10 مشاريع STEM للطلاب الابتدائيين مع طابعة ثلاثية الأبعاد

تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد لطلاب المدارس الابتدائية طريقة رائعة لتعلم مفاهيم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات من خلال أنشطة عملية. تتيح هذه المشاريع العشرة للطلاب فرصة استعراض مفاهيم قد تبدو في غير ذلك مُجرّدة أو صعبة للغاية واللعب بها. يمكن لطلابك إنشاء تروس واختبارها، وبناء وحساب قوة الجسور، أو إنشاء مُشاهدات كوكبات خاصة بهم. يجمع كل مشروع بين خيوط مترابطة من العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات بطريقة منطقية وممتعة لطلاب المرحلة الابتدائية.

المشروع 1: التروس الدوارة!

يُعرّف هذا المشروع الطلاب على المفاهيم الميكانيكية الأساسية من خلال التعامل التجريبي مع التروس. يتعلم الطلاب كيفية عمل التروس معًا في نقل الحركة، وتغيير السرعة، وتطوير الميزة الميكانيكية. كما يتعلمون مهارات الرياضيات، ومهارات التجميع الميكانيكي، ومهارات حل المشكلات من خلال قياس الأسنان على التروس وفحص مجموعات التروس المختلفة.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• فهم نسب التروس والميزة الميكانيكية • ممارسة مهارات الرياضيات من خلال العد وحساب النسب • تطوير التفكير المكاني من خلال تجميع أنظمة التروس • تعلم المبادئ الأساسية للآلات البسيطة	• ابدأ بتروس أصغر لتقليل وقت الطباعة • تحقق مما إذا كان النموذج يحتاج إلى مواد دعم قبل الطباعة • اطبع ترس الاختبار أولاً للتأكد من محاذاة الأسنان بشكل صحيح • خيوط PLA يعمل بشكل أفضل للاستخدام في الفصول الدراسية • قم بتنزيل نماذج التروس المحفزة المصممة مسبقًا لتوفير الوقت

يُعد مشروع التروس نقطة انطلاق جيدة للطباعة ثلاثية الأبعاد في الفصول الدراسية، إذ يجمع بين التصاميم البسيطة والمبادئ الميكانيكية الواضحة. يمكن للطلاب البدء بأنظمة تروس أساسية ثنائية، ثم الانتقال تدريجيًا إلى أنظمة أكثر تعقيدًا مع تطور مهاراتهم.

المشروع 2: الأشكال الهندسية

يساعد هذا المشروع الطلاب استكشاف الأشكال ثلاثية الأبعاد بطريقة ملموسة. يستطيع الطلاب حمل مجسمات هندسية مختلفة وفحصها، مما يجعل مفاهيم الرياضيات المجردة أكثر واقعية. تُعزز التجربة العملية مع المكعبات والكرات والأهرامات وغيرها من الأشكال فهمهم للهندسة والعلاقات المكانية.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• التفاعل المباشر مع الأشكال الهندسية ثلاثية الأبعاد • التدرب على قياس وحساب الحجم • تعلم كيفية التعرف على الوجوه والحواف والرؤوس • تطوير مهارات التصور المكاني • الخبرة في تصنيف الأشكال وخصائصها	• استخدم ألوانًا مختلفة للمساعدة في التمييز بين الأشكال • تجربة نسب التعبئة لإنشاء أوزان مختلفة • فكر في طباعة الأشكال المجوفة لتوفير المواد • خيوط PLA بألوان متعددة تعمل بشكل جيد • تنزيل نماذج هندسية صلبة جاهزة للتناسق

ينتقل الطلاب بسلاسة من التعرف على الأشكال البسيطة إلى مفاهيم هندسية أكثر تعقيدًا من خلال هذا الاستكشاف العملي. تُسهّل النماذج الفيزيائية فهمها. كيف تتحد الأشكال ثنائية الأبعاد لإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد.

المشروع 3: نموذج الخلية النباتية

يُحوّل هذا المشروع هياكل الخلايا المجهرية إلى نماذج مرئية وملموسة يُمكن للطلاب استكشافها. من خلال إنشاء وتجميع نماذج الخلايا النباتية الخاصة بهم، يتعرف الطلاب على العضيات المختلفة ووظائفها. تُساعد المكونات المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الطلاب على تصوّر كيفية عمل أجزاء الخلية المختلفة معًا.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• التعرف على العضيات الخلوية ووظائفها • فهم بنية الخلية وتنظيمها • مقارنة بين الخلايا النباتية والحيوانية • تطوير مهارات بناء النماذج • التدرب على وضع العلامات والتعريفات العلمية	• طباعة العضيات بألوان مختلفة لسهولة التعرف عليها • استخدم مادة شفافة لقاعدة جدار الخلية إذا كان ذلك ممكنًا • انتبه إلى الأحجام النسبية للعضيات • حافظ على أشكال العضيات بسيطة ولكن يمكن التعرف عليها • ضع في اعتبارك المتانة عند طباعة المكونات الصغيرة

يُشكّل نموذج الخلية الفيزيائي مرجعًا للطلاب طوال دراستهم لعلم الأحياء. يمكنهم إضافة أو تعديل نماذجهم مع تعلّمهم مفاهيم خلوية أكثر تعقيدًا.

المشروع 4: موقع حفريات

يجمع هذا المشروع بين علوم الأرض والاستكشاف العملي، حيث يُنشئ الطلاب مواقع حفرياتهم الخاصة ويستكشفونها. يتعلم الطلاب عن التحجر، والطبقات الجيولوجية، وحياة ما قبل التاريخ، بينما يمارسون تقنيات التنقيب العلمي. يُحوّل المشروع المفاهيم المجردة عن تاريخ الأرض إلى تجربة تفاعلية ملموسة.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• فهم عمليات التحجر • معرفة الطبقات الجيولوجية والفترات الزمنية • التدرب على أساليب التنقيب العلمية • التعرف على أنواع الحفريات المختلفة • الخبرة في التوثيق الأثري	• استخدم خيوطًا بألوان الأرض للحصول على مظهر أحفوري واقعي • طباعة الحفريات باستخدام حشو متوسط ​​لضمان المتانة • إنشاء نسخ طبق الأصل من الأحفوريات مفصلة ولكنها قوية • اطبع حفريات إضافية لتحل محل أي حفريات مكسورة • جعل الحفريات كبيرة بما يكفي ليتمكن طلاب المرحلة الابتدائية من التعامل معها

يتيح إعداد موقع الحفر للطلاب القيام بدور علماء الحفريات أثناء تعلمهم مفاهيم علمية أساسية. يربطون الأدلة المادية التي يكتشفونها بأفكار أوسع حول تاريخ الأرض والحياة ما قبل التاريخ.

المشروع 5: تصميم الجسر

البرج الأبيض مطبوع بواسطة @dylanlock_ QIDI X-MAX

يُعلّم هذا المشروع الطلاب أساسيات الهندسة الإنشائية من خلال بناء الجسور واختبارها عمليًا. يتعلم الطلاب كيفية تأثير التصاميم والقوى المختلفة على قوة الجسور، مع تطوير مهارات حل المشكلات. يُجسّد المشروع مفاهيم الفيزياء المجردة من خلال اختبار الطلاب وتحسين تصاميمهم للجسور.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• التعرف على القوى في الهياكل • الخبرة في أساليب الاختبار العلمية • تطوير مهارات تحسين التصميم • التدرب على القياس وتسجيل البيانات	• استخدم PLA أو خيوط PETG للمكونات الأقوى • طباعة العوارض بطبقات محاذية للطول للحصول على أقصى قدر من القوة • إنشاء مجموعات متعددة من أجزاء الجسر للمقارنة • اختبار طباعة المكونات الصغيرة قبل أجزاء الجسر الكامل • انتبه إلى نقاط الاتصال بين القطع

تُظهر عملية اختبار الجسور للطلاب كيفية تطبيق مبادئ الهندسة في الهياكل الحقيقية. يساعدهم كل اختبار على فهم سبب تفوق بعض التصاميم على غيرها.

المشروع 6: أدوات القياس

يُعلّم هذا المشروع الطلاب أساسيات القياس من خلال تصميم وإنشاء أدوات قياس خاصة بهم. يتعلم الطلاب استخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) أثناء تطويرها. أدوات عملية مثل المساطر، المنقلة، أو مقاييس الحجم.يربط المشروع مفاهيم القياس بتصميم الأدوات، مما يساعد الطلاب على فهم الدقة والضبط.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• الخبرة في برامج CAD الأساسية • التدرب بدقة ومعايرة • تطوير مهارات تصميم الأدوات • التعلم من خلال إنشاء أدوات عملية	• يجب أن تكون إعدادات الطباعة دقيقة للحصول على قياسات دقيقة • تعتبر المطبوعات الاختبارية ضرورية للتحقق من الأبعاد • أضف علامات قياس واضحة في التصميم • استخدم خيوط PLA عالية الجودة لتحقيق الاستقرار • تأكد من معايرة الطابعة قبل البدء

يُساعد مشروع أدوات القياس الطلاب على فهم الجوانب التقنية والعملية للقياس. يتعلمون مبادئ التصميم أثناء صنع أدوات يمكنهم استخدامها في أنشطة صفية أخرى.

المشروع 7: الألغاز ثلاثية الأبعاد

يجمع هذا المشروع بين التفكير المكاني والتصميم الهندسي، حيث يُنشئ الطلاب ألغازًا ثلاثية الأبعاد خاصة بهم. يتعلم الطلاب آليات التشابك، بينما يُطورون مهارات حل المشكلات. يُحفزهم المشروع على التفكير في كيفية تناسق الأشكال مع بعضها البعض، وكيفية تصميم القطع بحيث تترابط بشكل صحيح.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• تطوير مهارات التفكير المكاني • التدرب على مبادئ التصميم الهندسي • فهم علاقات الشكل • الخبرة في الملاءمة الميكانيكية والتسامح • تعزيز القدرة على حل المشكلات	• اطبع قطع الاختبار للتحقق من الملاءمة تسامح • استخدم ألوانًا مختلفة لتسهيل تعلم التجميع • ضمان الأبعاد الدقيقة للتشابك المناسب • ضع حدود دقة الطابعة في الاعتبار عند تصميم الاتصالات • اطبع قطعًا إضافية لاستبدال أي قطع قد تنكسر

تُعلّم عملية تصميم الألغاز الطلاب المبادئ الهندسية والاعتبارات الهندسية العملية. ويُصبح كل لغز اختبارًا لمهاراتهم في التصميم وفهمهم للعلاقات المكانية.

المشروع 8: عارض الأبراج

يجمع هذا المشروع بين علم الفلك وعلم البصريات البسيط، حيث يبتكر الطلاب أدوات لعرض أنماط النجوم. يتعلم الطلاب عن الأبراج والملاحة السماوية أثناء بناء جهاز يعرض أنماط النجوم. يساعد هذا المشروع على جعل المفاهيم الفلكية مرئية وتفاعلية في الفصل الدراسي.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• معرفة المفاهيم الأساسية لعلم الفلك • الخبرة في الإسقاط البصري • العلاقة بين النجوم والملاحة • التعرف على مراقبة السماء ليلاً	• استخدم خيوطًا داكنة لجسم المشاهد • الطباعة باستخدام فتحات للأنماط القابلة للتبديل • ضع في اعتبارك استخدام مادة شفافة لأنماط النجوم • اختبار نفاذية الضوء قبل الإنتاج الكامل • تأكد من الملاءمة المناسبة بين المكونات

يُتيح مُشاهد الأبراج للطلاب فرصةً عمليةً لدراسة علم الفلك. يمكنهم استكشاف أنماط النجوم المختلفة ومعرفة كيف أرشدت هذه الأنماط البشر عبر التاريخ.

المشروع 9: الخرائط الطبوغرافية

يساعد هذا المشروع الطلاب على فهم الجغرافيا والتضاريس من خلال نماذج تضاريس مطبوعة ثلاثية الأبعاد. يتعلم الطلاب كيفية تمثيل الخرائط للارتفاعات والتضاريس أثناء استكشاف المناظر الطبيعية المختلفة. يحوّل المشروع الخرائط المسطحة إلى نماذج ملموسة تُسهّل فهم المفاهيم الجغرافية.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• التدرب على مهارات قراءة الخريطة • التعرف على ميزات التضاريس • الخبرة في التمثيل الطبوغرافي • تنمية مهارات التفكير المكاني	• استخدم ألوانًا مختلفة لمستويات الارتفاع • ضبط ارتفاع الطبقة لإظهار تغييرات الارتفاع • ضع في اعتبارك الحجم والمقياس لرؤية التفاصيل • اختبار طباعة الأقسام الصغيرة أولاً • الطباعة بحشوة كافية لتحقيق المتانة

تساعد نماذج التضاريس الطبيعية الطلاب على ربط رموز الخرائط ثنائية الأبعاد بملامح المناظر الطبيعية الحقيقية. يمكن للطلاب لمس واستكشاف التكوينات الجغرافية، مع تعلم كيفية تمثيل الخرائط للعالم الحقيقي.

المشروع 10: سلسلة المفاتيح الميكانيكية

يجمع هذا المشروع بين الهندسة والتصميم الشخصي، حيث يصنع الطلاب سلاسل مفاتيح مزودة بآليات تروس متحركة. يطبق الطلاب معرفتهم بالتروس لصنع منتج عملي وشخصي. يقدم المشروع تصميم المنتجات، مع تعزيز المفاهيم الميكانيكية من خلال تطبيق عملي.

فوائد التعلم الرئيسية	ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد
• تطبيق ميكانيكا التروس • التدرب على تصميم المنتج • الخبرة في التخصيص • فهم الأجزاء المتحركة • تطوير مهارات التصميم	• استخدم الألوان المتباينة للتروس والقاعدة • اطبع تروس اختبار صغيرة للتحقق من الملاءمة • تأكد من وجود مسافة كافية للأجزاء المتحركة • إنشاء نقاط اتصال دائمة • ضع في اعتبارك حدود الحجم من أجل ملاءمة سلسلة المفاتيح

يتيح هذا المشروع العملي للطلاب ابتكار شيء شخصي بتطبيق معارفهم الهندسية. يتعلمون التصميم الوظيفي والاعتبارات الجمالية أثناء صنع شيء مفيد.

اجعل تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات حقيقيًا باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد!

تجعل هذه المشاريع العشرة تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات حقيقيًا وعمليًا لطلاب المرحلة الابتدائية من خلال الطباعة ثلاثية الأبعادتُمكّن جميع المشاريع المعلمين من إيصال المفاهيم الصعبة للطلاب من خلال تمكينهم من تصميم واختبار أشياء حقيقية. يمكن للمعلمين اختيار المشاريع التي تناسب احتياجات فصولهم الدراسية وتكييفها مع تعلم الطلاب. مع التعليمات الصحيحة وإرشادات الطباعة، تُوفر هذه المشاريع للمعلمين أساسًا متينًا لـ دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد في مناهج العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.