10 STEM -projekti 3D -printeriga põhikooliõpilastele

3D-printimine annab algkooliõpilastele võimaluse suurepärane viis STEM-i kontseptsioonide õppimiseks praktiliste tegevuste kaudu. Need 10 projekti annavad õpilastele võimaluse vaadelda ja mängida mõistetega, mis muidu võiksid olla liiga abstraktsed või liiga keerulised. Teie õpilased saavad luua ja testida käike, ehitada ja arvutada sildade tugevust või luua oma tähtkujude vaatlejaid. Iga projekt põimib kokku teaduse, tehnoloogia, inseneriteaduse ja matemaatika lahtisi niite viisil, mis on algkooliõpilastele mõistlik ja nauditav.

Projekt 1: Pöörlevad käigud!

See projekt tutvustab õpilastele hammasrataste eksperimentaalse manipuleerimise kaudu mehaanilisi põhimõisteid. Õpilased õpivad, kuidas hammasrattad koos liigutusi edastavad, kiirust muudavad ja mehaanilist eelist arendavad. Nad õpivad matemaatilisi oskusi, mehaanilise montaaži oskusi ja probleemide lahendamise oskusi, mõõtes hammasratta hammasrattaid. hammasrattad ja erinevate käigukombinatsioonide uurimine.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Ülekandearvude ja mehaanilise eelise mõistmine • Matemaatikaoskuste harjutamine lugemise ja suhtarvude arvutamise kaudu • Ruumilise mõtlemise arendamine hammasrataste süsteemide kokkupaneku abil • Lihtsate masinate põhiprintsiipide õppimine	• Alustage väiksemate käikudega, et printimisaega lühendada • Enne printimist kontrollige, kas mudel vajab tugimaterjali • Printige esmalt testhammasratas, et tagada hammaste õige joondus • PLA-filament sobib kõige paremini klassiruumis kasutamiseks • Aja kokkuhoiuks laadige alla eelnevalt projekteeritud hammasrataste mudelid

Hammasrataste projekt sobib hästi 3D-printimise sissejuhatuseks klassiruumis, kuna see ühendab lihtsaid konstruktsioone selgete mehaaniliste põhimõtetega. Õpilased saavad alustada lihtsate kahe käiguga süsteemidega ja liikuda järk-järgult keerukamate lahenduste juurde, kui nende oskused paranevad.

Projekt 2: Geomeetrilised tahked kehad

See projekt aitab õpilasi uurige 3D-kujundeid käegakatsutaval viisil. Õpilased saavad hoida ja uurida erinevaid geomeetrilisi tahkeid kehasid, muutes abstraktsed matemaatikamõisted konkreetsemaks. Praktiline kogemus kuubikute, kerade, püramiidide ja muude kujunditega tugevdab nende arusaama geomeetriast ja ruumilistest suhetest.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Otsene suhtlus 3D-geomeetriliste kujunditega • Harjuta mahu mõõtmist ja arvutamist • Tahkude, servade ja tippude tuvastamise õppimine • Ruumilise visualiseerimise oskuste arendamine • Kogemus kuju klassifitseerimise ja omadustega	• Kasutage kujundite eristamiseks erinevaid värve • Katsetage täiteprotsentidega, et luua erinevaid kaalusid • Materjali säästmiseks kaaluge õõnsate kujundite printimist • Mitmevärviline PLA-filament töötab hästi • Järjepidevuse tagamiseks laadige alla valmis geomeetrilised tahked mudelid

Selle praktilise uurimise kaudu liiguvad õpilased loomulikult lihtsate kujundite äratundmisest keerukamate geomeetriliste mõistete juurde. Füüsikalised mudelid muudavad arusaamise lihtsamaks. kuidas 2D-kujundeid kombineerides luuakse 3D-objekte.

Projekt 3: Taimeraku mudel

See projekt muudab mikroskoopilised rakustruktuurid nähtavateks, käegakatsutavateks mudeliteks, mida õpilased saavad uurida. Oma taimerakkude mudeleid luues ja kokku pannes õpivad õpilased tundma erinevaid organelle ja nende funktsioone. 3D-prinditud komponendid aitavad õpilastel visualiseerida, kuidas raku erinevad osad koos töötavad.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Rakuorganellide ja nende funktsioonide äratundmine • Rakkude struktuuri ja organisatsiooni mõistmine • Taime- ja loomarakkude võrdlus • Mudeliehitusoskuste arendamine • Harjuta teaduslikku märgistamist ja identifitseerimist	• Printige organellid erinevates värvides hõlpsaks tuvastamiseks • Võimalusel kasutage rakuseina alusmaterjalina läbipaistvat materjali • Pöörake tähelepanu organellide suhtelisele suurusele • Hoidke organellide kuju lihtsana, kuid äratuntavana • Väikeste komponentide printimisel arvestage vastupidavusega

Füüsiline rakumudel on õpilastele kogu bioloogiaõpingute vältel tugipunktiks. Nad saavad oma mudeleid täiendada või muuta, kui nad õpivad keerukamaid rakulisi kontseptsioone.

Projekt 4: fossiilide kaevamiskoht

See projekt ühendab maateaduse praktilise avastamise, mille käigus õpilased loovad ja uurivad oma fossiilide kaevamiskohti. Õpilased õpivad kivistumise, geoloogiliste kihtide ja eelajaloolise elu kohta, harjutades samal ajal teaduslikke kaevamistehnikaid. Projekt muudab Maa ajaloo abstraktsed kontseptsioonid füüsiliseks ja interaktiivseks kogemuseks.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Fossiliseerumisprotsesside mõistmine • Teadmised geoloogilistest kihtidest ja ajaperioodidest • Harjuta teaduslike kaevamismeetoditega • Erinevate fossiilitüüpide äratundmine • Kogemus arheoloogilise dokumentatsiooniga	• Kasutage fossiilide realistliku välimuse saavutamiseks mullatooni hõõgniiti • Prindi fossiile vastupidavuse tagamiseks keskmise täidisega • Looge detailseid, kuid vastupidavaid fossiilide koopiaid • Printige lisa fossiile, et asendada kõik purunenud fossiilid • Tehke fossiilid piisavalt suurteks, et algkooliõpilased saaksid neid käsitseda

Kaevamiskoha ülesehitus võimaldab õpilastel käituda paleontoloogidena, õppides samal ajal olulisi teaduslikke kontseptsioone. Nad seovad leitud füüsilisi tõendeid laiemate ideedega Maa ajaloo ja eelajaloolise elu kohta.

Projekt 5: Silla projekteerimine

valge torn, mille prindis @dylanlock_ QIDI X-MAX

See projekt õpetab õpilastele konstruktsioonide inseneritööd praktilise sillaehituse ja katsetamise kaudu. Õpilased õpivad, kuidas erinevad konstruktsioonid ja jõud mõjutavad silla tugevust, arendades samal ajal probleemide lahendamise oskusi. Projekt muudab abstraktse füüsika kontseptsioonid käegakatsutavaks, kui õpilased katsetavad ja täiustavad oma sillaprojekte.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Konstruktsioonides mõjuvate jõudude äratundmine • Kogemus teaduslike testimismeetoditega • Disaini täiustamise oskuste arendamine • Harjuta mõõtmist ja andmete salvestamist	• Kasutage PLA-d või PETG-filament tugevamate komponentide jaoks • Maksimaalse tugevuse saavutamiseks printige talasid kihtidega, mis on pikkusega joondatud • Looge võrdluseks mitu sillaosade komplekti • Enne täielike sillaosade prooviprintimist printige väikesed komponendid • Pöörake tähelepanu osadevahelistele ühenduspunktidele

Sillakatsete protsess näitab õpilastele, kuidas inseneriprintsiibid reaalsetes konstruktsioonides toimivad. Iga katse aitab neil mõista, miks teatud konstruktsioonid on teistest tugevamad.

Projekt 6: Mõõtevahendid

See projekt õpetab õpilastele mõõtmist, kavandades ja luues oma mõõtevahendeid. Õpilased õpivad CAD-tarkvara kasutama, arendades samal ajal... praktilised tööriistad nagu joonlauad, protraktorid või mahumõõtjad.Projekt seob mõõtmise kontseptsioonid tööriistade disainiga, aidates õpilastel mõista täpsust ja korrektsust.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Kogemus põhiliste CAD-tarkvaradega • Harjuta täpselt ja kalibreeritult • Tööriistade disainioskuste arendamine • Õppimine praktiliste instrumentide loomise kaudu	• Täpsete mõõtmiste jaoks peavad printimisseaded olema täpsed • Mõõtmete kontrollimiseks on testprindid hädavajalikud • Lisa kujundusele selged mõõtude märgistused • Stabiilsuse tagamiseks kasutage kvaliteetset PLA-filamenti • Enne alustamist veenduge printeri kalibreerimises

Mõõtevahendite projekt aitab õpilastel mõista nii mõõtmise tehnilisi kui ka praktilisi aspekte. Nad õpivad disainipõhimõtteid, luues samal ajal instrumente, mida nad saavad kasutada ka teistes tunnitegevustes.

Projekt 7: 3D-pusled

See projekt ühendab ruumilise mõtlemise inseneridisainiga, luues oma 3D-puslesid. Õpilased õpivad tundma omavahel seotud mehhanisme, arendades samal ajal probleemide lahendamise oskusi. Projekt paneb neid mõtlema, kuidas kujundid kokku sobivad ja kuidas tükke saab kujundada nii, et need korralikult ühenduksid.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Ruumilise mõtlemise oskuste arendamine • Harjuta insener-projekteerimise põhimõtetega • Kujudevaheliste seoste mõistmine • Kogemus mehaanilise sobivuse ja tolerantsi osas • Probleemilahendusoskuste parandamine	• Printige testdetailid sobivuse kontrollimiseks ja tolerantsus • Kasutage erinevaid värve, et kokkupanek oleks lihtsam õppida • Tagage täpsed mõõtmed nõuetekohaseks lukustuseks • Ühenduste kavandamisel arvestage printeri täpsuspiirangutega • Printige lisatükke, et asendada kõik, mis võivad puruneda

Puslede disainimise protsess õpetab õpilastele nii geomeetrilisi põhimõtteid kui ka praktilisi insenerikaalutlusi. Iga pusle on proovikiviks nende disainioskustele ja ruumiliste suhete mõistmisele.

Projekt 8: Tähtkujude vaatur

See projekt ühendab astronoomia lihtsa optikaga, luues tööriistu tähtede mustrite vaatlemiseks. Õpilased õpivad tähtkujude ja taevakehade navigatsiooni kohta, ehitades samal ajal seadet, mis projitseerib tähtede mustreid. Projekt aitab muuta astronoomilised kontseptsioonid nähtavaks ja kaasahaaravaks klassis.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Astronoomia põhimõistete tundmine • Kogemus optilise projektsiooniga • Seos tähtede ja navigatsiooni vahel • Öise taeva vaatluse tundmaõppimine	• Kasutage vaataja keha jaoks tumedat filamenti • Printige vahetatavate mustrite jaoks mõeldud pesadega • Tähemustrite jaoks kaaluge poolläbipaistvat materjali • Enne täielikku tootmist testige valguse läbilaskvust • Veenduge komponentide õiges sobivuses

Tähtkujude vaatur annab õpilastele praktilise võimaluse astronoomiat uurida. Nad saavad uurida erinevaid tähemustreid ja õppida, kuidas need mustrid on inimesi läbi ajaloo juhendanud.

Projekt 9: Topograafilised kaardid

See projekt aitab õpilastel 3D-prinditud maastikumudelite abil mõista geograafiat ja pinnavorme. Õpilased õpivad, kuidas kaardid kujutavad kõrgust ja maastiku iseärasusi, uurides samal ajal erinevaid maastikke. Projekt muudab lamedad kaardid kombatavateks mudeliteks, mis muudavad geograafilised mõisted lihtsamini mõistetavaks.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Harjuta kaardilugemise oskusi • Maastiku iseärasuste äratundmine • Kogemus topograafilise kujutamisega • Ruumilise mõtlemise oskuste arendamine	• Kasutage kõrgustasemete jaoks erinevaid värve • Kõrguse muutuste kuvamiseks reguleerige kihi kõrgust • Detailide nähtavuse tagamiseks arvestage suuruse ja skaalaga • Testprintige esmalt väikesed sektsioonid • Prindi vastupidavuse tagamiseks piisava täitematerjaliga

Füüsilised maastikumudelid aitavad õpilastel ühendada 2D-kaardi sümboleid reaalsete maastikuelementidega. Õpilased saavad geograafilisi moodustisi puudutada ja uurida, õppides samal ajal, kuidas kaardid reaalset maailma kujutavad.

Projekt 10: Mehaaniline võtmehoidja

See projekt ühendab inseneriteaduse isikliku disainiga, luues liikuvate hammasratastega võtmehoidjaid. Õpilased rakendavad oma teadmisi hammasrataste kohta, et luua funktsionaalne ja isikupärastatud ese. Projekt tutvustab tootekujundust, tugevdades samal ajal mehaanilisi kontseptsioone praktilise rakenduse kaudu.

Peamised õppimise eelised	Olulised 3D-printimise märkused
• Käigukastimehaanika rakendamine • Harjuta tootekujundusega • Kogemus isikupärastamisega • Liikuvate osade mõistmine • Disainioskuste arendamine	• Kasutage hammasrataste ja aluse jaoks kontrastseid värve • Sobivuse kontrollimiseks printige väikesed testhammasrattad • Tagage liikuvate osade jaoks piisav vaba ruumi • Loo vastupidavad ühenduspunktid • Võtmehoidja praktilisuse tagamiseks arvestage suuruspiirangutega

See praktiline projekt võimaldab õpilastel luua midagi isikupärast, rakendades samal ajal oma inseneriteadmisi. Nad õpivad nii funktsionaalse disaini kui ka esteetiliste kaalutluste kohta, luues samal ajal midagi, mida nad saavad kasutada.

Muuda STEM-õpe 3D-printimise abil reaalseks!

Need 10 projekti muudavad STEM-õppe algkooliõpilastele reaalseks ja praktiliseks 3D-printimineKõik projektid võimaldavad õpetajatel muuta keerulised kontseptsioonid õpilastele arusaadavaks, võimaldades neil kujundada ja testida tegelikke objekte. Õpetajad saavad valida projekte, mis vastavad nende klassi vajadustele, ja kohandada neid õpilaste õppimise käigus. Õigete juhiste ja printimisjuhistega annavad need projektid õpetajatele kindla aluse... 3D-printimise integreerimine oma STEM-õppekavasse.