10 STEM -projekt för grundstudenter med en 3D -skrivare

3D-utskrift ger grundskoleelever en ett bra sätt att lära sig STEM-koncept genom praktiska aktiviteter. Dessa 10 projekt ger eleverna möjlighet att se och leka med koncept som annars skulle kunna vara för abstrakta eller för svåra. Dina elever kan skapa och testa kugghjul, bygga och beräkna broars hållfasthet eller skapa sina egna konstellationsvisare. Varje projekt väver samman lösa trådar av naturvetenskap, teknik, ingenjörskonst och matematik på ett sätt som är logiskt och roligt för elever i grundskolan.

Projekt 1: Snurrande kugghjul!

Detta projekt introducerar eleverna till grundläggande mekaniska koncept genom experimentell manipulation av kugghjul. Eleverna lär sig hur kugghjul samverkar för att överföra rörelse, ändra hastighet och utveckla mekaniska fördelar. De lär sig matematiska färdigheter, mekanisk monteringsförmåga och problemlösningsförmåga genom att mäta tänderna på kugghjulen och undersöker olika växelkombinationer.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Förstå utväxlingsförhållanden och mekaniska fördelar • Öva matematiska färdigheter genom att räkna och beräkna förhållanden • Utveckla rumsligt resonemang genom att montera kugghjulssystem • Lära sig grundläggande principer för enkla maskiner	• Börja med mindre kugghjul för att minska utskriftstiden • Kontrollera om modellen behöver stödmaterial innan utskrift • Skriv ut ett testkugghjul först för att säkerställa korrekt tandinställning • PLA-filament fungerar bäst för klassrumsbruk • Ladda ner fördesignade kugghjulsmodeller för att spara tid

Kugghjulsprojektet fungerar bra som en ingångspunkt för 3D-utskrift i klassrummet eftersom det kombinerar enkla konstruktioner med tydliga mekaniska principer. Eleverna kan börja med grundläggande tvåväxlade system och gradvis gå över till mer komplexa arrangemang allt eftersom deras färdigheter förbättras.

Projekt 2: Geometriska solider

Det här projektet hjälper elever utforska 3D-former på ett konkret sätt. Eleverna kan hålla och undersöka olika geometriska kroppar, vilket gör abstrakta matematiska begrepp mer konkreta. Den praktiska erfarenheten av kuber, sfärer, pyramider och andra former stärker deras förståelse av geometri och rumsliga relationer.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Direkt interaktion med 3D-geometriska former • Öva på att mäta och beräkna volym • Lära sig att identifiera ytor, kanter och noder • Utveckling av färdigheter i rumslig visualisering • Erfarenhet av formklassificering och egenskaper	• Använd olika färger för att skilja mellan former • Experimentera med utfyllnadsprocent för att skapa varierande vikter • Överväg att skriva ut ihåliga former för att spara material • PLA-filament i flera färger fungerar bra • Ladda ner färdiga geometriska solidmodeller för konsekvens

Eleverna går naturligt från enkel formigenkänning till mer komplexa geometriska begrepp genom denna praktiska utforskning. De fysikaliska modellerna gör det lättare att förstå. hur 2D-former kombineras för att skapa 3D-objekt.

Projekt 3: Växtcellsmodell

Det här projektet omvandlar mikroskopiska cellstrukturer till synliga, konkreta modeller som eleverna kan utforska. Genom att skapa och sätta ihop sina egna växtcellsmodeller lär sig eleverna om olika organeller och deras funktioner. De 3D-utskrivna komponenterna hjälper eleverna att visualisera hur olika delar av en cell fungerar tillsammans.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Igenkänning av cellorganeller och deras funktioner • Förstå cellstruktur och organisation • Jämförelse mellan växt- och djurceller • Utveckling av modellbyggande färdigheter • Övning med vetenskaplig märkning och identifiering	• Skriv ut organeller i olika färger för enkel identifiering • Använd transparent material för cellväggens bas om möjligt • Var uppmärksam på organellernas relativa storlekar • Håll organellformerna enkla men igenkännbara • Tänk på hållbarhet vid utskrift av små komponenter

Den fysiska cellmodellen fungerar som en referenspunkt för eleverna under hela deras biologistudier. De kan lägga till eller modifiera sina modeller allt eftersom de lär sig mer komplexa cellulära koncept.

Projekt 4: Fossilgrävningsplats

Det här projektet kombinerar geovetenskap med praktisk upptäckt där eleverna skapar och utforskar sina egna fossilgrävplatser. Eleverna lär sig om fossilisering, geologiska lager och förhistoriskt liv samtidigt som de övar på vetenskapliga utgrävningstekniker. Projektet förvandlar abstrakta koncept om jordens historia till en fysisk, interaktiv upplevelse.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Förståelse av fossiliseringsprocesser • Kunskap om geologiska lager och tidsperioder • Öva med vetenskapliga utgrävningsmetoder • Igenkänning av olika fossiltyper • Erfarenhet av arkeologisk dokumentation	• Använd jordfärgad filament för ett realistiskt fossilutseende • Tryck fossiler med medium infill för hållbarhet • Skapa detaljerade men robusta fossilreplikor • Skriv ut extra fossil för att ersätta de som går sönder • Gör fossiler tillräckligt stora för att eleverna i grundskolan ska kunna hantera dem

Utgrävningsplatsens upplägg låter eleverna agera som paleontologer samtidigt som de lär sig viktiga vetenskapliga koncept. De kopplar samman de fysiska bevis de upptäcker med större idéer om jordens historia och förhistoriskt liv.

Projekt 5: Brodesign

Det vita tornet tryckt av @dylanlock_ QIDI X-MAX

Det här projektet lär eleverna om konstruktionsteknik genom praktisk brobyggnation och testning. Eleverna lär sig hur olika konstruktioner och krafter påverkar broarnas hållfasthet samtidigt som de utvecklar problemlösningsförmåga. Projektet gör abstrakta fysikbegrepp konkreta när eleverna testar och förbättrar sina brokonstruktioner.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Igenkänning av krafter i konstruktioner • Erfarenhet av vetenskapliga testmetoder • Utveckling av färdigheter inom designförbättring • Övning med mätning och dataregistrering	• Använd PLA eller PETG-filament för starkare komponenter • Skriv ut balkar med lager justerade efter längden för maximal styrka • Skapa flera uppsättningar brodelar för jämförelse • Testutskrift av små komponenter innan kompletta bryggdelar • Var uppmärksam på kopplingspunkterna mellan delarna

Brotestprocessen visar eleverna hur ingenjörsprinciper fungerar i verkliga strukturer. Varje test hjälper dem att förstå varför vissa konstruktioner är starkare än andra.

Projekt 6: Mätverktyg

Det här projektet lär eleverna om mätning genom att designa och skapa sina egna mätverktyg. Eleverna lär sig använda CAD-programvara samtidigt som de utvecklar praktiska verktyg som linjaler, gradskivor eller volymmått.Projektet kopplar samman mätkoncept med verktygsdesign, vilket hjälper eleverna att förstå precision och noggrannhet.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Erfarenhet av grundläggande CAD-programvara • Öva med precision och kalibrering • Utveckling av färdigheter i verktygsdesign • Lärande genom att skapa praktiska instrument	• Utskriftsinställningarna måste vara exakta för noggranna mätningar • Testutskrifter är viktiga för att kontrollera måtten • Lägg till tydliga måttmarkeringar i designen • Använd PLA-filament av hög kvalitet för stabilitet • Kontrollera skrivarens kalibrering innan du börjar

Mätverktygsprojektet hjälper eleverna att förstå både de tekniska och praktiska aspekterna av mätning. De lär sig designprinciper samtidigt som de skapar instrument som de kan använda i andra klassrumsaktiviteter.

Projekt 7: 3D-pussel

Det här projektet kombinerar rumsligt resonemang med teknisk design när eleverna skapar sina egna 3D-pussel. Eleverna lär sig om sammankopplade mekanismer samtidigt som de utvecklar problemlösningsförmåga. Projektet utmanar dem att tänka på hur former passar ihop och hur bitar kan utformas för att kopplas ihop ordentligt.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Utveckling av spatialt tänkande • Öva med principer för teknisk design • Förståelse av formförhållanden • Erfarenhet av mekanisk passform och tolerans • Förbättring av problemlösningsförmåga	• Skriv ut testbitar för att kontrollera passformen och tolerans • Använd olika färger för enklare monteringsinlärning • Säkerställ exakta mått för korrekt sammankoppling • Beakta skrivarens noggrannhetsgränser vid utformning av anslutningar • Skriv ut extra delar för att ersätta de som kan gå sönder

Pusseldesignprocessen lär eleverna om både geometriska principer och praktiska tekniska överväganden. Varje pussel blir ett test av deras designfärdigheter och förståelse för rumsliga relationer.

Projekt 8: Konstellationsvisare

Det här projektet kombinerar astronomi med enkel optik när eleverna skapar verktyg för att visa stjärnmönster. Eleverna lär sig om konstellationer och astronomisk navigering samtidigt som de bygger en apparat som projicerar stjärnmönster. Projektet hjälper till att göra astronomiska koncept synliga och engagerande i klassrummet.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Kunskap om grundläggande astronomiska begrepp • Erfarenhet av optisk projektion • Samband mellan stjärnor och navigering • Lära sig om observation av natthimlen	• Använd mörkt filament för tittarkroppen • Tryck med springor för utbytbara mönster • Överväg genomskinligt material för stjärnmönster • Testa ljusgenomsläppet före full produktion • Säkerställ korrekt passform mellan komponenterna

Konstellationsvisaren ger eleverna ett praktiskt sätt att studera astronomi. De kan utforska olika stjärnmönster och lära sig hur dessa mönster har väglett människor genom historien.

Projekt 9: Topografiska kartor

Det här projektet hjälper eleverna att förstå geografi och landformer genom 3D-utskrivna terrängmodeller. Eleverna lär sig hur kartor representerar höjd- och terrängegenskaper medan de utforskar olika landskap. Projektet omvandlar platta kartor till taktila modeller som gör geografiska begrepp lättare att förstå.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Öva på kartläsningsförmåga • Igenkänning av terrängegenskaper • Erfarenhet av topografisk representation • Utveckling av spatialt tänkande	• Använd olika färger för höjdnivåer • Justera lagrets höjd för att visa höjdförändringar • Tänk på storlek och skala för att detaljerna ska bli synliga • Testutskrift av små avsnitt först • Skriv ut med tillräckligt med fyllnadsmaterial för hållbarhet

De fysiska terrängmodellerna hjälper eleverna att koppla ihop 2D-kartsymboler med verkliga landskapselement. Eleverna kan röra vid och utforska geografiska formationer samtidigt som de lär sig hur kartor representerar den verkliga världen.

Projekt 10: Mekanisk nyckelring

Detta projekt kombinerar ingenjörskonst med personlig design där eleverna skapar nyckelringar med rörliga kugghjulsmekanismer. Eleverna tillämpar sina kunskaper om kugghjul för att skapa ett funktionellt, personligt föremål. Projektet introducerar produktdesign samtidigt som det förstärker mekaniska koncept genom en praktisk tillämpning.

Viktiga fördelar med lärande	Viktiga anmärkningar om 3D-utskrift
• Tillämpning av kugghjulsmekanik • Övning med produktdesign • Erfarenhet av personalisering • Förståelse för rörliga delar • Utveckling av designfärdigheter	• Använd kontrasterande färger för kugghjul och bas • Skriv ut små testkugghjul för att kontrollera passformen • Se till att det finns tillräckligt med utrymme för rörliga delar • Skapa hållbara kopplingspunkter • Tänk på storleksbegränsningar för nyckelringars praktiska användning

Detta praktiska projekt låter eleverna skapa något personligt samtidigt som de tillämpar sina ingenjörskunskaper. De lär sig om både funktionell design och estetiska överväganden samtidigt som de tillverkar något de kan använda.

Gör STEM-lärandet verkligt med 3D-utskrift!

Dessa 10 projekt gör STEM-inlärning verklig och praktisk för grundskoleelever genom 3D-utskriftAlla projekt gör det möjligt för lärare att göra utmanande koncept tillgängliga för eleverna genom att låta dem designa och testa faktiska objekt. Lärare kan välja projekt som passar deras klassbehov och anpassa dem allt eftersom eleverna lär sig. Med rätt instruktioner och tryckvägledning ger dessa projekt lärarna en solid grund för integrera 3D-utskrift i sin STEM-läroplan.