10 STEM -projektia ala -asteen opiskelijoille 3D -tulostimella

3D-tulostus antaa alakoululaisille loistava tapa oppia STEM-käsitteitä käytännön aktiviteettien kautta. Nämä 10 projektia antavat oppilaille mahdollisuuden tarkastella ja leikkiä käsitteillä, jotka muuten voisivat olla liian abstrakteja tai liian vaikeita. Oppilaat voivat luoda ja testata vaihteita, rakentaa ja laskea sillan lujuutta tai luoda omia tähtikuviokatselijoitaan. Jokainen projekti yhdistää tieteen, teknologian, tekniikan ja matematiikan irrallisia säikeitä tavalla, joka on järkevää ja nautinnollista alakoululaisille.

Projekti 1: Pyörivät vaihteet!

Tämä projekti tutustuttaa oppilaat mekaniikan peruskäsitteisiin kokeellisen hammaspyörien manipuloinnin avulla. Oppilaat oppivat, miten hammaspyörät toimivat yhdessä liikkeen välittämisessä, nopeuden muuttamisessa ja mekaanisen edun kehittämisessä. He oppivat matemaattisia taitoja, mekaanisia kokoonpanotaitoja ja ongelmanratkaisutaitoja mittaamalla hampaita vaihteet ja tutkimalla erilaisia ​​​​varusteyhdistelmiä.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Vaihteiden välityssuhteiden ja mekaanisen edun ymmärtäminen • Matemaattisten taitojen harjoittelu laskemalla ja laskemalla suhteita • Avaruudellisen päättelykyvyn kehittäminen kokoamalla vaihdejärjestelmiä • Yksinkertaisten koneiden perusperiaatteiden oppiminen	• Aloita pienemmillä vaihteilla tulostusajan lyhentämiseksi • Tarkista ennen tulostamista, tarvitseeko malli tukimateriaalia • Tulosta ensin testiratas varmistaaksesi hampaiden oikean kohdistuksen • PLA-filamentti toimii parhaiten luokkahuonekäyttöön • Lataa valmiiksi suunniteltuja lieriöpyörämalleja säästääksesi aikaa

Vaihdeprojekti toimii hyvin lähtökohtana 3D-tulostukselle luokkahuoneessa, koska se yhdistää yksinkertaiset mallit selkeisiin mekaanisiin periaatteisiin. Oppilaat voivat aloittaa peruskaksivaihteisilla järjestelmillä ja siirtyä vähitellen monimutkaisempiin järjestelyihin taitojensa karttuessa.

Projekti 2: Geometriset kappaleet

Tämä projekti auttaa opiskelijoita tutkia 3D-muotoja konkreettisella tavalla. Oppilaat voivat pitää kädessään ja tutkia erilaisia ​​geometrisia kappaleita, mikä tekee abstrakteista matemaattisista käsitteistä konkreettisempia. Käytännön kokemus kuutioiden, pallojen, pyramidien ja muiden muotojen kanssa vahvistaa heidän ymmärrystään geometriasta ja avaruudellisista suhteista.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Suora vuorovaikutus 3D-geometristen muotojen kanssa • Harjoittele tilavuuden mittaamista ja laskemista • Opi tunnistamaan pintoja, reunoja ja kärkipisteitä • Tilallisen visualisoinnin taitojen kehittäminen • Kokemusta muodon luokittelusta ja ominaisuuksista	• Käytä eri värejä muotojen erottamiseksi toisistaan • Kokeile täyttöprosentteja luodaksesi vaihtelevia painoja • Harkitse onttojen muotojen tulostamista materiaalin säästämiseksi • PLA-filamentti useissa eri väreissä toimii hyvin • Lataa valmiita geometrisia mallikappaleita johdonmukaisuuden varmistamiseksi

Oppilaat siirtyvät luonnollisesti yksinkertaisesta muodon tunnistamisesta monimutkaisempiin geometrisiin käsitteisiin tämän käytännönläheisen tutkimisen kautta. Fyysiset mallit helpottavat ymmärtämistä. miten 2D-muodot yhdistyvät 3D-objektien luomiseksi.

Projekti 3: Kasvisolumalli

Tämä projekti muuttaa mikroskooppisia solurakenteita näkyviksi, konkreettisiksi malleiksi, joita oppilaat voivat tutkia. Luomalla ja kokoamalla omia kasvisolumallejaan oppilaat oppivat eri organelleista ja niiden toiminnoista. 3D-tulostetut komponentit auttavat oppilaita visualisoimaan, miten solun eri osat toimivat yhdessä.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Soluorganellien ja niiden toimintojen tunnistaminen • Solurakenteen ja organisaation ymmärtäminen • Kasvi- ja eläinsolujen vertailu • Mallienrakennustaitojen kehittäminen • Harjoittele tieteellistä merkitsemistä ja tunnistamista	• Tulosta organellit eri väreillä helpottaaksesi tunnistamista • Käytä läpinäkyvää materiaalia soluseinän pohjana, jos mahdollista • Kiinnitä huomiota organellien suhteellisiin kokoihin • Pidä organellien muodot yksinkertaisina mutta tunnistettavina • Ota huomioon kestävyys pienten komponenttien tulostuksessa

Fyysinen solumalli toimii opiskelijoiden viitekehyksenä koko biologian opintojen ajan. He voivat täydentää tai muokata mallejaan oppiessaan monimutkaisempia solukäsitteitä.

Projekti 4: Fossiilien kaivauspaikka

Tämä projekti yhdistää geotieteen käytännönläheiseen löytötoimintaan, kun oppilaat luovat ja tutkivat omia fossiilikaivauspaikkojaan. Oppilaat oppivat fossiilistumisesta, geologisista kerroksista ja esihistoriallisesta elämästä harjoitellessaan tieteellisiä kaivaustekniikoita. Projekti muuttaa maapallon historiaa koskevat abstraktit käsitteet fyysiseksi, interaktiiviseksi kokemukseksi.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Fossilisaatioprosessien ymmärtäminen • Geologisten kerrostumien ja aikakausien tuntemus • Harjoittele tieteellisten kaivausmenetelmien kanssa • Erilaisten fossiilityyppien tunnistaminen • Kokemusta arkeologisesta dokumentoinnista	• Käytä maanläheistä filamenttia saadaksesi realistisen fossiiliulkonäön • Tulosta fossiileja keskipaksulla täyttöpakkauksella kestävyyden takaamiseksi • Luo yksityiskohtaisia ​​mutta kestäviä fossiilijäljennöksiä • Tulosta ylimääräisiä fossiileja korvataksesi rikkoutuneet • Tee fossiileista riittävän suuria alakoululaisten käsiteltäviksi

Kaivauspaikan asetelma antaa oppilaille mahdollisuuden toimia paleontologeina ja oppia samalla keskeisiä tieteellisiä käsitteitä. He yhdistävät löytämänsä fyysiset todisteet laajempiin käsityksiin Maan historiasta ja esihistoriallisesta elämästä.

Projekti 5: Sillan suunnittelu

valkoinen torni, jonka on painanut @dylanlock_ QIDI X-MAX

Tämä projekti opettaa opiskelijoille rakennesuunnittelua käytännön sillanrakennuksen ja -testauksen avulla. Oppilaat oppivat, miten erilaiset rakenteet ja voimat vaikuttavat sillan lujuuteen, samalla kehittäen ongelmanratkaisutaitojaan. Projekti tekee abstraktin fysiikan käsitteistä konkreettisia, kun oppilaat testaavat ja parantavat siltasuunnitelmiaan.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Rakenteiden voimien tunnistaminen • Kokemusta tieteellisistä testausmenetelmistä • Suunnittelun parantamistaitojen kehittäminen • Harjoittele mittaamista ja tiedon tallentamista	• Käytä PLA:ta tai PETG-filamentti vahvemmille komponenteille • Tulosta palkit siten, että kerrokset on kohdistettu pituuden mukaan maksimaalisen lujuuden saavuttamiseksi • Luo useita sillan osien sarjoja vertailua varten • Testaa pienten komponenttien tulostus ennen kokonaisten sillan osien tulostusta • Kiinnitä huomiota osien välisiin liitoskohtiin

Sillan testausprosessi näyttää opiskelijoille, miten suunnitteluperiaatteet toimivat todellisissa rakenteissa. Jokainen testi auttaa heitä ymmärtämään, miksi tietyt mallit ovat vahvempia kuin toiset.

Projekti 6: Mittaustyökalut

Tämä projekti opettaa oppilaille mittaamista suunnittelemalla ja luomalla omia mittaustyökaluja. Oppilaat oppivat käyttämään CAD-ohjelmistoja samalla kun he kehittävät käytännön työkaluja, kuten viivoittimia, astelevyjä tai tilavuusmittoja.Projekti yhdistää mittauskäsitteet työkalusuunnitteluun ja auttaa oppilaita ymmärtämään tarkkuutta ja täsmällisyyttä.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Kokemusta perus-CAD-ohjelmistojen käytöstä • Harjoittele tarkasti ja kalibroimalla • Työkalusuunnittelutaitojen kehittäminen • Oppiminen käytännön instrumenttien luomisen kautta	• Tulostusasetusten on oltava tarkat, jotta mittaukset ovat tarkkoja • Testitulosteet ovat välttämättömiä mittojen tarkistamiseksi • Lisää selkeät mittausmerkinnät suunnitteluun • Käytä korkealaatuista PLA-filamenttia vakauden takaamiseksi • Varmista tulostimen kalibrointi ennen aloittamista

Mittausvälineprojekti auttaa oppilaita ymmärtämään mittaamisen sekä teknisiä että käytännön näkökohtia. He oppivat suunnitteluperiaatteita samalla kun he luovat välineitä, joita he voivat käyttää muissa luokkahuonetoiminnoissa.

Projekti 7: 3D-palapelit

Tämä projekti yhdistää tilallisen päättelyn ja teknisen suunnittelun, kun oppilaat luovat omia 3D-palapelejään. Oppilaat oppivat toisiinsa kytkeytyvistä mekanismeista ja kehittävät samalla ongelmanratkaisutaitojaan. Projekti haastaa heidät miettimään, miten muodot sopivat yhteen ja miten palaset voidaan suunnitella yhdistymään kunnolla.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Tilallisen päättelykyvyn kehittäminen • Harjoittele suunnitteluperiaatteiden kanssa • Muotosuhteiden ymmärtäminen • Kokemusta mekaanisesta sopivuudesta ja toleranssitasosta • Ongelmanratkaisutaitojen parantaminen	• Tulosta testikappaleet sopivuuden tarkistamiseksi ja suvaitsevaisuus • Käytä eri värejä helpottaaksesi kokoamisen oppimista • Varmista tarkat mitat asianmukaisen lukituksen varmistamiseksi • Ota huomioon tulostimen tarkkuusrajoitukset liitäntöjä suunnitellessasi • Tulosta ylimääräisiä osia korvataksesi mahdollisesti rikkoutuvat osat

Pulmapelien suunnitteluprosessi opettaa oppilaille sekä geometrisia periaatteita että käytännön insinööritaitoja. Jokainen pulmapeli on testi heidän suunnittelutaidoilleen ja ymmärrykselleen avaruudellisista suhteista.

Projekti 8: Tähtikuvioiden katseluohjelma

Tämä projekti yhdistää tähtitieteen ja yksinkertaisen optiikan, kun oppilaat luovat työkaluja tähtikuvioiden tarkasteluun. Oppilaat oppivat tähdistöistä ja taivaannavigaatiosta rakentaessaan laitetta, joka heijastaa tähtikuvioita. Projekti auttaa tekemään tähtitieteellisistä käsitteistä näkyviä ja kiinnostavia luokkahuoneessa.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Astronomian peruskäsitteiden tuntemus • Kokemusta optisesta projektorista • Tähtien ja navigoinnin välinen yhteys • Yötaivaan havainnoinnin oppiminen	• Käytä tummaa filamenttia katsojan vartaloon • Tulosta, jossa on paikat vaihdettavia kuvioita varten • Harkitse läpikuultavaa materiaalia tähtikuvioihin • Testaa valonläpäisy ennen varsinaista tuotantoa • Varmista osien asianmukainen sopivuus

Tähdistökatseluohjelma tarjoaa oppilaille käytännönläheisen tavan opiskella tähtitiedettä. He voivat tutkia erilaisia ​​tähtikuvioita ja oppia, miten nämä kuviot ovat ohjanneet ihmisiä läpi historian.

Projekti 9: Topografiset kartat

Tämä projekti auttaa oppilaita ymmärtämään maantiedettä ja pinnanmuotoja 3D-tulostettujen maastomallien avulla. Oppilaat oppivat, miten kartat esittävät korkeus- ja maastonpiirteitä tutkiessaan erilaisia ​​maisemia. Projekti muuttaa tasaiset kartat taktiiliksi malleiksi, jotka helpottavat maantieteellisten käsitteiden ymmärtämistä.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Harjoittele kartanlukutaitoa • Maasto-ominaisuuksien tunnistaminen • Kokemusta topografisesta esityksestä • Avaruudellisen ajattelun taitojen kehittäminen	• Käytä korkeustasoille eri värejä • Säädä kerroksen korkeutta korkeusmuutosten näyttämiseksi • Ota huomioon koko ja mittakaava yksityiskohtien näkyvyyden varmistamiseksi • Testaa ensin pienten osien tulostus • Tulosta riittävällä täyttömäärällä kestävyyden takaamiseksi

Fyysiset maastomallit auttavat oppilaita yhdistämään 2D-karttasymbolit todellisiin maisemapiirteisiin. Oppilaat voivat koskettaa ja tutkia maantieteellisiä muodostelmia samalla kun he oppivat, miten kartat edustavat todellista maailmaa.

Projekti 10: Mekaaninen avaimenperä

Tämä projekti yhdistää insinööritieteitä ja henkilökohtaista suunnittelua, kun oppilaat luovat liikkuvilla hammasrattailla varustettuja avaimenperiä. Oppilaat soveltavat hammasrattaiden tuntemustaan ​​​​valmistaakseen toimivan ja yksilöllisen esineen. Projekti esittelee tuotesuunnittelua ja vahvistaa samalla mekaanisia käsitteitä käytännön sovelluksen kautta.

Keskeiset oppimisen hyödyt	Tärkeitä 3D-tulostukseen liittyviä huomautuksia
• Vaihdemekaniikan soveltaminen • Harjoittele tuotesuunnittelua • Kokemusta personoinnista • Liikkuvien osien ymmärtäminen • Suunnittelutaitojen kehittäminen	• Käytä vastakkaisia ​​värejä rattaissa ja pohjassa • Tulosta pienet testirattaat sopivuuden tarkistamiseksi • Varmista, että liikkuville osille on riittävästi tilaa • Luo kestäviä liitoskohtia • Ota huomioon avaimenperän kokorajoitukset käytännöllisyyden vuoksi

Tämä käytännönläheinen projekti antaa opiskelijoille mahdollisuuden luoda jotain henkilökohtaista samalla kun he soveltavat insinööritietämystään. He oppivat sekä toiminnallisesta suunnittelusta että esteettisistä näkökohdista samalla kun he luovat jotain, mitä he voivat käyttää.

Tee STEM-oppimisesta totta 3D-tulostuksen avulla!

Nämä 10 projektia tekevät STEM-oppimisesta todellista ja käytännönläheistä alakoululaisille 3D-tulostusKaikki projektit antavat opettajille mahdollisuuden tehdä haastavista käsitteistä oppilaille ymmärrettäviä suunnittelemalla ja testaamalla oikeita esineitä. Opettajat voivat valita luokkansa tarpeisiin sopivia projekteja ja soveltaa niitä oppilaiden oppimisen myötä. Oikeilla ohjeilla ja tulostusohjauksella nämä projektit antavat opettajille vankan pohjan 3D-tulostuksen integrointi STEM-opetussuunnitelmaansa.