10 STEM projekti pamatskolas studentiem ar 3D printeri

3D drukāšana sniedz sākumskolas skolēniem lielisks veids, kā apgūt STEM koncepcijas ar praktisku aktivitāšu palīdzību. Šie 10 projekti dod skolēniem iespēju aplūkot un eksperimentēt ar jēdzieniem, kas citādi varētu būt pārāk abstrakti vai pārāk sarežģīti. Jūsu skolēni var izveidot un pārbaudīt zobratus, būvēt un aprēķināt tiltu izturību vai izveidot savus zvaigznāju skatītājus. Katrs projekts savij kopā brīvus zinātnes, tehnoloģiju, inženierzinātņu un matemātikas pavedienus veidā, kas ir jēgpilns un patīkams sākumskolas skolēniem.

1. projekts: Griešanās zobrati!

Šis projekts iepazīstina skolēnus ar mehānikas pamatjēdzieniem, veicot eksperimentālas manipulācijas ar zobratiem. Skolēni apgūst, kā zobrati darbojas kopā, pārnesot kustību, mainot ātrumu un attīstot mehāniskas priekšrocības. Viņi apgūst matemātiskās prasmes, mehāniskās montāžas prasmes un problēmu risināšanas prasmes, mērot zobus uz... zobrati un dažādu pārnesumu kombināciju pārbaude.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Pārnesumu skaitļu un mehānisko priekšrocību izpratne • Matemātikas prasmju praktizēšana, skaitot un aprēķinot attiecības • Telpiskās domāšanas attīstīšana, saliekot zobratu sistēmas • Vienkāršu mašīnu pamatprincipu apguve	• Sāciet ar mazākiem pārnesumiem, lai samazinātu drukāšanas laiku • Pirms drukāšanas pārbaudiet, vai modelim ir nepieciešams palīgmateriāls • Vispirms izdrukājiet testa zobratu, lai nodrošinātu pareizu zobu izlīdzināšanu • PLA kvēldiegs vislabāk darbojas lietošanai klasē • Lai ietaupītu laiku, lejupielādējiet iepriekš izstrādātus cilindrisko zobratu modeļus

Zobratu projekts labi noder kā ievads 3D drukāšanai klasē, jo tas apvieno vienkāršus dizainus ar skaidriem mehāniskiem principiem. Skolēni var sākt ar pamata divu zobratu sistēmām un pakāpeniski pāriet uz sarežģītākiem izkārtojumiem, uzlabojoties viņu prasmēm.

2. projekts: Ģeometriskie cietie ķermeņi

Šis projekts palīdz studentiem izpētīt 3D formas taustāmā veidā. Skolēni var turēt un pētīt dažādus ģeometriskus ķermeņus, padarot abstraktus matemātikas jēdzienus konkrētākus. Praktiskā pieredze ar kubiem, sfērām, piramīdām un citām formām stiprina viņu izpratni par ģeometriju un telpiskajām attiecībām.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Tieša mijiedarbība ar 3D ģeometriskām formām • Praktizējiet tilpuma mērīšanu un aprēķināšanu • Mācīšanās identificēt skaldnes, malas un virsotnes • Telpiskās vizualizācijas prasmju attīstīšana • Pieredze formu klasifikācijā un īpašībās	• Izmantojiet dažādas krāsas, lai palīdzētu atšķirt formas • Eksperimentējiet ar aizpildījuma procentiem, lai izveidotu dažādus svarus • Apsveriet iespēju drukāt dobas formas, lai ietaupītu materiālu • PLA kvēldiegs dažādās krāsās darbojas labi • Lai nodrošinātu konsekvenci, lejupielādējiet gatavus ģeometriskos cietvielu modeļus

Ar šīs praktiskās izpētes palīdzību skolēni dabiski pāriet no vienkāršas formu atpazīšanas uz sarežģītākiem ģeometriskiem jēdzieniem. Fiziskie modeļi atvieglo izpratni. Kā 2D formas apvienojas, lai izveidotu 3D objektus.

3. projekts: Augu šūnu modelis

Šis projekts pārveido mikroskopiskas šūnu struktūras redzamos, taustāmos modeļos, ko skolēni var izpētīt. Izveidojot un saliekot savus augu šūnu modeļus, skolēni uzzina par dažādām organellām un to funkcijām. 3D drukātie komponenti palīdz skolēniem vizualizēt, kā dažādas šūnas daļas darbojas kopā.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Šūnu organellu un to funkciju atpazīšana • Šūnu struktūras un organizācijas izpratne • Augu un dzīvnieku šūnu salīdzinājums • Modeļu veidošanas prasmju attīstīšana • Praktizējieties ar zinātnisko marķēšanu un identifikāciju	• Izdrukājiet organellas dažādās krāsās, lai tās būtu viegli identificējamas • Ja iespējams, šūnas sienas pamatnei izmantojiet caurspīdīgu materiālu. • Pievērsiet uzmanību organellu relatīvajiem izmēriem • Saglabājiet organellu formas vienkāršas, bet atpazīstamas • Drukājot mazas detaļas, ņemiet vērā izturību

Fiziskās šūnas modelis kalpo kā atskaites punkts studentiem visā bioloģijas studiju laikā. Viņi var papildināt vai modificēt savus modeļus, apgūstot sarežģītākus šūnu jēdzienus.

4. projekts: Fosiliju izrakumu vieta

Šis projekts apvieno Zemes zinātni ar praktisku atklājumu veikšanu, skolēniem veidojot un izpētot savas fosiliju izrakumu vietas. Skolēni apgūst fosilizāciju, ģeoloģiskos slāņus un aizvēsturisko dzīvi, vienlaikus praktizējot zinātniskās izrakumu metodes. Projekts pārvērš abstraktus jēdzienus par Zemes vēsturi fiziskā, interaktīvā pieredzē.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Izpratne par fosilizācijas procesiem • Ģeoloģisko slāņu un laika periodu zināšanas • Praktizējieties ar zinātniskajām izrakumu metodēm • Dažādu fosiliju veidu atpazīšana • Pieredze ar arheoloģisko dokumentāciju	• Izmantojiet zemes toņa kvēldiegu, lai iegūtu reālistisku fosiliju izskatu • Izturības labad izdrukājiet fosilijas ar vidēja blīvuma pildījumu • Izveidojiet detalizētas, bet izturīgas fosiliju kopijas • Izdrukājiet papildu fosilijas, lai aizstātu visas, kas saplīst • Izveidojiet fosilijas pietiekami lielas, lai sākumskolas skolēni tās varētu paņemt rokās

Izrakumu vietas iekārtojums ļauj skolēniem iejuties paleontologu lomā, vienlaikus apgūstot galvenos zinātniskos jēdzienus. Viņi saista atklātos fiziskos pierādījumus ar plašākiem priekšstatiem par Zemes vēsturi un aizvēsturisko dzīvi.

5. projekts: Tiltu projektēšana

baltais tornis, ko izdrukājis @dylanlock_ QIDI X-MAX

Šis projekts māca skolēniem par konstrukciju inženieriju, praktiski attīstot tiltu būvniecību un testēšanu. Skolēni apgūst, kā dažādi projekti un spēki ietekmē tilta izturību, vienlaikus attīstot problēmu risināšanas prasmes. Projekts padara abstraktas fizikas koncepcijas taustāmas, skolēniem testējot un uzlabojot savus tiltu projektus.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Spēku atpazīšana konstrukcijās • Pieredze darbā ar zinātniskām testēšanas metodēm • Dizaina uzlabošanas prasmju attīstīšana • Praktizējieties ar mērījumiem un datu reģistrēšanu	• Izmantojiet PLA vai PETG kvēldiegs spēcīgākām sastāvdaļām • Drukājiet sijas ar slāņiem, kas izlīdzināti garumā, lai nodrošinātu maksimālu izturību • Izveidojiet vairākus tilta detaļu komplektus salīdzināšanai • Pirms pilnu tilta daļu izdrukas testa drukāšanas mazas detaļas • Pievērsiet uzmanību detaļu savienojuma punktiem

Tiltu testēšanas process parāda studentiem, kā inženiertehniskie principi darbojas reālās konstrukcijās. Katrs tests palīdz viņiem saprast, kāpēc noteikti dizaini ir izturīgāki par citiem.

6. projekts: Mērīšanas rīki

Šis projekts māca skolēniem par mērīšanu, izstrādājot un izveidojot savus mērīšanas rīkus. Skolēni apgūst CAD programmatūras lietošanu, vienlaikus izstrādājot praktiski rīki, piemēram, lineāli, transportieri vai tilpuma mēri.Projekts savieno mērīšanas koncepcijas ar instrumentu dizainu, palīdzot skolēniem izprast precizitāti un pareizību.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Pieredze darbā ar pamata CAD programmatūru • Praktizējieties ar precizitāti un kalibrēšanu • Instrumentu projektēšanas prasmju attīstīšana • Mācīšanās, radot praktiskus instrumentus	• Lai mērījumi būtu precīzi, drukas iestatījumiem jābūt precīziem. • Testa izdrukas ir būtiskas, lai pārbaudītu izmērus • Pievienojiet dizainā skaidrus mērījumu marķējumus • Stabilitātei izmantojiet augstas kvalitātes PLA pavedienu • Pirms darba sākšanas pārliecinieties par printera kalibrēšanu

Mērinstrumentu projekts palīdz skolēniem izprast gan mērīšanas tehniskos, gan praktiskos aspektus. Viņi apgūst projektēšanas principus, vienlaikus radot instrumentus, ko var izmantot citās klases aktivitātēs.

7. projekts: 3D puzles

Šis projekts apvieno telpisko domāšanu ar inženiertehnisko dizainu, skolēniem veidojot savas 3D puzles. Skolēni apgūst savstarpēji savienojamos mehānismus, vienlaikus attīstot problēmu risināšanas prasmes. Projekts mudina viņus domāt par to, kā formas sader kopā un kā detaļas var tikt veidotas tā, lai tās pareizi savienotos.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Telpiskās domāšanas prasmju attīstība • Praktizējieties ar inženiertehniskā projektēšanas principiem • Izpratne par formu attiecībām • Pieredze mehāniskās piemērotības un tolerances jomā • Problēmu risināšanas spēju uzlabošana	• Izdrukājiet testa paraugus, lai pārbaudītu piemērotību un tolerance • Izmantojiet dažādas krāsas, lai vieglāk apgūtu salikšanu • Nodrošiniet precīzus izmērus pareizai bloķēšanai • Projektējot savienojumus, ņemiet vērā printera precizitātes ierobežojumus • Izdrukājiet papildu detaļas, lai nomainītu tās, kas varētu saplīst

Puzles dizaina process māca skolēniem gan ģeometriskos principus, gan praktiskus inženiertehniskos apsvērumus. Katra mīkla kļūst par pārbaudījumu viņu dizaina prasmēm un telpisko attiecību izpratnei.

8. projekts: Zvaigznāju skatītājs

Šajā projektā astronomija tiek apvienota ar vienkāršu optiku, skolēniem radot rīkus zvaigžņu rakstu skatīšanai. Skolēni apgūst zvaigznājus un debess navigāciju, vienlaikus būvējot ierīci, kas projicē zvaigžņu rakstus. Projekts palīdz padarīt astronomiskus jēdzienus redzamus un saistošus klasē.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Zināšanas par astronomijas pamatjēdzieniem • Pieredze darbā ar optisko projekciju • Saikne starp zvaigznēm un navigāciju • Mācības par nakts debesu novērošanu	• Skatītāja korpusam izmantojiet tumšu kvēldiegu • Drukāt ar spraugām maināmiem rakstiem • Zvaigžņu rakstu veidošanai apsveriet caurspīdīgu materiālu • Pirms pilnīgas ražošanas pārbaudiet gaismas caurlaidību • Nodrošiniet pareizu saderību starp komponentiem

Zvaigznāju skatītājs sniedz skolēniem praktisku veidu, kā apgūt astronomiju. Viņi var izpētīt dažādus zvaigžņu modeļus un uzzināt, kā šie modeļi ir vadījuši cilvēkus vēstures gaitā.

9. projekts: Topogrāfiskās kartes

Šis projekts palīdz skolēniem izprast ģeogrāfiju un reljefa formas, izmantojot 3D drukātus reljefa modeļus. Skolēni, izpētot dažādas ainavas, apgūst, kā kartes attēlo augstuma un reljefa elementus. Projekts pārveido plakanas kartes par taustes modeļiem, kas atvieglo ģeogrāfisko jēdzienu izpratni.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Praktizējiet kartes lasīšanas prasmes • Reljefa iezīmju atpazīšana • Pieredze topogrāfiskās attēlošanas jomā • Telpiskās domāšanas prasmju attīstība	• Izmantojiet dažādas krāsas augstuma līmeņiem • Pielāgojiet slāņa augstumu, lai parādītu augstuma izmaiņas • Apsveriet izmēru un mērogu, lai nodrošinātu detaļu redzamību • Vispirms testa izdrukājiet nelielas sadaļas • Drukājiet ar pietiekamu aizpildījumu izturībai

Fiziskā reljefa modeļi palīdz skolēniem savienot 2D kartes simbolus ar reālām ainavas iezīmēm. Skolēni var pieskarties ģeogrāfiskiem veidojumiem un tos izpētīt, vienlaikus apgūstot, kā kartes attēlo reālo pasauli.

10. projekts: Mehāniskā atslēgu piekariņš

Šis projekts apvieno inženieriju ar personīgo dizainu, jo skolēni veido atslēgu piekariņus ar kustīgiem zobratu mehānismiem. Skolēni pielieto savas zināšanas par zobratiem, lai izveidotu funkcionālu, personalizētu priekšmetu. Projekts iepazīstina ar produktu dizainu, vienlaikus nostiprinot mehāniskos jēdzienus, izmantojot praktisku pielietojumu.

Galvenie mācību ieguvumi	Svarīgas piezīmes par 3D drukāšanu
• Zobratu mehānikas pielietojums • Praktizējieties ar produktu dizainu • Pieredze ar personalizāciju • Kustīgo daļu izpratne • Dizaina prasmju attīstība	• Izmantojiet kontrastējošas krāsas zobratiem un pamatnei • Izdrukājiet mazus testa zobratus, lai pārbaudītu piemērotību • Nodrošiniet atbilstošu atstarpi kustīgajām daļām • Izveidojiet izturīgus savienojuma punktus • Apsveriet izmēru ierobežojumus atslēgu piekariņa praktiskuma labad

Šis praktiskais projekts ļauj skolēniem radīt kaut ko personisku, pielietojot savas inženierzinātņu zināšanas. Viņi apgūst gan funkcionālo dizainu, gan estētiskus apsvērumus, vienlaikus radot kaut ko, ko viņi var izmantot.

Padariet STEM mācīšanos reālu ar 3D drukāšanu!

Šie 10 projekti padara STEM apguvi reālu un praktisku sākumskolas skolēniem, izmantojot 3D drukāšanaVisi projekti ļauj skolotājiem padarīt skolēniem pieejamus sarežģītus jēdzienus, ļaujot viņiem izstrādāt un pārbaudīt reālus objektus. Skolotāji var izvēlēties projektus, kas atbilst viņu klases vajadzībām, un pielāgot tos, skolēniem mācoties. Ar pareizajām instrukcijām un drukāšanas vadlīnijām šie projekti sniedz skolotājiem stabilu pamatu integrējot 3D drukāšanu savā STEM mācību programmā.