10 projektov STEM pre študentov základných škôl s 3D tlačiarňou
3D tlač poskytuje žiakom základných škôl skvelý spôsob, ako sa naučiť koncepty STEM prostredníctvom praktických aktivít. Týchto 10 projektov dáva študentom možnosť pozrieť si a hrať sa s konceptmi, ktoré by inak mohli byť príliš abstraktné alebo príliš zložité. Vaši študenti si môžu vytvárať a testovať ozubené kolesá, stavať a vypočítavať pevnosť mostov alebo si vytvárať vlastné prehliadače súhvezdí. Každý projekt prepája voľné oblasti vedy, techniky, inžinierstva a matematiky spôsobom, ktorý dáva zmysel a je pre nich zábavný.
Projekt 1: Otáčajúce sa ozubené kolesá!
Tento projekt oboznamuje študentov so základnými mechanickými konceptmi prostredníctvom experimentálnej manipulácie s ozubenými kolesami. Študenti sa učia, ako ozubené kolesá spolupracujú pri prenose pohybu, zmene rýchlosti a rozvíjaní mechanickej výhody. Naučia sa matematické zručnosti, zručnosti v mechanickej montáži a zručnosti v riešení problémov meraním zubov na... ozubené kolesá a skúmanie rôznych kombinácií prevodových stupňov.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Pochopenie prevodových pomerov a mechanickej výhody • Precvičovanie matematických zručností prostredníctvom počítania a výpočtu pomerov • Rozvíjanie priestorového myslenia zostavovaním ozubených sústav • Naučiť sa základné princípy jednoduchých strojov | • Začnite s menšími prevodmi, aby ste skrátili čas tlače • Pred tlačou skontrolujte, či model potrebuje podporný materiál • Najprv vytlačte testovacie ozubené koleso, aby ste zabezpečili správne zarovnanie zubov • PLA filament funguje najlepšie na použitie v triede • Stiahnite si vopred navrhnuté modely ozubených kolies, aby ste ušetrili čas |
Projekt ozubeného kolesa funguje dobre ako vstupný bod pre 3D tlač v triede, pretože kombinuje jednoduché návrhy s jasnými mechanickými princípmi. Študenti môžu začať so základnými dvojprevodovými systémami a postupne prejsť na zložitejšie usporiadania, ako sa ich zručnosti zlepšujú.
Projekt 2: Geometrické telesá
Tento projekt pomáha študentom preskúmajte 3D tvary hmatateľným spôsobom. Študenti môžu držať a skúmať rôzne geometrické telesá, čím si abstraktné matematické pojmy konkretizujú. Praktická skúsenosť s kockami, guľami, pyramídami a inými tvarmi posilňuje ich chápanie geometrie a priestorových vzťahov.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Priama interakcia s 3D geometrickými tvarmi • Precvičujte si meranie a výpočet objemu • Naučiť sa identifikovať plochy, hrany a vrcholy • Rozvoj zručností priestorovej vizualizácie • Skúsenosti s klasifikáciou a vlastnosťami tvarov | • Používajte rôzne farby na rozlíšenie medzi tvarmi • Experimentujte s percentami výplne a vytvorte rôzne hmotnosti • Zvážte tlač dutých tvarov, aby ste ušetrili materiál • PLA filament vo viacerých farbách funguje dobre • Stiahnite si hotové geometrické modely pre zachovanie konzistencie |
Prostredníctvom tohto praktického skúmania sa študenti prirodzene dostanú od jednoduchého rozpoznávania tvarov k zložitejším geometrickým konceptom. Fyzikálne modely uľahčujú pochopenie. ako sa 2D tvary kombinujú a vytvárajú 3D objekty.
Projekt 3: Model rastlinnej bunky
Tento projekt transformuje mikroskopické bunkové štruktúry na viditeľné, hmatateľné modely, ktoré môžu študenti skúmať. Vytváraním a zostavovaním vlastných modelov rastlinných buniek sa študenti učia o rôznych organelách a ich funkciách. Komponenty vytlačené 3D tlačiarňou pomáhajú študentom vizualizovať, ako rôzne časti bunky spolupracujú.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Rozpoznávanie bunkových organel a ich funkcií • Pochopenie štruktúry a organizácie bunky • Porovnanie rastlinných a živočíšnych buniek • Rozvoj zručností pri stavbe modelov • Precvičujte si vedecké označovanie a identifikáciu | • Vytlačte organely v rôznych farbách pre jednoduchú identifikáciu • Ak je to možné, použite na základňu bunkovej steny priehľadný materiál • Venujte pozornosť relatívnym veľkostiam organel • Udržujte tvary organel jednoduché, ale rozpoznateľné • Pri tlači malých súčiastok zvážte odolnosť |
Fyzikálny model bunky slúži študentom ako referenčný bod počas celého štúdia biológie. Svoje modely môžu dopĺňať alebo upravovať, keď sa učia zložitejšie bunkové koncepty.
Projekt 4: Lokalita fosílnych vykopávok
Tento projekt kombinuje vedu o Zemi s praktickým objavovaním, keďže študenti vytvárajú a skúmajú vlastné lokality s fosílnymi nálezmi. Študenti sa učia o fosílizácii, geologických vrstvách a prehistorickom živote a zároveň si precvičujú vedecké techniky vykopávok. Projekt premieňa abstraktné koncepty o histórii Zeme na fyzický, interaktívny zážitok.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Pochopenie procesov fosilizácie • Znalosť geologických vrstiev a časových období • Precvičovanie vedeckých metód výkopových prác • Rozpoznávanie rôznych typov fosílií • Skúsenosti s archeologickou dokumentáciou | • Pre realistický vzhľad fosílií použite filament v zemitých tónoch • Tlač fosílií so strednou výplňou pre dlhšiu životnosť • Vytvorte detailné, ale robustné repliky fosílií • Vytlačte si ďalšie fosílie, aby ste nahradili tie, ktoré sa rozbijú • Vytvorte fosílie dostatočne veľké, aby ich mohli žiaci základnej školy uchopiť |
Vďaka usporiadaniu vykopávok sa študenti môžu stať paleontológmi a zároveň sa učiť kľúčové vedecké koncepty. Prepájajú objavené fyzické dôkazy s širšími predstavami o histórii Zeme a prehistorickom živote.
Projekt 5: Návrh mosta
biela veža vytlačená používateľom @dylanlock_ QIDI X-MAX
Tento projekt učí študentov o konštrukčnom inžinierstve prostredníctvom praktickej výstavby a testovania mostov. Študenti sa učia, ako rôzne návrhy a sily ovplyvňujú pevnosť mosta a zároveň si rozvíjajú zručnosti v riešení problémov. Projekt umožňuje študentom zhmotniť abstraktné fyzikálne koncepty, keď testujú a vylepšujú svoje návrhy mostov.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Rozpoznávanie síl v konštrukciách • Skúsenosti s vedeckými testovacími metódami • Rozvoj zručností v oblasti zlepšovania dizajnu • Precvičovanie merania a zaznamenávania údajov | • Použite PLA alebo PETG filament pre silnejšie komponenty • Tlačte nosníky s vrstvami zarovnanými podľa dĺžky pre maximálnu pevnosť • Vytvorte viacero sád mostných dielov na porovnanie • Pred tlačou plných mostíkových dielov otestujte malé komponenty • Venujte pozornosť spojovacím bodom medzi kusmi |
Proces testovania mostov ukazuje študentom, ako fungujú inžinierske princípy v reálnych stavbách. Každý test im pomáha pochopiť, prečo sú určité konštrukcie pevnejšie ako iné.
Projekt 6: Meracie nástroje
Tento projekt učí študentov o meraní navrhovaním a vytváraním vlastných meracích nástrojov. Študenti sa učia používať CAD softvér pri vývoji. praktické nástroje ako pravítka, uhlomery alebo miery objemu.Projekt spája koncepty merania s návrhom nástrojov a pomáha študentom pochopiť presnosť a správnosť.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Skúsenosti so základným CAD softvérom • Cvičte s presnosťou a kalibráciou • Rozvoj zručností v oblasti navrhovania nástrojov • Učenie sa prostredníctvom vytvárania praktických nástrojov | • Pre presné merania musia byť nastavenia tlače presné • Testovacie výtlačky sú nevyhnutné na kontrolu rozmerov • Pridajte do návrhu jasné označenia rozmerov • Pre stabilitu použite vysoko kvalitný PLA filament • Pred spustením skontrolujte kalibráciu tlačiarne |
Projekt meracích nástrojov pomáha študentom pochopiť technické aj praktické aspekty merania. Učia sa princípy návrhu a zároveň vytvárajú nástroje, ktoré môžu používať pri iných aktivitách v triede.
Projekt 7: 3D puzzle
Tento projekt kombinuje priestorové myslenie s technickým dizajnom, pričom študenti vytvárajú vlastné 3D puzzle. Študenti sa učia o mechanizmoch prepojenia a zároveň si rozvíjajú zručnosti v riešení problémov. Projekt ich vyzýva, aby premýšľali o tom, ako tvary do seba zapadajú a ako možno jednotlivé dieliky navrhnúť tak, aby sa správne spájali.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Rozvoj priestorového myslenia • Prax s princípmi inžinierskeho návrhu • Pochopenie vzťahov medzi tvarmi • Skúsenosti s mechanickým prispôsobením a toleranciami • Zlepšenie schopností riešiť problémy | • Vytlačte si testovacie kusy na kontrolu ich zhodnosti a tolerancia • Pre jednoduchšie učenie sa montáže použite rôzne farby • Zabezpečte presné rozmery pre správne spojenie • Pri navrhovaní pripojení zvážte limity presnosti tlačiarne • Vytlačte si ďalšie diely, aby ste nahradili tie, ktoré by sa mohli zlomiť |
Proces navrhovania hádaniek učí študentov o geometrických princípoch aj o praktických inžinierskych aspektoch. Každé hádanie sa stáva skúškou ich dizajnérskych zručností a pochopenia priestorových vzťahov.
Projekt 8: Prehliadač súhvezdí
Tento projekt kombinuje astronómiu s jednoduchou optikou, pričom študenti vytvárajú nástroje na pozorovanie hviezdnych obrazcov. Študenti sa učia o súhvezdiach a nebeskej navigácii a zároveň zostrojujú zariadenie, ktoré premieta hviezdne obrazce. Projekt pomáha zviditeľniť a zaujať astronomické koncepty v triede.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Znalosť základných astronomických konceptov • Skúsenosti s optickou projekciou • Súvislosť medzi hviezdami a navigáciou • Učenie sa o pozorovaní nočnej oblohy | • Použite tmavý filament pre telo prehliadača • Potlač s otvormi pre vymeniteľné vzory • Pre hviezdicové vzory zvážte priesvitný materiál • Pred plnou výrobou otestujte priepustnosť svetla • Zabezpečte správne uloženie komponentov |
Prehliadač súhvezdí poskytuje študentom praktický spôsob, ako študovať astronómiu. Môžu preskúmať rôzne hviezdne vzory a dozvedieť sa, ako tieto vzory viedli ľudí v priebehu dejín.
Projekt 9: Topografické mapy
Tento projekt pomáha študentom pochopiť geografiu a tvary terénu prostredníctvom 3D tlačených modelov terénu. Študenti sa učia, ako mapy zobrazujú výškové a terénne prvky a zároveň skúmajú rôzne krajiny. Projekt transformuje ploché mapy na hmatové modely, ktoré uľahčujú pochopenie geografických konceptov.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Precvičte si zručnosti v čítaní mapy • Rozpoznávanie terénnych prvkov • Skúsenosti s topografickým znázornením • Rozvoj priestorového myslenia | • Použite rôzne farby pre úrovne výšok • Upravte výšku vrstvy, aby sa zobrazili zmeny nadmorskej výšky • Zohľadnite veľkosť a mierku pre viditeľnosť detailov • Najprv otestujte tlač malých častí • Tlač s dostatočnou výplňou pre dlhú životnosť |
Modely fyzického terénu pomáhajú študentom prepojiť 2D symboly mapy so skutočnými krajinnými prvkami. Študenti sa môžu dotýkať a skúmať geografické útvary a zároveň sa učiť, ako mapy zobrazujú skutočný svet.
Projekt 10: Mechanická kľúčenka
Tento projekt kombinuje inžinierstvo s osobným dizajnom, pričom študenti vytvárajú kľúčenky s pohyblivými ozubenými mechanizmami. Študenti aplikujú svoje znalosti o ozubených kolesách na výrobu funkčného, personalizovaného predmetu. Projekt predstavuje dizajn produktu a zároveň posilňuje mechanické koncepty prostredníctvom praktickej aplikácie.
| Kľúčové výhody vzdelávania | Dôležité poznámky k 3D tlači |
|---|---|
| • Aplikácia mechaniky prevodov • Prax s dizajnom produktu • Skúsenosti s personalizáciou • Pochopenie pohyblivých častí • Rozvoj dizajnérskych zručností | • Použite kontrastné farby pre ozubené kolesá a základňu • Vytlačte si malé testovacie ozubené kolesá na kontrolu ich uchytenia • Zabezpečte dostatočný odstup od pohyblivých častí • Vytvorte odolné spojovacie body • Zohľadnite veľkostné obmedzenia pre praktickosť kľúčenky |
Tento praktický projekt umožňuje študentom vytvoriť niečo osobné a zároveň uplatniť svoje inžinierske znalosti. Učia sa o funkčnom dizajne aj estetických aspektoch a zároveň vytvárajú niečo, čo môžu použiť.
Urobte vzdelávanie v oblasti STEM skutočnosťou s 3D tlačou!
Týchto 10 projektov robí vzdelávanie STEM skutočným a praktickým pre žiakov základných škôl prostredníctvom 3D tlačVšetky projekty umožňujú učiteľom sprístupniť náročné koncepty študentom tým, že im umožňujú navrhovať a testovať skutočné objekty. Učitelia si môžu vybrať projekty, ktoré zodpovedajú potrebám ich triedy a prispôsobovať ich počas učenia sa študentov. Vďaka správnym pokynom a pokynom na tlač tieto projekty poskytujú učiteľom pevný základ pre... integrácia 3D tlače do ich učebných osnov STEM.
