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 obejrzenia i zabawy koncepcjami, które w przeciwnym razie mogłyby być zbyt abstrakcyjne lub zbyt trudne. Twoi uczniowie mogą tworzyć i testować koła zębate, budować i obliczać wytrzymałość mostów lub tworzyć własne przeglądarki konstelacji. Każdy projekt splata luźne wątki nauki, technologii, inżynierii i matematyki w sposób, który ma sens i jest 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 współpracują ze sobą, przenosząc ruch, zmieniając prędkość i rozwijając przewagę mechaniczną. Uczą się umiejętności matematycznych, umiejętności montażu mechanicznego i umiejętności rozwiązywania problemów poprzez pomiar zębów na koła zębate i badanie różnych kombinacji przekładni.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 3D
• Zrozumienie przełożeń i przewagi mechanicznej • Ćwiczenie umiejętności matematycznych poprzez liczenie i obliczanie proporcji • Rozwijanie rozumowania przestrzennego poprzez składanie układów przekładniowych • Poznanie podstawowych zasad działania prostych maszyn	• Zacznij od mniejszych kół zębatych, aby skrócić czas drukowania • Przed drukowaniem sprawdź, czy model wymaga materiałów pomocniczych • 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 koła zębatego sprawdza się jako punkt wejścia do druku 3D w klasie, ponieważ łączy proste projekty z jasnymi zasadami mechanicznymi. Uczniowie mogą zacząć od podstawowych systemów dwukołowych i stopniowo przechodzić do bardziej złożonych układów w miarę poprawy swoich umiejętności.

Projekt 2: Bryły geometryczne

Ten projekt pomaga uczniom eksploruj kształty 3D w namacalny sposób. Uczniowie mogą trzymać i badać różne bryły geometryczne, czyniąc abstrakcyjne koncepcje matematyczne bardziej konkretnymi. Praktyczne doświadczenie z sześcianami, kulami, ostrosłupami i innymi kształtami wzmacnia ich zrozumienie geometrii i relacji przestrzennych.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 3D
• Bezpośrednia interakcja z kształtami geometrycznymi 3D • Ćwicz mierzenie i obliczanie objętości • Nauka rozpoznawania ścian, krawędzi i wierzchołków • Rozwój umiejętności wizualizacji przestrzennej • Doświadczenie w zakresie klasyfikacji kształtów i właściwości	• 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 znakomicie • Pobierz gotowe modele brył geometrycznych w celu zachowania spójności

Uczniowie naturalnie przechodzą od prostego rozpoznawania kształtów do bardziej złożonych pojęć geometrycznych dzięki tej praktycznej eksploracji. Modele fizyczne ułatwiają zrozumienie jak kształty 2D łączą się, aby tworzyć obiekty 3D.

Projekt 3: Model komórki roślinnej

Ten projekt przekształca mikroskopijne struktury komórkowe w widoczne, namacalne modele, które uczniowie mogą eksplorować. Tworząc i składając własne modele komórek roślinnych, uczniowie uczą się o różnych organellach i ich funkcjach. Elementy drukowane w technologii 3D pomagają uczniom zwizualizować, jak różne części komórki współpracują ze sobą.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 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 na podstawę ściany komórkowej. • Zwróć uwagę na względne rozmiary organelli • Utrzymuj kształty organelli proste, ale rozpoznawalne • Drukując małe elementy, należy wziąć pod uwagę trwałość

Fizyczny model komórki służy jako punkt odniesienia dla studentów w trakcie ich studiów biologicznych. Mogą oni dodawać lub modyfikować swoje modele, gdy uczą się bardziej złożonych pojęć komórkowych.

Projekt 4: Miejsce wykopalisk skamieniałości

Ten projekt łączy nauki o Ziemi z praktycznymi odkryciami, ponieważ uczniowie tworzą i eksplorują własne miejsca wykopalisk skamieniałości. 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 drukowania 3D
• Zrozumienie procesów fosylizacji • Znajomość warstw geologicznych i okresów czasu • 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 skamieliny ze średnim wypełnieniem zapewniającym trwałość • Twórz szczegółowe, ale wytrzymałe repliki skamieniałości • Wydrukuj dodatkowe skamieliny, aby zastąpić te, które się zepsują • Wykonaj skamieliny na tyle duże, aby mogli się nimi posługiwać uczniowie szkół podstawowych

Przygotowanie stanowiska wykopaliskowego pozwala uczniom działać jako paleontolodzy, ucząc się jednocześnie kluczowych pojęć naukowych. Łączą odkryte dowody fizyczne z szerszymi pomysłami na temat historii Ziemi i życia prehistorycznego.

Projekt 5: Projekt mostu

biała wieża wydrukowana przez @dylanlock_ QIDI X-MAX

Ten projekt uczy studentów inżynierii konstrukcyjnej poprzez praktyczne budowanie i testowanie mostów. Studenci uczą 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 studenci testują i ulepszają swoje projekty mostów.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 3D
• Rozpoznawanie sił w konstrukcjach • Doświadczenie w stosowaniu naukowych metod testowych • Rozwój umiejętności udoskonalania projektów • Ćwiczenie 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 projekty są mocniejsze od innych.

Projekt 6: Narzędzia pomiarowe

Ten projekt uczy uczniów o pomiarach poprzez projektowanie i tworzenie własnych narzędzi pomiarowych. Uczniowie uczą się korzystać z oprogramowania CAD podczas opracowywania 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 drukowania 3D
• Doświadczenie w korzystaniu z podstawowego oprogramowania CAD • Ćwicz z precyzją i kalibracją • Rozwój umiejętności projektowania narzędzi • Nauka poprzez tworzenie praktycznych instrumentów	• Ustawienia drukowania muszą być precyzyjne, aby pomiary były dokładne • Wydruki próbne są niezbędne do sprawdzenia wymiarów • Dodaj wyraźne oznaczenia pomiarowe w projekcie • Użyj wysokiej jakości filamentu PLA, aby zapewnić stabilność • Przed rozpoczęciem upewnij się, że drukarka jest skalibrowana

Projekt narzędzi pomiarowych pomaga uczniom zrozumieć zarówno techniczne, jak i praktyczne aspekty pomiaru. Uczą się zasad projektowania, tworząc instrumenty, których mogą używać w innych zajęciach w klasie.

Projekt 7: Puzzle 3D

Ten projekt łączy rozumowanie przestrzenne z projektowaniem inżynieryjnym, ponieważ uczniowie tworzą własne puzzle 3D. Uczniowie uczą się o mechanizmach blokowania, rozwijając jednocześnie umiejętności rozwiązywania problemów. Projekt rzuca im wyzwanie, aby pomyśleli o tym, jak kształty pasują do siebie i jak można zaprojektować elementy, aby prawidłowo się ze sobą łączyć.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 3D
• Rozwój umiejętności rozumowania przestrzennego • Ćwicz zasady projektowania inżynierskiego • Zrozumienie relacji kształtów • Doświadczenie w zakresie dopasowania i tolerancji mechanicznych • Poprawa umiejętności rozwiązywania problemów	• Wydrukuj próbki testowe w celu sprawdzenia dopasowania i tolerancja • Użyj różnych kolorów, aby łatwiej nauczyć się montażu • Zapewnij dokładne wymiary, aby zapewnić właściwe blokowanie • Projektując połączenia, należy wziąć pod uwagę ograniczenia dokładności drukarki. • Wydrukuj dodatkowe elementy, aby wymienić te, które mogą się zepsuć

Proces projektowania puzzli uczy uczniów zarówno zasad geometrycznych, jak i praktycznych rozważań inżynieryjnych. Każda łamigłówka staje się testem ich umiejętności projektowania i zrozumienia relacji przestrzennych.

Projekt 8: Przeglądarka konstelacji

Ten projekt łączy astronomię z prostą optyką, ponieważ uczniowie tworzą narzędzia do oglądania wzorów gwiazd. Uczniowie uczą się o konstelacjach i nawigacji niebieskiej, budując urządzenie, które wyświetla wzory gwiazd. Projekt pomaga uczynić koncepcje astronomiczne widocznymi i angażującymi w klasie.

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 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 gniazdami umożliwiającymi wymianę wzorów • Rozważ użycie materiału półprzezroczystego do wzorów gwiaździstych • Przed pełną produkcją należy wykonać test przepuszczalności światła • Zapewnij właściwe dopasowanie elementów

Przeglądarka konstelacji daje uczniom praktyczny sposób studiowania astronomii. Mogą odkrywać różne wzory gwiazd i uczyć się, jak te wzory kierowały ludźmi na przestrzeni dziejów.

Projekt 9: Mapy topograficzne

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

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 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 • Nadruk z odpowiednim wypełnieniem zapewniającym trwałość

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

Projekt 10: Mechaniczny brelok

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

Kluczowe korzyści z nauki	Ważne uwagi dotyczące drukowania 3D
• Zastosowanie mechaniki przekładni • Ćwicz projektowanie 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, jednocześnie stosując swoją wiedzę inżynierską. Uczą się zarówno o projektowaniu funkcjonalnym, jak i o rozważaniach estetycznych, jednocześnie tworząc coś, czego mogą 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 3D. Wszystkie projekty umożliwiają nauczycielom udostępnianie uczniom trudnych koncepcji poprzez umożliwienie im projektowania i testowania rzeczywistych obiektów. Nauczyciele mogą wybierać projekty, które odpowiadają potrzebom ich klasy i dostosowywać je w miarę nauki uczniów. Dzięki odpowiednim instrukcjom i wskazówkom dotyczącym drukowania projekty te zapewniają nauczycielom solidne podstawy do integrowanie druku 3D z programem nauczania przedmiotów ścisłych.