forskellige farver for nemmere at lære at samle • Sørg for præcise dimensioner for korrekt sammenkobling • Overvej printerens nøjagtighedsgrænser ved design af forbindelser • Udskriv ekstra dele for at erstatte dem, der måtte gå i stykker

Puslespilsdesignprocessen lærer eleverne om både geometriske principper og praktiske ingeniørmæssige overvejelser. Hvert puslespil bliver en test af deres designfærdigheder og forståelse af rumlige relationer.

Projekt 8: Konstellationsfremviser

Dette projekt kombinerer astronomi med simpel optik, hvor eleverne skaber værktøjer til at se stjernemønstre. Eleverne lærer om konstellationer og himmelnavigation, mens de bygger en enhed, der projicerer stjernemønstre. Projektet hjælper med at gøre astronomiske koncepter synlige og engagerende i klasseværelset.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Kendskab til grundlæggende astronomiske begreber • Erfaring med optisk projektion • Forbindelse mellem stjerner og navigation • Lære om observation af nattehimlen	• Brug mørkt filament til fremviserens krop • Print med slidser til udskiftelige mønstre • Overvej gennemskinneligt materiale til stjernemønstre • Test lystransmission før fuld produktion • Sørg for korrekt pasform mellem komponenterne

Konstellationsvisningen giver eleverne en praktisk måde at studere astronomi på. De kan udforske forskellige stjernemønstre og lære, hvordan disse mønstre har vejledt mennesker gennem historien.

Projekt 9: Topografiske kort

Dette projekt hjælper eleverne med at forstå geografi og landskabsformer gennem 3D-printede terrænmodeller. Eleverne lærer, hvordan kort repræsenterer højde- og terræntræk, mens de udforsker forskellige landskaber. Projektet omdanner flade kort til taktile modeller, der gør geografiske begreber lettere at forstå.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Øv dig i kortlæsning • Genkendelse af terræntræk • Erfaring med topografisk repræsentation • Udvikling af rumlig tænkning	• Brug forskellige farver til højdeniveauer • Juster lagets højde for at vise højdeændringer • Overvej størrelse og skala for at sikre synlighed af detaljer • Testudskriv små sektioner først • Print med tilstrækkeligt fyld for holdbarhed

De fysiske terrænmodeller hjælper eleverne med at forbinde 2D-kortsymboler med virkelige landskabstræk. Eleverne kan røre ved og udforske geografiske formationer, mens de lærer, hvordan kort repræsenterer den virkelige verden.

Projekt 10: Mekanisk nøglering

Dette projekt kombinerer ingeniørvidenskab med personligt design, hvor eleverne skaber nøgleringe med bevægelige tandhjulsmekanismer. Eleverne anvender deres viden om tandhjul til at lave en funktionel, personlig genstand. Projektet introducerer produktdesign, samtidig med at det forstærker mekaniske koncepter gennem en praktisk anvendelse.

Vigtige læringsfordele	Vigtige noter om 3D-printning
• Anvendelse af gearmekanik • Øvelse med produktdesign • Erfaring med personalisering • Forståelse af bevægelige dele • Udvikling af designfærdigheder	• Brug kontrastfarver til gear og base • Udskriv små testgear for at kontrollere pasformen • Sørg for tilstrækkelig plads til bevægelige dele • Skab holdbare forbindelsespunkter • Overvej størrelsesbegrænsninger for nøglerings praktisk anvendelighed

Dette praktiske projekt giver eleverne mulighed for at skabe noget personligt, mens de anvender deres ingeniørviden. De lærer om både funktionelt design og æstetiske overvejelser, mens de fremstiller noget, de kan bruge.

Gør STEM-læring til virkelighed med 3D-print!

Disse 10 projekter gør STEM-læring virkelig og praktisk for folkeskoleelever gennem 3D-printningAlle projekterne gør det muligt for lærerne at gøre udfordrende koncepter tilgængelige for eleverne ved at give dem mulighed for at designe og teste faktiske objekter. Lærerne kan vælge projekter, der passer til deres klassebehov, og tilpasse dem, efterhånden som eleverne lærer. Med de rigtige instruktioner og vejledning i trykning giver disse projekter lærerne et solidt fundament for integrering af 3D-print i deres STEM-pensum.