10 progetti STEM per studenti elementari con una stampante 3D
La stampa 3D offre agli studenti delle scuole elementari un ottimo modo per apprendere i concetti STEM attraverso attività pratiche. Questi 10 progetti danno agli studenti l'opportunità di vedere e giocare con concetti che altrimenti potrebbero essere troppo astratti o troppo difficili. I tuoi studenti possono creare e testare ingranaggi, costruire e calcolare la resistenza di un ponte o creare i propri visualizzatori di costellazioni. Ogni progetto intreccia insieme fili sciolti di scienza, tecnologia, ingegneria e matematica in un modo che ha senso ed è piacevole per gli studenti delle elementari.
Progetto 1: Ingranaggi rotanti!
Questo progetto introduce gli studenti ai concetti meccanici di base attraverso la manipolazione sperimentale degli ingranaggi. Gli studenti imparano come gli ingranaggi lavorano insieme nella trasmissione del moto, nella modifica della velocità e nello sviluppo del vantaggio meccanico. Apprendono competenze matematiche, di assemblaggio meccanico e di risoluzione dei problemi misurando i denti su gli ingranaggi ed esaminando diverse combinazioni di ingranaggi.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Comprensione dei rapporti di trasmissione e del vantaggio meccanico • Esercitare le abilità matematiche attraverso il conteggio e il calcolo dei rapporti • Sviluppare il ragionamento spaziale assemblando sistemi di ingranaggi • Apprendimento dei principi di base delle macchine semplici | • Iniziare con ingranaggi più piccoli per ridurre i tempi di stampa • Verificare se il modello necessita di materiale di supporto prima della stampa • Stampare prima un ingranaggio di prova per garantire il corretto allineamento dei denti • Filamento PLA funziona meglio per l'uso in classe • Scarica modelli di ingranaggi cilindrici predefiniti per risparmiare tempo |
Il progetto di ingranaggi funziona bene come punto di ingresso per la stampa 3D in classe poiché combina design semplici con chiari principi meccanici. Gli studenti possono iniziare con sistemi di base a due ingranaggi e passare gradualmente a disposizioni più complesse man mano che le loro competenze migliorano.
Progetto 2: Solidi geometrici
Questo progetto aiuta gli studenti esplorare forme 3D in modo tangibile. Gli studenti possono tenere in mano ed esaminare diversi solidi geometrici, rendendo più concreti i concetti matematici astratti. L'esperienza pratica con cubi, sfere, piramidi e altre forme rafforza la loro comprensione della geometria e delle relazioni spaziali.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Interazione diretta con forme geometriche 3D • Esercitati a misurare e calcolare il volume • Imparare a identificare facce, spigoli e vertici • Sviluppo delle capacità di visualizzazione spaziale • Esperienza con la classificazione delle forme e delle proprietà | • Utilizzare colori diversi per aiutare a distinguere le forme • Sperimentare percentuali di riempimento per creare pesi diversi • Valutare la possibilità di stampare forme cave per risparmiare materiale • Il filamento PLA in più colori funziona bene • Scarica modelli solidi geometrici già pronti per coerenza |
Gli studenti passano naturalmente dal semplice riconoscimento delle forme a concetti geometrici più complessi attraverso questa esplorazione pratica. I modelli fisici rendono più facile la comprensione come le forme 2D si combinano per creare oggetti 3D.
Progetto 3: Modello di cellula vegetale
Questo progetto trasforma le strutture cellulari microscopiche in modelli visibili e tangibili che gli studenti possono esplorare. Creando e assemblando i propri modelli di cellule vegetali, gli studenti apprendono informazioni su diversi organelli e sulle loro funzioni. I componenti stampati in 3D aiutano gli studenti a visualizzare come le varie parti di una cellula lavorano insieme.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Riconoscimento degli organelli cellulari e delle loro funzioni • Comprensione della struttura e dell'organizzazione cellulare • Confronto tra cellule vegetali e animali • Sviluppo delle capacità di costruzione di modelli • Esercitarsi con l'etichettatura e l'identificazione scientifica | • Stampa gli organelli in diversi colori per una facile identificazione • Se possibile, utilizzare materiale trasparente per la base della parete cellulare • Prestare attenzione alle dimensioni relative degli organelli • Mantenere le forme degli organelli semplici ma riconoscibili • Considerare la durevolezza quando si stampano piccoli componenti |
Il modello cellulare fisico serve come punto di riferimento per gli studenti durante i loro studi di biologia. Possono aggiungere o modificare i loro modelli man mano che apprendono concetti cellulari più complessi.
Progetto 4: Sito di scavo fossile
Questo progetto unisce le scienze della terra alla scoperta pratica, mentre gli studenti creano ed esplorano i propri siti di scavo di fossili. Gli studenti apprendono la fossilizzazione, gli strati geologici e la vita preistorica mentre mettono in pratica tecniche di scavo scientifico. Il progetto trasforma concetti astratti sulla storia della terra in un'esperienza fisica e interattiva.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Comprensione dei processi di fossilizzazione • Conoscenza degli strati geologici e dei periodi di tempo • Pratica con metodi di scavo scientifici • Riconoscimento di diversi tipi di fossili • Esperienza con la documentazione archeologica | • Utilizzare filamenti color terra per un aspetto fossile realistico • Stampa fossili con riempimento medio per una maggiore durata • Crea repliche fossili dettagliate ma robuste • Stampa fossili extra per sostituire quelli che si rompono • Rendere i fossili abbastanza grandi da poter essere maneggiati dagli studenti delle elementari |
L'impostazione del sito di scavo consente agli studenti di agire come paleontologi mentre apprendono concetti scientifici chiave. Collegano le prove fisiche che scoprono con idee più ampie sulla storia della Terra e sulla vita preistorica.
Progetto 5: Progettazione del ponte
la torre bianca stampata da @dylanlock_ QIDI X-MAX
Questo progetto insegna agli studenti l'ingegneria strutturale attraverso la costruzione e il collaudo di ponti pratici. Gli studenti imparano come diversi progetti e forze influenzano la resistenza dei ponti, sviluppando al contempo capacità di problem-solving. Il progetto rende tangibili concetti di fisica astratta mentre gli studenti testano e migliorano i loro progetti di ponti.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Riconoscimento delle forze nelle strutture • Esperienza con metodi di test scientifici • Sviluppo di competenze di miglioramento del design • Esercitarsi con la misurazione e la registrazione dei dati | • Utilizzare PLA o Filamento PETG per componenti più resistenti • Stampa travi con strati allineati alla lunghezza per la massima resistenza • Creare più set di parti del ponte per il confronto • Stampa di prova di piccoli componenti prima delle parti del ponte completo • Prestare attenzione ai punti di collegamento tra i pezzi |
Il processo di collaudo del ponte mostra agli studenti come funzionano i principi di ingegneria nelle strutture reali. Ogni test li aiuta a capire perché alcuni progetti sono più resistenti di altri.
Progetto 6: Strumenti di misurazione
Questo progetto insegna agli studenti il concetto di misurazione attraverso la progettazione e la creazione di strumenti di misurazione personalizzati.Gli studenti imparano a utilizzare il software CAD durante lo sviluppo strumenti pratici come i righelli, goniometri o misure di volume. Il progetto collega i concetti di misurazione con la progettazione degli strumenti, aiutando gli studenti a comprendere precisione e accuratezza.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Esperienza con software CAD di base • Pratica con precisione e calibrazione • Sviluppo delle capacità di progettazione degli strumenti • Apprendimento attraverso la creazione di strumenti pratici | • Le impostazioni di stampa devono essere precise per misurazioni accurate • Le stampe di prova sono essenziali per verificare le dimensioni • Aggiungere chiare marcature di misurazione nel design • Utilizzare filamento PLA di alta qualità per stabilità • Assicurarsi della calibrazione della stampante prima di iniziare |
Il progetto sugli strumenti di misurazione aiuta gli studenti a comprendere sia gli aspetti tecnici che quelli pratici della misurazione. Apprendono i principi di progettazione mentre creano strumenti che possono usare in altre attività in classe.
Progetto 7: Puzzle 3D
Questo progetto unisce il ragionamento spaziale alla progettazione ingegneristica mentre gli studenti creano i loro puzzle 3D. Gli studenti apprendono i meccanismi di incastro mentre sviluppano capacità di problem-solving. Il progetto li sfida a pensare a come le forme si incastrano e a come i pezzi possono essere progettati per connettersi correttamente.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Sviluppo delle capacità di ragionamento spaziale • Pratica con i principi di progettazione ingegneristica • Comprensione delle relazioni di forma • Esperienza con adattamento meccanico e tolleranza • Miglioramento delle capacità di problem-solving | • Stampare pezzi di prova per verificare la vestibilità e tolleranza • Utilizzare colori diversi per un apprendimento più semplice dell'assemblaggio • Garantire dimensioni precise per un corretto incastro • Considerare i limiti di precisione della stampante durante la progettazione delle connessioni • Stampare pezzi extra per sostituire quelli che potrebbero rompersi |
Il processo di progettazione del puzzle insegna agli studenti sia i principi geometrici sia le considerazioni pratiche di ingegneria. Ogni puzzle diventa un test delle loro capacità di progettazione e comprensione delle relazioni spaziali.
Progetto 8: Visualizzatore di costellazioni
Questo progetto unisce l'astronomia con l'ottica semplice mentre gli studenti creano strumenti per visualizzare modelli di stelle. Gli studenti apprendono le costellazioni e la navigazione celeste mentre costruiscono un dispositivo che proietta modelli di stelle. Il progetto aiuta a rendere i concetti astronomici visibili e coinvolgenti in classe.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Conoscenza dei concetti di base dell'astronomia • Esperienza con la proiezione ottica • Collegamento tra stelle e navigazione • Imparare a osservare il cielo notturno | • Utilizzare il filamento scuro per il corpo dell'osservatore • Stampa con slot per motivi intercambiabili • Considerare il materiale traslucido per i motivi a stella • Testare la trasmissione della luce prima della produzione completa • Garantire la corretta aderenza tra i componenti |
Il visualizzatore di costellazioni offre agli studenti un modo pratico per studiare l'astronomia. Possono esplorare diversi modelli di stelle e imparare come questi modelli hanno guidato le persone nel corso della storia.
Progetto 9: Mappe topografiche
Questo progetto aiuta gli studenti a comprendere la geografia e la morfologia del territorio attraverso modelli del terreno stampati in 3D.Gli studenti imparano come le mappe rappresentano le caratteristiche di elevazione e terreno mentre esplorano diversi paesaggi. Il progetto trasforma le mappe piatte in modelli tattili che rendono i concetti geografici più facili da comprendere.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Esercitati con le capacità di lettura delle mappe • Riconoscimento delle caratteristiche del terreno • Esperienza con la rappresentazione topografica • Sviluppo delle capacità di pensiero spaziale | • Utilizzare colori diversi per i livelli di elevazione • Regola l'altezza del livello per mostrare i cambiamenti di elevazione • Considerare le dimensioni e la scala per la visibilità dei dettagli • Prova prima la stampa di piccole sezioni • Stampa con riempimento sufficiente per la durata |
I modelli fisici del terreno aiutano gli studenti a collegare i simboli delle mappe 2D con le caratteristiche reali del paesaggio. Gli studenti possono toccare ed esplorare le formazioni geografiche mentre imparano come le mappe rappresentano il mondo reale.
Progetto 10: Portachiavi meccanico
Questo progetto unisce ingegneria e design personale, poiché gli studenti creano portachiavi con meccanismi di ingranaggi in movimento. Gli studenti applicano la loro conoscenza degli ingranaggi per creare un articolo funzionale e personalizzato. Il progetto introduce il design del prodotto rafforzando al contempo i concetti meccanici tramite un'applicazione pratica.
| Principali vantaggi dell'apprendimento | Note importanti sulla stampa 3D |
|---|---|
| • Applicazione della meccanica degli ingranaggi • Pratica con la progettazione del prodotto • Esperienza con la personalizzazione • Comprensione delle parti in movimento • Sviluppo delle capacità progettuali | • Utilizzare colori contrastanti per ingranaggi e base • Stampare piccoli ingranaggi di prova per verificare la vestibilità • Garantire la giusta distanza per le parti mobili • Creare punti di connessione durevoli • Considerare i limiti di dimensione per la praticità del portachiavi |
Questo progetto pratico consente agli studenti di creare qualcosa di personale applicando le proprie conoscenze ingegneristiche. Apprendono sia il design funzionale che le considerazioni estetiche mentre realizzano qualcosa che possono utilizzare.
Rendi concreto l'apprendimento STEM con la stampa 3D!
Questi 10 progetti rendono l'apprendimento STEM reale e pratico per gli studenti della scuola elementare attraverso Stampa 3D. Tutti i progetti consentono agli insegnanti di rendere accessibili agli studenti concetti stimolanti, consentendo loro di progettare e testare oggetti reali. Gli insegnanti possono scegliere progetti adatti alle esigenze della loro classe e adattarli man mano che gli studenti imparano. Con le giuste istruzioni e la guida alla stampa, questi progetti forniscono agli insegnanti una solida base per integrare la stampa 3D nel loro curriculum STEM.