10 STEM -projecten voor elementaire studenten met een 3D -printer

3D-printen geeft basisschoolleerlingen een geweldige manier om STEM-concepten te leren door middel van praktische activiteiten. Deze 10 projecten geven leerlingen de kans om concepten te bekijken en ermee te spelen die anders te abstract of te moeilijk zouden zijn. Uw leerlingen kunnen tandwielen maken en testen, de sterkte van bruggen berekenen en berekenen, of hun eigen constellatiekijkers maken. Elk project combineert losse elementen van wetenschap, technologie, techniek en wiskunde op een manier die logisch en leuk is voor basisschoolleerlingen.

Project 1: Draaiende tandwielen!

Dit project introduceert leerlingen in de basisprincipes van de mechanica door middel van experimentele manipulatie van tandwielen. Leerlingen leren hoe tandwielen samenwerken bij het overbrengen van beweging, het veranderen van snelheid en het ontwikkelen van mechanisch voordeel. Ze leren wiskundige vaardigheden, mechanische assemblagevaardigheden en probleemoplossende vaardigheden door de tanden op een tandwiel te meten. de tandwielen en het onderzoeken van verschillende versnellingscombinaties.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Inzicht in overbrengingsverhoudingen en mechanisch voordeel • Oefenen van wiskundige vaardigheden door te tellen en verhoudingen te berekenen • Ruimtelijk inzicht ontwikkelen door het monteren van tandwielsystemen • Het leren van de basisprincipes van eenvoudige machines	• Begin met kleinere tandwielen om de printtijd te verkorten • Controleer of het model ondersteuningsmateriaal nodig heeft voordat u gaat printen • Print eerst een testtandwiel om de juiste uitlijning van de tanden te garanderen • PLA-filament werkt het beste voor gebruik in de klas • Download vooraf ontworpen modellen van tandwielen om tijd te besparen

Het tandwielproject is een goede instap voor 3D-printen in de klas, omdat het eenvoudige ontwerpen combineert met duidelijke mechanische principes. Leerlingen kunnen beginnen met eenvoudige systemen met twee tandwielen en geleidelijk overstappen op complexere systemen naarmate hun vaardigheden verbeteren.

Project 2: Geometrische lichamen

Dit project helpt studenten verken 3D-vormen Op een tastbare manier. Leerlingen kunnen verschillende geometrische lichamen vasthouden en onderzoeken, waardoor abstracte wiskundige concepten concreter worden. De praktische ervaring met kubussen, bollen, piramides en andere vormen versterkt hun begrip van meetkunde en ruimtelijke verhoudingen.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Directe interactie met 3D geometrische vormen • Oefen met het meten en berekenen van volume • Leren vlakken, randen en hoekpunten te identificeren • Ontwikkeling van ruimtelijke visualisatievaardigheden • Ervaring met vormclassificatie en eigenschappen	• Gebruik verschillende kleuren om onderscheid te maken tussen vormen • Experimenteer met vulpercentages om verschillende gewichten te creëren • Overweeg het printen van holle vormen om materiaal te besparen • PLA-filament in meerdere kleuren werkt goed • Download kant-en-klare geometrische vaste modellen voor consistentie

Studenten gaan op natuurlijke wijze van eenvoudige vormherkenning naar complexere geometrische concepten door deze praktische verkenning. De fysieke modellen maken het gemakkelijker om te begrijpen. hoe 2D-vormen worden gecombineerd om 3D-objecten te creëren.

Project 3: Plantencelmodel

Dit project transformeert microscopisch kleine celstructuren in zichtbare, tastbare modellen die leerlingen kunnen verkennen. Door hun eigen plantencelmodellen te maken en te assembleren, leren leerlingen over verschillende organellen en hun functies. De 3D-geprinte componenten helpen leerlingen visualiseren hoe verschillende onderdelen van een cel samenwerken.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Herkenning van celorganellen en hun functies • Inzicht in celstructuur en -organisatie • Vergelijking tussen planten- en dierencellen • Ontwikkeling van vaardigheden voor modelbouw • Oefening met wetenschappelijke etikettering en identificatie	• Print organellen in verschillende kleuren voor eenvoudige identificatie • Gebruik indien mogelijk transparant materiaal voor de celwandbasis • Let op de relatieve grootte van organellen • Houd de organelvormen eenvoudig maar herkenbaar • Houd bij het printen van kleine componenten rekening met duurzaamheid

Het fysieke celmodel dient als referentiepunt voor studenten tijdens hun biologiestudie. Ze kunnen hun modellen aanvullen of aanpassen naarmate ze complexere celconcepten leren.

Project 4: Fossiele opgravingslocatie

Dit project combineert aardwetenschappen met praktische ontdekkingen, waarbij leerlingen hun eigen fossiele opgravingsplekken creëren en verkennen. Leerlingen leren over fossilisatie, geologische lagen en prehistorisch leven terwijl ze wetenschappelijke opgravingstechnieken oefenen. Het project vertaalt abstracte concepten over de geschiedenis van de aarde naar een fysieke, interactieve ervaring.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Inzicht in fossilisatieprocessen • Kennis van geologische lagen en tijdsperioden • Oefening met wetenschappelijke opgravingsmethoden • Herkenning van verschillende fossiele typen • Ervaring met archeologische documentatie	• Gebruik filament met een aardse tint voor een realistisch fossielbeeld • Print fossielen met medium infill voor duurzaamheid • Maak gedetailleerde maar stevige fossiele replica's • Print extra fossielen om de fossielen te vervangen die kapot zijn gegaan • Maak fossielen groot genoeg voor basisschoolleerlingen om mee te werken

De opgravingsopstelling laat leerlingen de rol van paleontologen op zich nemen en tegelijkertijd belangrijke wetenschappelijke concepten leren. Ze verbinden het fysieke bewijs dat ze ontdekken met bredere ideeën over de geschiedenis van de aarde en het prehistorische leven.

Project 5: Brugontwerp

de witte toren geprint door @dylanlock_ QIDI X-MAX

Dit project leert studenten over bouwkunde door middel van praktische bruggenbouw en -testen. Studenten leren hoe verschillende ontwerpen en krachten de sterkte van bruggen beïnvloeden en ontwikkelen tegelijkertijd probleemoplossende vaardigheden. Het project maakt abstracte natuurkundige concepten tastbaar terwijl studenten hun brugontwerpen testen en verbeteren.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Herkennen van krachten in constructies • Ervaring met wetenschappelijke testmethoden • Ontwikkeling van vaardigheden voor ontwerpverbetering • Oefening met meten en gegevensregistratie	• Gebruik PLA of PETG-filament voor sterkere componenten • Print balken met lagen die op de lengte zijn uitgelijnd voor maximale sterkte • Maak meerdere sets brugdelen aan ter vergelijking • Testprint kleine componenten voordat u volledige brugdelen print • Let op de verbindingspunten tussen de stukken

De brugtest laat leerlingen zien hoe technische principes werken in echte constructies. Elke test helpt hen te begrijpen waarom bepaalde ontwerpen sterker zijn dan andere.

Project 6: Meetinstrumenten

Dit project leert studenten meten door hun eigen meetinstrumenten te ontwerpen en te maken. Studenten leren CAD-software te gebruiken tijdens het ontwikkelen. praktische hulpmiddelen zoals linialen, gradenbogen of volumematen.Het project verbindt meetconcepten met gereedschapsontwerp en helpt studenten precisie en nauwkeurigheid te begrijpen.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Ervaring met basis CAD-software • Oefen met precisie en kalibratie • Ontwikkeling van vaardigheden op het gebied van gereedschapsontwerp • Leren door het creëren van praktische instrumenten	• De afdrukinstellingen moeten nauwkeurig zijn voor nauwkeurige metingen • Testprints zijn essentieel om de afmetingen te controleren • Voeg duidelijke meetmarkeringen toe in het ontwerp • Gebruik hoogwaardig PLA-filament voor stabiliteit • Zorg ervoor dat de printer is gekalibreerd voordat u begint

Het project Meetinstrumenten helpt leerlingen zowel de technische als de praktische aspecten van meten te begrijpen. Ze leren ontwerpprincipes terwijl ze instrumenten creëren die ze in andere klasactiviteiten kunnen gebruiken.

Project 7: 3D-puzzels

Dit project combineert ruimtelijk inzicht met technisch ontwerp, waarbij leerlingen hun eigen 3D-puzzels maken. Leerlingen leren over in elkaar grijpende mechanismen en ontwikkelen tegelijkertijd probleemoplossende vaardigheden. Het project daagt hen uit om na te denken over hoe vormen in elkaar passen en hoe onderdelen zo ontworpen kunnen worden dat ze goed op elkaar aansluiten.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Ontwikkeling van ruimtelijk redeneervermogen • Oefening met technische ontwerpprincipes • Inzicht in vormrelaties • Ervaring met mechanische pasvorm en tolerantie • Verbetering van het probleemoplossend vermogen	• Print teststukken om de pasvorm te controleren en tolerantie • Gebruik verschillende kleuren om de montage gemakkelijker te leren • Zorg voor nauwkeurige afmetingen voor een goede vergrendeling • Houd rekening met de nauwkeurigheidslimieten van de printer bij het ontwerpen van verbindingen • Print extra stukken om eventuele kapotte stukken te vervangen

Het puzzelontwerpproces leert leerlingen zowel geometrische principes als praktische technische overwegingen. Elke puzzel test hun ontwerpvaardigheden en begrip van ruimtelijke verhoudingen.

Project 8: Constellation Viewer

Dit project combineert astronomie met eenvoudige optica, waarbij leerlingen hulpmiddelen maken om sterrenpatronen te bekijken. Leerlingen leren over sterrenbeelden en hemelnavigatie terwijl ze een apparaat bouwen dat sterrenpatronen projecteert. Het project helpt astronomische concepten zichtbaar en boeiend te maken in de klas.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Kennis van basisconcepten van de astronomie • Ervaring met optische projectie • Verbinding tussen sterren en navigatie • Leren over het observeren van de nachtelijke hemel	• Gebruik donker filament voor het kijkerlichaam • Print met sleuven voor verwisselbare patronen • Overweeg doorschijnend materiaal voor sterpatronen • Test de lichttransmissie vóór de volledige productie • Zorg voor een goede pasvorm tussen de componenten

De sterrenbeeldkijker biedt leerlingen een praktische manier om astronomie te bestuderen. Ze kunnen verschillende sterrenpatronen verkennen en leren hoe deze patronen mensen door de geschiedenis heen hebben beïnvloed.

Project 9: Topografische kaarten

Dit project helpt leerlingen aardrijkskunde en landvormen te begrijpen aan de hand van 3D-geprinte terreinmodellen. Leerlingen leren hoe kaarten hoogte- en terreinkenmerken weergeven terwijl ze verschillende landschappen verkennen. Het project transformeert platte kaarten in tastbare modellen die geografische concepten gemakkelijker te begrijpen maken.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Oefenen met kaartleesvaardigheden • Herkenning van terreinkenmerken • Ervaring met topografische representatie • Ontwikkeling van ruimtelijk denkvermogen	• Gebruik verschillende kleuren voor hoogteniveaus • Pas de laaghoogte aan om hoogteveranderingen weer te geven • Houd rekening met de grootte en schaal voor de zichtbaarheid van details • Test eerst kleine delen • Print met voldoende vulling voor duurzaamheid

De fysieke terreinmodellen helpen leerlingen om 2D-kaartsymbolen te verbinden met echte landschapselementen. Leerlingen kunnen geografische formaties aanraken en verkennen terwijl ze leren hoe kaarten de echte wereld weergeven.

Project 10: Mechanische sleutelhanger

Dit project combineert techniek met persoonlijk design, waarbij studenten sleutelhangers met bewegende tandwielmechanismen maken. Studenten passen hun kennis van tandwielen toe om een ​​functioneel, gepersonaliseerd item te maken. Het project introduceert productontwerp en versterkt mechanische concepten door middel van een praktische toepassing.

Belangrijkste leervoordelen	Belangrijke opmerkingen over 3D-printen
• Toepassing van tandwielmechanica • Oefening met productontwerp • Ervaring met personalisatie • Begrip van bewegende delen • Ontwikkeling van ontwerpvaardigheden	• Gebruik contrasterende kleuren voor tandwielen en basis • Print kleine testtandwielen om de pasvorm te controleren • Zorg voor voldoende ruimte voor bewegende delen • Duurzame verbindingspunten creëren • Houd rekening met de maximale afmetingen voor de praktische bruikbaarheid van de sleutelhanger

Met dit praktische project kunnen leerlingen iets persoonlijks creëren en tegelijkertijd hun technische kennis toepassen. Ze leren over zowel functioneel ontwerp als esthetische overwegingen terwijl ze iets maken dat ze kunnen gebruiken.

Maak STEM-onderwijs werkelijkheid met 3D-printen!

Deze 10 projecten maken STEM-leren echt en praktisch voor basisschoolleerlingen door 3D-printenAlle projecten stellen leerkrachten in staat om uitdagende concepten toegankelijk te maken voor leerlingen door hen in staat te stellen echte objecten te ontwerpen en te testen. Leerkrachten kunnen projecten kiezen die aansluiten bij de behoeften van hun klas en deze aanpassen naarmate de leerlingen leren. Met de juiste instructies en printbegeleiding bieden deze projecten leerkrachten een solide basis voor het integreren van 3D-printen in hun STEM-curriculum.