10 STEM projektov za osnovnošolce s 3D tiskalnikom

3D-tiskanje daje učencem osnovne šole odličen način za učenje konceptov STEM s praktičnimi dejavnostmi. Teh 10 projektov daje učencem priložnost, da si ogledajo in se poigrajo s koncepti, ki bi sicer lahko bili preveč abstraktni ali pretežki. Vaši učenci lahko ustvarjajo in preizkušajo zobnike, gradijo in izračunavajo trdnost mostov ali pa ustvarijo lastne pregledovalnike ozvezdij. Vsak projekt prepleta ohlapne niti znanosti, tehnologije, inženirstva in matematike na način, ki je smiseln in jim je v veselje.

Projekt 1: Vrtenje zobnikov!

Ta projekt seznanja učence z osnovnimi mehanskima konceptoma s pomočjo eksperimentalne manipulacije zobnikov. Učenci se naučijo, kako zobniki delujejo skupaj pri prenosu gibanja, spreminjanju hitrosti in razvijanju mehanske prednosti. Naučijo se matematičnih veščin, veščin mehanskega sestavljanja in veščin reševanja problemov z merjenjem zob na zobniki in preučevanje različnih kombinacij prestav.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Razumevanje prestavnih razmerij in mehanske prednosti • Vadba matematičnih veščin s štetjem in računanjem razmerij • Razvijanje prostorskega mišljenja s sestavljanjem zobniških sistemov • Učenje osnovnih principov preprostih strojev	• Začnite z manjšimi zobniki, da skrajšate čas tiskanja • Pred tiskanjem preverite, ali model potrebuje podporni material • Najprej natisnite testni zobnik, da zagotovite pravilno poravnavo zob • PLA filament najbolje deluje za uporabo v učilnici • Prenesite vnaprej oblikovane modele zobnikov, da prihranite čas

Projekt z zobniki je dober začetek 3D-tiskanja v učilnici, saj združuje preproste zasnove z jasnimi mehanskimi načeli. Učenci lahko začnejo z osnovnimi sistemi z dvema zobnikoma in postopoma preidejo na bolj zapletene ureditve, ko se njihove spretnosti izboljšajo.

Projekt 2: Geometrijska telesa

Ta projekt pomaga študentom raziščite 3D-oblike na oprijemljiv način. Učenci lahko držijo in preučujejo različna geometrijska telesa, s čimer abstraktne matematične koncepte naredijo bolj konkretne. Praktična izkušnja s kockami, kroglami, piramidami in drugimi oblikami krepi njihovo razumevanje geometrije in prostorskih odnosov.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Neposredna interakcija s 3D geometrijskimi oblikami • Vadite merjenje in računanje prostornine • Učenje prepoznavanja ploskev, robov in oglišč • Razvoj veščin prostorske vizualizacije • Izkušnje s klasifikacijo oblik in lastnosti	• Za lažje razlikovanje med oblikami uporabite različne barve • Eksperimentirajte z odstotki polnila, da ustvarite različne teže • Razmislite o tiskanju votlih oblik, da prihranite material • PLA filament v več barvah deluje dobro • Za doslednost prenesite že pripravljene geometrijske modele trdnih snovi

Učenci se s tem praktičnim raziskovanjem naravno premikajo od preprostega prepoznavanja oblik k bolj kompleksnim geometrijskim konceptom. Fizični modeli olajšajo razumevanje. kako se 2D-like združujejo za ustvarjanje 3D-predmetov.

Projekt 3: Model rastlinske celice

Ta projekt preoblikuje mikroskopske celične strukture v vidne, oprijemljive modele, ki jih lahko učenci raziskujejo. Z ustvarjanjem in sestavljanjem lastnih modelov rastlinskih celic se učenci učijo o različnih organelih in njihovih funkcijah. Komponente, natisnjene s 3D-tiskalnikom, učencem pomagajo vizualizirati, kako različni deli celice delujejo skupaj.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Prepoznavanje celičnih organelov in njihovih funkcij • Razumevanje celične strukture in organizacije • Primerjava med rastlinskimi in živalskimi celicami • Razvoj veščin modeliranja • Vaja z znanstvenim označevanjem in identifikacijo	• Natisnite organele v različnih barvah za lažjo identifikacijo • Če je mogoče, uporabite prozoren material za osnovo celične stene • Bodite pozorni na relativne velikosti organelov • Oblike organelov naj bodo preproste, a prepoznavne • Pri tiskanju majhnih komponent upoštevajte vzdržljivost

Fizični model celice služi študentom kot referenčna točka skozi ves čas njihovega študija biologije. Svoje modele lahko dopolnjujejo ali spreminjajo, ko se učijo bolj kompleksnih celičnih konceptov.

Projekt 4: Najdišče fosilov

Ta projekt združuje znanost o Zemlji s praktičnim odkrivanjem, saj učenci ustvarjajo in raziskujejo lastna najdišča fosilov. Učenci se učijo o fosilizaciji, geoloških plasteh in prazgodovinskem življenju, medtem ko vadijo znanstvene tehnike izkopavanja. Projekt abstraktne koncepte o zgodovini Zemlje spreminja v fizično, interaktivno izkušnjo.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Razumevanje procesov fosilizacije • Poznavanje geoloških plasti in časovnih obdobij • Vaja z znanstvenimi metodami izkopavanja • Prepoznavanje različnih vrst fosilov • Izkušnje z arheološko dokumentacijo	• Za realističen videz fosilov uporabite filament v zemeljskih tonih • Natisnite fosile s srednje velikim polnilom za večjo vzdržljivost • Ustvarite podrobne, a robustne replike fosilov • Natisnite dodatne fosile, da nadomestite tiste, ki se zlomijo • Fosile naredite dovolj velike, da jih bodo lahko prijeli učenci osnovne šole.

Postavitev izkopavašča študentom omogoča, da delujejo kot paleontologi, medtem ko se učijo ključnih znanstvenih konceptov. Odkrite fizične dokaze povezujejo s širšimi predstavami o zgodovini Zemlje in prazgodovinskem življenju.

Projekt 5: Načrtovanje mostu

Beli stolp, ki ga je natisnil @dylanlock_ QIDI X-MAX

Ta projekt uči študente o gradbeništvu s praktičnim delom gradnje in testiranja mostov. Študenti se naučijo, kako različne zasnove in sile vplivajo na trdnost mostu, hkrati pa razvijajo sposobnosti reševanja problemov. Projekt omogoča, da abstraktni fizikalni koncepti postanejo oprijemljivi, ko študenti preizkušajo in izboljšujejo svoje zasnove mostov.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Prepoznavanje sil v konstrukcijah • Izkušnje z znanstvenimi metodami testiranja • Razvoj veščin izboljšanja oblikovanja • Vaja z meritvami in beleženjem podatkov	• Uporabite PLA ali PETG filament za močnejše komponente • Natisnite nosilce s plastmi, poravnanimi z dolžino, za maksimalno trdnost • Ustvarite več sklopov delov mostu za primerjavo • Pred tiskanjem celotnega mostu preizkusite tiskanje majhnih komponent • Bodite pozorni na stične točke med kosi

Postopek testiranja mostov študentom pokaže, kako inženirska načela delujejo v resničnih konstrukcijah. Vsak preizkus jim pomaga razumeti, zakaj so nekatere zasnove močnejše od drugih.

Projekt 6: Merilna orodja

Ta projekt uči študente o merjenju z načrtovanjem in izdelavo lastnih merilnih orodij. Študenti se naučijo uporabljati programsko opremo CAD med razvojem. praktična orodja, kot so ravnila, kotomeri ali mere za prostornino.Projekt povezuje merilne koncepte z načrtovanjem orodij in pomaga študentom razumeti natančnost in točnost.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Izkušnje z osnovno CAD programsko opremo • Vadite natančno in kalibrirano • Razvoj veščin načrtovanja orodij • Učenje z ustvarjanjem praktičnih instrumentov	• Za natančne meritve morajo biti nastavitve tiskanja natančne • Testni odtisi so bistveni za preverjanje dimenzij • V načrt dodajte jasne oznake mer • Za stabilnost uporabite visokokakovosten PLA filament • Pred začetkom dela zagotovite kalibracijo tiskalnika

Projekt merilnih orodij pomaga učencem razumeti tako tehnične kot praktične vidike merjenja. Spoznajo načela oblikovanja, hkrati pa ustvarjajo instrumente, ki jih lahko uporabljajo pri drugih dejavnostih v razredu.

Projekt 7: 3D uganke

Ta projekt združuje prostorsko sklepanje z inženirskim načrtovanjem, saj učenci ustvarjajo lastne 3D-uganke. Učenci se učijo o mehanizmih prepletanja, hkrati pa razvijajo spretnosti reševanja problemov. Projekt jih spodbuja k razmišljanju o tem, kako se oblike ujemajo in kako je mogoče kose oblikovati tako, da se pravilno povežejo.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Razvoj sposobnosti prostorskega sklepanja • Vaja z načeli inženirskega načrtovanja • Razumevanje odnosov med oblikami • Izkušnje z mehanskimi prilagoditvami in tolerancami • Izboljšanje sposobnosti reševanja problemov	• Natisnite testne kose za preverjanje ustreznosti in toleranca • Za lažje učenje sestavljanja uporabite različne barve • Zagotovite natančne dimenzije za pravilno prepletanje • Pri načrtovanju povezav upoštevajte omejitve natančnosti tiskalnika • Natisnite dodatne dele, da nadomestite tiste, ki bi se lahko zlomili

Proces oblikovanja sestavljank uči študente tako o geometrijskih načelih kot o praktičnih inženirskih vidikih. Vsaka sestavljanka postane preizkus njihovih oblikovalskih sposobnosti in razumevanja prostorskih odnosov.

Projekt 8: Pregledovalnik ozvezdij

Ta projekt združuje astronomijo s preprosto optiko, saj učenci ustvarjajo orodja za opazovanje zvezdnih vzorcev. Učenci se učijo o ozvezdjih in nebesni navigaciji, medtem ko gradijo napravo, ki projicira zvezdne vzorce. Projekt pomaga, da so astronomski koncepti v razredu vidni in zanimivi.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Poznavanje osnovnih astronomskih konceptov • Izkušnje z optično projekcijo • Povezava med zvezdami in navigacijo • Učenje opazovanja nočnega neba	• Za telo gledalca uporabite temno nitko • Tisk z režami za zamenljive vzorce • Za vzorce zvezd razmislite o prosojnem materialu • Pred polno proizvodnjo preizkusite prenos svetlobe • Zagotovite pravilno prileganje med komponentami

Pregledovalnik ozvezdij študentom omogoča praktičen način preučevanja astronomije. Raziskujejo lahko različne vzorce zvezd in se učijo, kako so ti vzorci vodili ljudi skozi zgodovino.

Projekt 9: Topografski zemljevidi

Ta projekt pomaga učencem razumeti geografijo in reliefne oblike s pomočjo 3D-natisnjenih modelov terena. Učenci se naučijo, kako zemljevidi predstavljajo nadmorske višine in značilnosti terena, medtem ko raziskujejo različne pokrajine. Projekt preoblikuje ravninske zemljevide v taktilne modele, ki olajšajo razumevanje geografskih konceptov.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Vaja branja zemljevidov • Prepoznavanje značilnosti terena • Izkušnje s topografskim predstavljanjem • Razvoj prostorskega mišljenja	• Uporabite različne barve za višinske nivoje • Prilagodite višino plasti, da prikažete spremembe nadmorske višine • Za vidnost podrobnosti upoštevajte velikost in merilo • Najprej preizkusite tiskanje majhnih odsekov • Natisnite z zadostno količino polnila za vzdržljivost

Fizični modeli terena pomagajo učencem povezati simbole 2D-zemljevida z dejanskimi krajinskimi značilnostmi. Učenci se lahko dotikajo in raziskujejo geografske formacije, medtem ko se učijo, kako zemljevidi predstavljajo resnični svet.

Projekt 10: Mehanski obesek za ključe

Ta projekt združuje inženirstvo z osebnim oblikovanjem, saj študenti ustvarjajo obeske za ključe z gibljivimi zobniškimi mehanizmi. Študenti uporabijo svoje znanje o zobnikih za izdelavo funkcionalnega, personaliziranega predmeta. Projekt predstavlja oblikovanje izdelkov, hkrati pa s praktično uporabo krepi mehanske koncepte.

Ključne učne koristi	Pomembne opombe o 3D-tiskanju
• Uporaba mehanike zobnikov • Vaja z oblikovanjem izdelkov • Izkušnje s personalizacijo • Razumevanje gibljivih delov • Razvoj oblikovalskih veščin	• Uporabite kontrastne barve za zobnike in podstavek • Natisnite majhne testne zobnike, da preverite prileganje • Zagotovite ustrezno razdaljo za gibljive dele • Ustvarite trajne priključne točke • Upoštevajte omejitve velikosti zaradi praktičnosti obeska za ključe

Ta praktični projekt študentom omogoča, da ustvarijo nekaj osebnega, hkrati pa uporabijo svoje inženirsko znanje. Spoznajo tako funkcionalno oblikovanje kot estetske vidike, medtem ko izdelujejo nekaj, kar lahko uporabijo.

Naj bo učenje STEM resnično s 3D-tiskanjem!

Teh 10 projektov omogoča, da je učenje STEM za osnovnošolce resnično in praktično 3D-tiskanjeVsi projekti učiteljem omogočajo, da učencem približajo zahtevne koncepte, tako da jim omogočajo oblikovanje in preizkušanje dejanskih predmetov. Učitelji lahko izberejo projekte, ki ustrezajo potrebam njihovega razreda, in jih prilagajajo med učenjem učencev. S pravimi navodili in smernicami za tiskanje ti projekti učiteljem dajejo trdno osnovo za vključevanje 3D-tiskanja v njihov učni načrt STEM.