10 projets STEM pour les élèves du primaire avec une imprimante 3D
L'impression 3D offre aux élèves du primaire un une excellente façon d'apprendre les concepts STEM Grâce à des activités pratiques, ces 10 projets offrent aux élèves l'occasion d'explorer et de jouer avec des concepts qui pourraient autrement paraître trop abstraits ou complexes. Vos élèves peuvent créer et tester des engrenages, construire et calculer la résistance d'un pont, ou créer leurs propres visionneuses de constellations. Chaque projet mêle sciences, technologie, ingénierie et mathématiques de manière ludique et pertinente pour les élèves du primaire.
Projet 1 : Engrenages rotatifs !
Ce projet initie les élèves aux concepts mécaniques de base par la manipulation expérimentale d'engrenages. Les élèves découvrent comment les engrenages interagissent pour transmettre le mouvement, modifier la vitesse et développer un avantage mécanique. Ils acquièrent des compétences mathématiques, d'assemblage mécanique et de résolution de problèmes en mesurant les dents. les engrenages et examiner différentes combinaisons d’engrenages.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Comprendre les rapports de démultiplication et l’avantage mécanique • Pratiquer les compétences mathématiques en comptant et en calculant des ratios • Développer le raisonnement spatial en assemblant des systèmes d'engrenages • Apprentissage des principes de base des machines simples | • Commencez avec des engrenages plus petits pour réduire le temps d'impression • Vérifiez si le modèle a besoin de matériel de support avant l'impression • Imprimez d'abord un engrenage de test pour garantir un alignement correct des dents • filament PLA fonctionne mieux pour une utilisation en classe • Téléchargez des modèles d'engrenages droits préconçus pour gagner du temps |
Le projet d'engrenages constitue une excellente introduction à l'impression 3D en classe, car il allie conceptions simples et principes mécaniques clairs. Les élèves peuvent commencer avec des systèmes basiques à deux engrenages et évoluer progressivement vers des configurations plus complexes à mesure qu'ils progressent.
Projet 2 : Solides géométriques
Ce projet aide les étudiants explorer les formes 3D De manière concrète. Les élèves peuvent tenir et examiner différents solides géométriques, rendant ainsi les concepts mathématiques abstraits plus concrets. L'expérience pratique avec des cubes, des sphères, des pyramides et d'autres formes renforce leur compréhension de la géométrie et des relations spatiales.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Interaction directe avec des formes géométriques 3D • Pratiquez la mesure et le calcul du volume • Apprendre à identifier les faces, les arêtes et les sommets • Développement des compétences de visualisation spatiale • Expérience en classification des formes et des propriétés | • Utilisez différentes couleurs pour aider à distinguer les formes • Expérimentez avec des pourcentages de remplissage pour créer des poids variables • Pensez à imprimer des formes creuses pour économiser du matériau • Le filament PLA en plusieurs couleurs fonctionne bien • Téléchargez des modèles solides géométriques prêts à l'emploi pour plus de cohérence |
Grâce à cette exploration pratique, les élèves passent naturellement de la reconnaissance de formes simples à des concepts géométriques plus complexes. Les modèles physiques facilitent la compréhension. comment les formes 2D se combinent pour créer des objets 3D.
Projet 3 : Modèle de cellule végétale
Ce projet transforme des structures cellulaires microscopiques en modèles visibles et tangibles que les élèves peuvent explorer. En créant et en assemblant leurs propres modèles de cellules végétales, les élèves découvrent les différents organites et leurs fonctions. Les composants imprimés en 3D aident les élèves à visualiser le fonctionnement des différentes parties d'une cellule.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Reconnaissance des organites cellulaires et de leurs fonctions • Comprendre la structure et l’organisation cellulaire • Comparaison entre les cellules végétales et animales • Développement des compétences en matière de construction de modèles • Pratique de l’étiquetage et de l’identification scientifiques | • Imprimez les organites en différentes couleurs pour une identification facile • Utiliser un matériau transparent pour la base de la paroi cellulaire si possible • Faites attention aux tailles relatives des organites • Gardez les formes des organites simples mais reconnaissables • Tenez compte de la durabilité lors de l’impression de petits composants |
Le modèle cellulaire physique sert de référence aux étudiants tout au long de leurs études de biologie. Ils peuvent enrichir ou modifier leurs modèles à mesure qu'ils acquièrent des concepts cellulaires plus complexes.
Projet 4 : Site de fouilles de fossiles
Ce projet allie sciences de la Terre et découvertes pratiques : les élèves créent et explorent leurs propres sites de fouilles de fossiles. Ils découvrent la fossilisation, les couches géologiques et la vie préhistorique tout en pratiquant des techniques de fouilles scientifiques. Ce projet transforme des concepts abstraits de l'histoire de la Terre en une expérience physique et interactive.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Compréhension des processus de fossilisation • Connaissance des couches géologiques et des périodes temporelles • Pratique des méthodes d’excavation scientifiques • Reconnaissance des différents types de fossiles • Expérience en documentation archéologique | • Utilisez un filament aux tons terreux pour une apparence fossile réaliste • Imprimez des fossiles avec un remplissage moyen pour plus de durabilité • Créer des répliques de fossiles détaillées mais robustes • Imprimez des fossiles supplémentaires pour remplacer ceux qui se cassent • Fabriquer des fossiles suffisamment grands pour que les élèves du primaire puissent les manipuler |
Le site de fouilles permet aux élèves de jouer les paléontologues tout en apprenant des concepts scientifiques clés. Ils relient les preuves physiques découvertes à des idées plus larges sur l'histoire de la Terre et la vie préhistorique.
Projet 5 : Conception du pont
la tour blanche imprimée par @dylanlock_ QIDI X-MAX
Ce projet enseigne aux élèves l'ingénierie des structures par la construction et les essais pratiques de ponts. Les élèves découvrent l'influence des différentes conceptions et forces sur la résistance des ponts, tout en développant leurs compétences en résolution de problèmes. Le projet rend tangibles les concepts abstraits de physique en permettant aux élèves de tester et d'améliorer leurs conceptions de ponts.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Reconnaissance des forces dans les structures • Expérience des méthodes de tests scientifiques • Développement des compétences en matière d’amélioration de la conception • Pratique de la mesure et de l’enregistrement des données | • Utiliser du PLA ou Filament PETG pour des composants plus résistants • Imprimez des poutres avec des couches alignées sur la longueur pour une résistance maximale • Créer plusieurs ensembles de pièces de pont à des fins de comparaison • Testez l'impression des petits composants avant les pièces complètes du pont • Faites attention aux points de connexion entre les pièces |
Le processus d'essai des ponts montre aux élèves comment les principes d'ingénierie fonctionnent dans des structures réelles. Chaque essai les aide à comprendre pourquoi certaines conceptions sont plus solides que d'autres.
Projet 6 : Outils de mesure
Ce projet enseigne aux élèves la mesure en concevant et en créant leurs propres outils de mesure. Les élèves apprennent à utiliser des logiciels de CAO tout en développant des outils pratiques comme des règles, rapporteurs ou mesures de volume.Le projet relie les concepts de mesure à la conception d’outils, aidant les étudiants à comprendre la précision et l’exactitude.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Expérience avec les logiciels de CAO de base • Pratiquez avec précision et calibrage • Développement des compétences en conception d'outils • Apprendre en créant des instruments pratiques | • Les paramètres d'impression doivent être précis pour des mesures précises • Les impressions de test sont essentielles pour vérifier les dimensions • Ajouter des marquages de mesure clairs dans la conception • Utiliser un filament PLA de haute qualité pour la stabilité • Assurez-vous que l'imprimante est calibrée avant de commencer |
Le projet « Outils de mesure » aide les élèves à comprendre les aspects techniques et pratiques de la mesure. Ils apprennent les principes de conception tout en créant des instruments utilisables dans d'autres activités en classe.
Projet 7 : Puzzles 3D
Ce projet allie raisonnement spatial et conception technique en permettant aux élèves de créer leurs propres puzzles 3D. Ils découvrent les mécanismes d'emboîtement tout en développant leurs compétences en résolution de problèmes. Le projet les incite à réfléchir à la manière dont les formes s'assemblent et à la manière dont les pièces peuvent être conçues pour s'assembler correctement.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Développement des compétences de raisonnement spatial • Pratique des principes de conception technique • Compréhension des relations de forme • Expérience en matière d’ajustement mécanique et de tolérance • Amélioration des capacités de résolution de problèmes | • Imprimez des pièces de test pour vérifier l'ajustement et tolérance • Utilisez des couleurs différentes pour faciliter l’apprentissage de l’assemblage • Assurer des dimensions précises pour un emboîtement correct • Tenez compte des limites de précision de l’imprimante lors de la conception des connexions • Imprimez des pièces supplémentaires pour remplacer celles qui pourraient se casser |
La conception d'un puzzle enseigne aux élèves les principes géométriques et les aspects pratiques de l'ingénierie. Chaque puzzle met à l'épreuve leurs compétences en conception et leur compréhension des relations spatiales.
Projet 8 : Visionneuse de constellations
Ce projet associe l'astronomie à l'optique simple : les élèves créent des outils pour observer les constellations. Ils découvrent les constellations et la navigation céleste tout en construisant un dispositif de projection des constellations. Ce projet contribue à rendre les concepts astronomiques visibles et stimulants en classe.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Connaissance des concepts de base de l'astronomie • Expérience en projection optique • Lien entre les étoiles et la navigation • Apprendre l'observation du ciel nocturne | • Utiliser un filament foncé pour le corps du viseur • Impression avec fentes pour motifs interchangeables • Envisagez un matériau translucide pour les motifs en étoile • Tester la transmission de la lumière avant la production complète • Assurer un ajustement correct entre les composants |
Le visualiseur de constellations offre aux élèves une approche concrète de l'astronomie. Ils peuvent explorer différents modèles d'étoiles et comprendre comment ces modèles ont guidé les hommes à travers l'histoire.
Projet 9 : Cartes topographiques
Ce projet aide les élèves à comprendre la géographie et le relief grâce à des modèles de terrain imprimés en 3D. Les élèves apprennent comment les cartes représentent l'altitude et les caractéristiques du terrain tout en explorant différents paysages. Le projet transforme des cartes planes en modèles tactiles qui facilitent la compréhension des concepts géographiques.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Pratiquer la lecture de cartes • Reconnaissance des caractéristiques du terrain • Expérience en représentation topographique • Développement des compétences de pensée spatiale | • Utiliser des couleurs différentes pour les niveaux d’élévation • Ajuster la hauteur du calque pour afficher les changements d'altitude • Tenez compte de la taille et de l’échelle pour la visibilité des détails • Testez d'abord l'impression de petites sections • Imprimez avec suffisamment de remplissage pour la durabilité |
Les modèles de terrain physiques aident les élèves à relier les symboles cartographiques 2D aux caractéristiques du paysage réel. Ils peuvent toucher et explorer les formations géographiques tout en découvrant comment les cartes représentent le monde réel.
Projet 10 : Porte-clés mécanique
Ce projet allie ingénierie et design personnel : les élèves créent des porte-clés avec des mécanismes d'engrenages mobiles. Ils mettent en pratique leurs connaissances des engrenages pour créer un objet fonctionnel et personnalisé. Ce projet présente la conception de produits tout en renforçant les concepts mécaniques par une application pratique.
| Principaux avantages de l'apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Application de la mécanique des engrenages • Pratique de la conception de produits • Expérience en personnalisation • Compréhension des pièces mobiles • Développement des compétences en conception | • Utilisez des couleurs contrastées pour les engrenages et la base • Imprimez de petits engrenages de test pour vérifier l'ajustement • Assurer un dégagement adéquat pour les pièces mobiles • Créer des points de connexion durables • Tenez compte des limites de taille pour la praticité du porte-clés |
Ce projet pratique permet aux élèves de créer un objet personnel tout en appliquant leurs connaissances en ingénierie. Ils découvrent la conception fonctionnelle et les aspects esthétiques tout en créant un objet utilisable.
Rendez l’apprentissage STEM réel grâce à l’impression 3D !
Ces 10 projets rendent l'apprentissage des STEM réel et pratique pour les élèves du primaire grâce à Impression 3DTous les projets permettent aux enseignants de rendre accessibles aux élèves des concepts complexes en leur permettant de concevoir et de tester des objets concrets. Ils peuvent choisir des projets adaptés aux besoins de leur classe et les adapter au fur et à mesure de l'apprentissage des élèves. Avec des instructions et des guides d'impression adaptés, ces projets offrent aux enseignants une base solide pour intégrer l'impression 3D dans leur programme STEM.
