10 projektów STEM dla uczniów podstawowych z drukarką 3D

Druk 3D zapewnia uczniom szkół podstawowych świetny sposób na naukę koncepcji STEM Poprzez działania praktyczne. Te 10 projektów daje uczniom możliwość zapoznania się z koncepcjami, które w innym przypadku mogłyby wydawać się zbyt abstrakcyjne lub zbyt trudne, i poeksperymentowania z nimi. Uczniowie mogą tworzyć i testować koła zębate, budować i obliczać wytrzymałość mostów lub tworzyć własne modele konstelacji. Każdy projekt łączy luźne wątki z zakresu nauki, technologii, inżynierii i matematyki w sposób zrozumiały i przyjemny dla uczniów szkół podstawowych.

Projekt 1: Wirujące koła zębate!

Ten projekt wprowadza uczniów w podstawowe koncepcje mechaniczne poprzez eksperymentalną manipulację kołami zębatymi. Uczniowie uczą się, jak koła zębate współdziałają, przenosząc ruch, zmieniając prędkość i rozwijając przewagę mechaniczną. Uczą się umiejętności matematycznych, umiejętności montażu mechanicznego oraz rozwiązywania problemów poprzez pomiar zębów. koła zębate i badanie różnych kombinacji przekładni.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Zrozumienie przełożeń i przewagi mechanicznej • Ćwiczenie umiejętności matematycznych poprzez liczenie i obliczanie proporcji • Rozwijanie rozumowania przestrzennego poprzez składanie układów przekładniowych • Nauka podstawowych zasad działania maszyn prostych	• Zacznij od mniejszych kół zębatych, aby skrócić czas drukowania • Przed drukowaniem sprawdź, czy model wymaga materiałów podporowych • Najpierw wydrukuj testowe koło zębate, aby upewnić się, że zęby są prawidłowo ustawione • Filament PLA najlepiej sprawdza się w zastosowaniach klasowych • Pobierz wstępnie zaprojektowane modele przekładni zębatych, aby zaoszczędzić czas

Projekt przekładni zębatej doskonale sprawdza się jako punkt wejścia do świata druku 3D w klasie, ponieważ łączy proste konstrukcje z jasnymi zasadami mechaniki. Uczniowie mogą zacząć od podstawowych układów dwuzębowych i stopniowo przechodzić do bardziej złożonych układów w miarę rozwoju umiejętności.

Projekt 2: Bryły geometryczne

Ten projekt pomaga uczniom eksploruj kształty 3D W namacalny sposób. Uczniowie mogą trzymać i badać różne bryły geometryczne, co sprawia, że ​​abstrakcyjne koncepcje matematyczne stają się bardziej konkretne. Praktyczne doświadczenie z sześcianami, kulami, ostrosłupami i innymi kształtami wzmacnia ich zrozumienie geometrii i relacji przestrzennych.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Bezpośrednia interakcja z kształtami geometrycznymi 3D • Ćwicz mierzenie i obliczanie objętości • Nauka rozpoznawania ścian, krawędzi i wierzchołków • Rozwój umiejętności wizualizacji przestrzennej • Doświadczenie w klasyfikacji kształtów i właściwościach	• Używaj różnych kolorów, aby ułatwić rozróżnianie kształtów • Eksperymentuj z procentami wypełnienia, aby tworzyć różne grubości • Rozważ drukowanie pustych kształtów, aby zaoszczędzić materiał • Filament PLA w wielu kolorach sprawdza się doskonale • Pobierz gotowe modele brył geometrycznych, aby zapewnić spójność

Uczniowie w naturalny sposób przechodzą od prostego rozpoznawania kształtów do bardziej złożonych koncepcji geometrycznych dzięki tej praktycznej eksploracji. Modele fizyczne ułatwiają zrozumienie. jak kształty 2D łączą się, tworząc obiekty 3D.

Projekt 3: Model komórki roślinnej

Ten projekt przekształca mikroskopijne struktury komórkowe w widoczne, namacalne modele, które uczniowie mogą badać. Tworząc i składając własne modele komórek roślinnych, uczniowie poznają różne organelle i ich funkcje. Elementy drukowane w technologii 3D pomagają uczniom zwizualizować, jak różne części komórki współdziałają ze sobą.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Rozpoznawanie organelli komórkowych i ich funkcji • Zrozumienie struktury i organizacji komórki • Porównanie komórek roślinnych i zwierzęcych • Rozwój umiejętności budowania modeli • Ćwicz naukowe etykietowanie i identyfikację	• Drukuj organelle w różnych kolorach, aby ułatwić ich identyfikację • Jeśli to możliwe, użyj materiału przezroczystego do podstawy ściany komórkowej • Zwróć uwagę na względne rozmiary organelli • Zachowaj proste, ale rozpoznawalne kształty organelli • Drukując małe elementy, należy wziąć pod uwagę trwałość

Fizyczny model komórki służy studentom jako punkt odniesienia podczas nauki biologii. Mogą oni uzupełniać lub modyfikować swoje modele w miarę poznawania bardziej złożonych zagadnień komórkowych.

Projekt 4: Miejsce wykopalisk skamieniałości

Ten projekt łączy nauki o Ziemi z praktycznymi odkryciami, ponieważ uczniowie tworzą i eksplorują własne stanowiska wykopaliskowe. Uczniowie uczą się o fosylizacji, warstwach geologicznych i życiu prehistorycznym, jednocześnie ćwicząc naukowe techniki wykopaliskowe. Projekt przekształca abstrakcyjne koncepcje dotyczące historii Ziemi w fizyczne, interaktywne doświadczenie.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Zrozumienie procesów fosylizacji • Znajomość warstw geologicznych i okresów historycznych • Ćwicz z naukowymi metodami wykopalisk • Rozpoznawanie różnych typów skamieniałości • Doświadczenie w zakresie dokumentacji archeologicznej	• Użyj filamentu w odcieniu ziemi, aby uzyskać realistyczny wygląd skamieniałości • Drukuj skamieniałości ze średnim wypełnieniem zapewniającym trwałość • Twórz szczegółowe, ale solidne repliki skamieniałości • Wydrukuj dodatkowe skamieniałości, aby zastąpić te, które się zepsuły • Stwórz skamieniałości na tyle duże, aby mogli je obsługiwać uczniowie szkoły podstawowej

Organizacja wykopalisk pozwala uczniom wcielić się w paleontologów, jednocześnie ucząc się kluczowych pojęć naukowych. Łączą odkryte dowody fizyczne z szerszymi koncepcjami dotyczącymi historii Ziemi i życia prehistorycznego.

Projekt 5: Projekt mostu

biała wieża wydrukowana przez @dylanlock_ QIDI X-MAX

Ten projekt uczy studentów inżynierii budowlanej poprzez praktyczne budowanie i testowanie mostów. Uczniowie dowiadują się, jak różne konstrukcje i siły wpływają na wytrzymałość mostów, jednocześnie rozwijając umiejętności rozwiązywania problemów. Projekt sprawia, że ​​abstrakcyjne koncepcje fizyczne stają się namacalne, gdy uczniowie testują i ulepszają swoje projekty mostów.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Rozpoznawanie sił w konstrukcjach • Doświadczenie w stosowaniu naukowych metod badawczych • Rozwój umiejętności doskonalenia projektów • Ćwiczenia z pomiarami i rejestracją danych	• Użyj PLA lub Filament PETG dla mocniejszych komponentów • Drukuj belki z warstwami wyrównanymi do długości, aby uzyskać maksymalną wytrzymałość • Utwórz wiele zestawów części mostu w celu porównania • Wydruk próbny małych elementów przed wykonaniem pełnych części mostu • Zwróć uwagę na punkty połączeń między elementami

Proces testowania mostów pokazuje uczniom, jak zasady inżynierii działają w rzeczywistych konstrukcjach. Każdy test pomaga im zrozumieć, dlaczego niektóre konstrukcje są wytrzymalsze od innych.

Projekt 6: Narzędzia pomiarowe

W ramach tego projektu uczniowie uczą się pomiarów poprzez projektowanie i tworzenie własnych narzędzi pomiarowych. Uczniowie uczą się obsługi oprogramowania CAD podczas tworzenia praktyczne narzędzia, takie jak linijki, kątomierze lub miary objętości.Projekt łączy koncepcje pomiarów z projektowaniem narzędzi, pomagając uczniom zrozumieć precyzję i dokładność.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Doświadczenie w korzystaniu z podstawowego oprogramowania CAD • Ćwicz z precyzją i kalibracją • Rozwój umiejętności projektowania narzędzi • Nauka poprzez tworzenie praktycznych instrumentów	• Aby pomiary były dokładne, ustawienia drukowania muszą być precyzyjne • Wydruki próbne są niezbędne do sprawdzenia wymiarów • Dodaj wyraźne oznaczenia pomiarowe w projekcie • Użyj wysokiej jakości filamentu PLA dla zapewnienia stabilności • Przed rozpoczęciem pracy należy sprawdzić kalibrację drukarki

Projekt „Narzędzia pomiarowe” pomaga uczniom zrozumieć zarówno techniczne, jak i praktyczne aspekty pomiarów. Uczą się zasad projektowania, tworząc jednocześnie instrumenty, których mogą używać podczas innych zajęć w klasie.

Projekt 7: Puzzle 3D

Ten projekt łączy rozumowanie przestrzenne z projektowaniem inżynierskim, ponieważ uczniowie tworzą własne puzzle 3D. Uczniowie poznają mechanizmy łączenia elementów, rozwijając jednocześnie umiejętności rozwiązywania problemów. Projekt zachęca ich do zastanowienia się nad tym, jak kształty do siebie pasują i jak można zaprojektować elementy, aby prawidłowo się ze sobą łączyć.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Rozwój umiejętności rozumowania przestrzennego • Praktyka z zasadami projektowania inżynierskiego • Zrozumienie relacji kształtów • Doświadczenie w zakresie dopasowania i tolerancji mechanicznych • Poprawa zdolności rozwiązywania problemów	• Wydrukuj próbki testowe, aby sprawdzić dopasowanie i tolerancja • Użyj różnych kolorów, aby ułatwić naukę montażu • Zapewnij dokładne wymiary, aby zapewnić prawidłowe zazębianie • Projektując połączenia, należy wziąć pod uwagę ograniczenia dokładności drukarki. • Wydrukuj dodatkowe części, aby zastąpić te, które mogą się zepsuć

Proces projektowania puzzli uczy uczniów zarówno zasad geometrii, jak i praktycznych zagadnień inżynierskich. Każda łamigłówka staje się testem ich umiejętności projektowych i zrozumienia relacji przestrzennych.

Projekt 8: Przeglądarka konstelacji

Ten projekt łączy astronomię z prostą optyką, ponieważ uczniowie tworzą narzędzia do obserwacji układów gwiazd. Uczniowie uczą się o konstelacjach i nawigacji astronomicznej, budując urządzenie wyświetlające układy gwiazd. Projekt pomaga w zrozumieniu i uatrakcyjnieniu zagadnień astronomicznych w klasie.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Znajomość podstawowych pojęć astronomicznych • Doświadczenie z projekcją optyczną • Połączenie gwiazd z nawigacją • Nauka obserwacji nocnego nieba	• Użyj ciemnego włókna dla korpusu widza • Drukuj z otworami umożliwiającymi wymianę wzorów • Rozważ użycie materiału półprzezroczystego do wzorów gwiaździstych • Przed pełną produkcją należy wykonać test przepuszczalności światła • Zapewnij właściwe dopasowanie między komponentami

Przeglądarka konstelacji oferuje uczniom praktyczną naukę astronomii. Mogą oni badać różne układy gwiazd i dowiedzieć się, jak kierowały one ludźmi na przestrzeni dziejów.

Projekt 9: Mapy topograficzne

Ten projekt pomaga uczniom zrozumieć geografię i formy terenu za pomocą drukowanych w 3D modeli terenu. Uczniowie uczą się, jak mapy przedstawiają ukształtowanie terenu i jego ukształtowanie, jednocześnie poznając różne krajobrazy. Projekt przekształca płaskie mapy w modele dotykowe, które ułatwiają zrozumienie pojęć geograficznych.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Ćwicz umiejętność czytania mapy • Rozpoznawanie cech terenu • Doświadczenie w zakresie reprezentacji topograficznej • Rozwój umiejętności myślenia przestrzennego	• Użyj różnych kolorów dla poziomów wysokości • Dostosuj wysokość warstwy, aby pokazać zmiany wysokości • Weź pod uwagę rozmiar i skalę, aby zapewnić widoczność szczegółów • Najpierw wykonaj wydruk próbny na małych fragmentach • Wydruk z wystarczającą ilością wypełnienia, aby zapewnić trwałość

Modele terenu pomagają uczniom łączyć symbole map 2D z rzeczywistymi cechami krajobrazu. Uczniowie mogą dotykać i poznawać formacje geograficzne, ucząc się jednocześnie, jak mapy przedstawiają rzeczywisty świat.

Projekt 10: Mechaniczny brelok

Ten projekt łączy inżynierię z projektowaniem osobistym, ponieważ uczniowie tworzą breloki z ruchomymi mechanizmami zębatymi. Wykorzystują swoją wiedzę o przekładniach, aby stworzyć funkcjonalny, spersonalizowany przedmiot. Projekt wprowadza do projektowania produktu, jednocześnie wzmacniając koncepcje mechaniczne poprzez praktyczne zastosowanie.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące druku 3D
• Zastosowanie mechaniki przekładni • Praktyka projektowania produktów • Doświadczenie w personalizacji • Zrozumienie ruchomych części • Rozwój umiejętności projektowych	• Użyj kontrastujących kolorów dla kół zębatych i podstawy • Wydrukuj małe koła zębate testowe, aby sprawdzić dopasowanie • Zapewnij odpowiedni odstęp dla ruchomych części • Twórz trwałe punkty połączeń • Weź pod uwagę ograniczenia rozmiaru, aby brelok był praktyczny

Ten praktyczny projekt pozwala uczniom stworzyć coś osobistego, wykorzystując jednocześnie swoją wiedzę inżynierską. Poznają zarówno kwestie projektowania funkcjonalnego, jak i estetyki, tworząc jednocześnie coś, czego będą mogli używać.

Uczyń naukę przedmiotów ścisłych rzeczywistością dzięki drukowi 3D!

Te 10 projektów sprawia, że ​​nauka przedmiotów ścisłych staje się dla uczniów szkół podstawowych czymś realnym i praktycznym Drukowanie 3DWszystkie projekty pozwalają nauczycielom przybliżyć uczniom trudne koncepcje, umożliwiając im projektowanie i testowanie rzeczywistych obiektów. Nauczyciele mogą wybierać projekty dopasowane do potrzeb swojej klasy i dostosowywać je w miarę postępów uczniów. Dzięki odpowiednim instrukcjom i wskazówkom do druku, projekty te dają nauczycielom solidne podstawy do… integrowanie druku 3D z programem nauczania przedmiotów ścisłych.