10 проектов STEM для учащихся начальных классов с 3D -принтером
3D-печать дает ученикам начальной школы отличный способ изучить концепции STEM через практические занятия. Эти 10 проектов дают учащимся возможность просматривать и играть с концепциями, которые в противном случае могли бы быть слишком абстрактными или слишком сложными. Ваши ученики могут создавать и тестировать шестерни, строить и рассчитывать прочность мостов или создавать собственные средства просмотра созвездий. Каждый проект сплетает воедино свободные нити науки, технологии, инженерии и математики таким образом, который имеет смысл и является интересным для учащихся начальной школы.
Проект 1: Вращающиеся шестеренки!
Этот проект знакомит учащихся с основными механическими концепциями посредством экспериментального манипулирования зубчатыми колесами. Учащиеся изучают, как зубчатые колеса работают вместе, передавая движение, изменяя скорость и развивая механическое преимущество. Они изучают математические навыки, навыки механической сборки и навыки решения проблем, измеряя зубья на шестерни и изучение различных комбинаций передач.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Понимание передаточных чисел и механического преимущества • Практика математических навыков посредством подсчета и вычисления соотношений • Развитие пространственного мышления путем сборки зубчатых систем • Изучение основных принципов работы простых машин | • Начните с меньших шестеренок, чтобы сократить время печати. • Проверьте, требуется ли модели вспомогательный материал перед печатью. • Сначала распечатайте тестовую шестерню, чтобы убедиться в правильном выравнивании зубьев. • PLA-нить лучше всего подходит для использования в классе • Загрузите готовые модели цилиндрических зубчатых передач, чтобы сэкономить время |
Проект шестеренок хорошо подходит в качестве отправной точки для 3D-печати в классе, поскольку он сочетает в себе простые конструкции с понятными механическими принципами. Учащиеся могут начать с базовых двухшестеренчатых систем и постепенно переходить к более сложным конструкциям по мере улучшения своих навыков.
Проект 2: Геометрические тела
Этот проект помогает студентам исследуйте 3D-формы осязаемым образом. Учащиеся могут держать и изучать различные геометрические тела, делая абстрактные математические концепции более конкретными. Практический опыт работы с кубами, сферами, пирамидами и другими формами укрепляет их понимание геометрии и пространственных отношений.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Прямое взаимодействие с трехмерными геометрическими фигурами • Практика измерения и расчета объема • Учимся определять грани, ребра и вершины • Развитие навыков пространственной визуализации • Опыт классификации форм и свойств | • Используйте разные цвета, чтобы различать фигуры. • Экспериментируйте с процентным содержанием заполнения, чтобы создавать различные веса. • Рассмотрите возможность печати полых форм для экономии материала. • Хорошо подходит нить PLA разных цветов • Загрузите готовые геометрические твердотельные модели для согласованности |
Студенты естественным образом переходят от простого распознавания форм к более сложным геометрическим концепциям посредством этого практического исследования. Физические модели облегчают понимание как 2D-фигуры объединяются для создания 3D-объектов.
Проект 3: Модель растительной клетки
Этот проект преобразует микроскопические клеточные структуры в видимые, осязаемые модели, которые студенты могут исследовать. Создавая и собирая собственные модели растительных клеток, студенты узнают о различных органеллах и их функциях. Компоненты, напечатанные на 3D-принтере, помогают студентам визуализировать, как различные части клетки работают вместе.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Распознавание клеточных органелл и их функций • Понимание структуры и организации клетки • Сравнение растительных и животных клеток • Развитие навыков построения моделей • Практика научной маркировки и идентификации | • Печатайте органеллы разными цветами для легкой идентификации • По возможности используйте прозрачный материал для основания стенки ячейки. • Обратите внимание на относительные размеры органелл. • Сохраняйте простые, но узнаваемые формы органелл. • При печати мелких деталей учитывайте долговечность. |
Физическая модель клетки служит ориентиром для студентов на протяжении всего изучения биологии. Они могут дополнять или изменять свои модели по мере изучения более сложных клеточных концепций.
Проект 4: Место раскопок ископаемых
Этот проект объединяет науку о Земле с практическими открытиями, поскольку студенты создают и исследуют свои собственные места раскопок ископаемых. Студенты изучают окаменелости, геологические слои и доисторическую жизнь, практикуя научные методы раскопок. Проект превращает абстрактные концепции об истории Земли в физический, интерактивный опыт.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Понимание процессов фоссилизации • Знание геологических слоев и временных периодов • Практика применения научных методов раскопок • Распознавание различных типов ископаемых • Опыт работы с археологической документацией | • Используйте нить землистого оттенка для реалистичного вида окаменелостей • Печатайте окаменелости со средним заполнением для долговечности • Создавайте подробные, но прочные копии окаменелостей • Распечатайте дополнительные окаменелости, чтобы заменить сломанные. • Сделайте окаменелости достаточно большими, чтобы ученики начальной школы могли их держать |
Установка места раскопок позволяет студентам действовать как палеонтологам, изучая ключевые научные концепции. Они связывают физические доказательства, которые они обнаруживают, с более широкими идеями об истории Земли и доисторической жизни.
Проект 5: Проектирование моста
белая башня, напечатанная @dylanlock_ QIDI X-MAX
Этот проект знакомит студентов с инженерным проектированием конструкций посредством практического строительства и испытания мостов. Студенты изучают, как различные конструкции и силы влияют на прочность моста, развивая при этом навыки решения проблем. Проект делает абстрактные физические концепции осязаемыми, поскольку студенты испытывают и улучшают свои проекты мостов.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Распознавание сил в конструкциях • Опыт применения научных методов тестирования • Развитие навыков улучшения дизайна • Практика измерения и регистрации данных | • Используйте PLA или PETG-нить для более прочных компонентов • Печатные балки со слоями, выровненными по длине для максимальной прочности • Создайте несколько наборов деталей моста для сравнения • Тестовая печать небольших компонентов перед полноценными мостовыми деталями • Обратите внимание на точки соединения между деталями. |
Процесс испытания моста показывает студентам, как инженерные принципы работают в реальных конструкциях. Каждый тест помогает им понять, почему определенные конструкции прочнее других.
Проект 6: Измерительные инструменты
В рамках этого проекта учащиеся изучают методы измерения, проектируя и создавая собственные измерительные инструменты.Студенты учатся использовать программное обеспечение САПР при разработке практичные инструменты, такие как линейки, транспортиры или меры объема. Проект связывает концепции измерения с конструкцией инструментов, помогая учащимся понять точность и правильность.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Опыт работы с базовым программным обеспечением САПР • Практикуйтесь с точностью и калибровкой • Развитие навыков проектирования инструментов • Обучение через создание практических инструментов | • Настройки печати должны быть точными для точных измерений • Тестовые отпечатки необходимы для проверки размеров. • Добавьте четкие отметки измерений в дизайн • Используйте высококачественную нить PLA для стабильности • Перед запуском убедитесь, что принтер откалиброван. |
Проект измерительных инструментов помогает учащимся понять как технические, так и практические аспекты измерения. Они изучают принципы проектирования, создавая инструменты, которые они могут использовать в других видах деятельности в классе.
Проект 7: 3D-пазлы
Этот проект объединяет пространственное мышление с инженерным проектированием, поскольку студенты создают свои собственные 3D-головоломки. Студенты изучают механизмы блокировки, развивая навыки решения проблем. Проект бросает им вызов, чтобы они думали о том, как формы сочетаются друг с другом и как можно спроектировать части для правильного соединения.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Развитие навыков пространственного мышления • Практика применения принципов инженерного проектирования • Понимание взаимосвязей форм • Опыт работы с механической подгонкой и допусками • Улучшение способности решать проблемы | • Распечатайте тестовые образцы для проверки соответствия и толерантность • Используйте разные цвета для более легкого изучения сборки. • Обеспечьте точные размеры для правильной блокировки • При проектировании соединений учитывайте пределы точности принтера. • Распечатайте дополнительные детали, чтобы заменить те, которые могут сломаться. |
Процесс проектирования головоломок знакомит студентов как с геометрическими принципами, так и с практическими инженерными соображениями. Каждая головоломка становится проверкой их навыков проектирования и понимания пространственных отношений.
Проект 8: Просмотрщик созвездий
Этот проект объединяет астрономию с простой оптикой, поскольку студенты создают инструменты для просмотра звездных узоров. Студенты изучают созвездия и небесную навигацию, создавая устройство, проецирующее звездные узоры. Проект помогает сделать астрономические концепции наглядными и интересными в классе.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Знание основных концепций астрономии • Опыт работы с оптической проекцией • Связь между звездами и навигацией • Изучение наблюдения за ночным небом | • Используйте темную нить для корпуса визора. • Печать с прорезями для сменных шаблонов • Рассмотрите возможность использования полупрозрачного материала для звездных узоров. • Испытание светопропускания перед полномасштабным производством • Обеспечьте надлежащее соответствие между компонентами |
Просмотрщик созвездий дает студентам практический способ изучения астрономии. Они могут исследовать различные звездные узоры и узнать, как эти узоры направляли людей на протяжении всей истории.
Проект 9: Топографические карты
Этот проект помогает учащимся понять географию и рельеф с помощью моделей местности, напечатанных на 3D-принтере.Студенты изучают, как карты отображают высоту и особенности рельефа, исследуя различные ландшафты. Проект преобразует плоские карты в тактильные модели, которые облегчают понимание географических концепций.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Практика чтения карт • Распознавание особенностей местности • Опыт работы с топографическим представлением • Развитие навыков пространственного мышления | • Используйте разные цвета для уровней высоты. • Отрегулируйте высоту слоя, чтобы отобразить изменения высоты • Учитывайте размер и масштаб для наглядности деталей • Сначала выполните пробную печать небольших участков • Печать с достаточным заполнением для долговечности |
Физические модели рельефа помогают учащимся связать символы 2D-карт с реальными особенностями ландшафта. Учащиеся могут трогать и исследовать географические образования, изучая при этом, как карты представляют реальный мир.
Проект 10: Механический брелок
Этот проект объединяет инженерию с индивидуальным дизайном, поскольку студенты создают брелки с движущимися шестеренчатыми механизмами. Студенты применяют свои знания о шестеренках для создания функционального, персонализированного предмета. Проект знакомит с дизайном продукта, одновременно закрепляя механические концепции посредством практического применения.
| Основные преимущества обучения | Важные примечания по 3D-печати |
|---|---|
| • Применение зубчатой механики • Практика в проектировании продукта • Опыт персонализации • Понимание движущихся частей • Развитие навыков дизайна | • Используйте контрастные цвета для шестеренок и основания. • Распечатайте небольшие тестовые шестеренки для проверки соответствия • Обеспечьте надлежащий зазор для движущихся частей. • Создавайте прочные точки соединения • Учитывайте ограничения по размеру для практичности брелока |
Этот практический проект позволяет студентам создать что-то личное, применяя свои инженерные знания. Они узнают как о функциональном дизайне, так и об эстетических соображениях, создавая то, что они могут использовать.
Сделайте обучение STEM реальным с помощью 3D-печати!
Эти 10 проектов делают обучение STEM реальным и практическим для учащихся начальной школы. 3D-печать. Все проекты позволяют учителям сделать сложные концепции доступными для учеников, позволяя им проектировать и тестировать реальные объекты. Учителя могут выбирать проекты, которые соответствуют потребностям их класса, и адаптировать их по мере обучения учеников. С правильными инструкциями и руководством по печати эти проекты дают учителям прочную основу для интегрируют 3D-печать в учебную программу STEM.