10 مشاريع STEM للطلاب الابتدائيين مع طابعة ثلاثية الأبعاد
الطباعة ثلاثية الأبعاد تمنح طلاب المدارس الابتدائية طريقة رائعة لتعلم مفاهيم STEM من خلال أنشطة عملية. تتيح هذه المشاريع العشرة للطلاب فرصة عرض المفاهيم واللعب بها والتي قد تكون في غير ذلك مجردة للغاية أو صعبة للغاية. يمكن لطلابك إنشاء واختبار التروس، وبناء وحساب قوة الجسور، أو إنشاء مشاهد الأبراج الخاصة بهم. يجمع كل مشروع بين خيوط فضفاضة من العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات بطريقة منطقية وممتعة لطلاب المرحلة الابتدائية.
المشروع 1: التروس الدوارة!
يقدم هذا المشروع للطلاب المفاهيم الميكانيكية الأساسية من خلال التلاعب التجريبي بالتروس. يتعلم الطلاب كيفية عمل التروس معًا في نقل الحركة وتغيير السرعة وتطوير الميزة الميكانيكية. يتعلمون المهارات الرياضية 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 |
يعد مشروع التروس بمثابة نقطة دخول جيدة للطباعة ثلاثية الأبعاد في الفصول الدراسية لأنه يجمع بين التصميمات البسيطة والمبادئ الميكانيكية الواضحة. يمكن للطلاب البدء بأنظمة التروس الأساسية ذات التروسين والانتقال تدريجيًا إلى ترتيبات أكثر تعقيدًا مع تحسن مهاراتهم.
المشروع 2: الأشكال الهندسية
هذا المشروع يساعد الطلاب استكشاف الأشكال ثلاثية الأبعاد بطريقة ملموسة. يمكن للطلاب حمل وفحص أشكال هندسية مختلفة، مما يجعل مفاهيم الرياضيات المجردة أكثر واقعية. تعمل التجربة العملية مع المكعبات والكرات والأهرامات والأشكال الأخرى على تعزيز 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 والخصائص | • 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 بشكل طبيعي من التعرف على الأشكال البسيطة إلى المفاهيم الهندسية الأكثر تعقيدًا من خلال هذا الاستكشاف العملي. تجعل النماذج المادية من السهل فهمها كيف تتحد الأشكال ثنائية الأبعاد لإنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد.
المشروع 3: نموذج الخلية النباتية
يقوم هذا المشروع بتحويل الهياكل الخلوية المجهرية إلى نماذج مرئية وملموسة يمكن للطلاب استكشافها. من خلال إنشاء وتجميع نماذج الخلايا النباتية الخاصة بهم، يتعلم الطلاب عن العضيات المختلفة ووظائفها. تساعد المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد الطلاب على تصور كيفية عمل أجزاء مختلفة من الخلية 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 أمكن • انتبه إلى الأحجام النسبية للعضيات • حافظ على أشكال العضيات بسيطة ولكن يمكن التعرف عليها • ضع في اعتبارك المتانة عند طباعة المكونات الصغيرة |
يُعد نموذج الخلية الفيزيائي بمثابة نقطة مرجعية للطلاب طوال دراساتهم في علم الأحياء. ويمكنهم إضافة أو تعديل نماذجهم أثناء تعلمهم لمفاهيم خلوية أكثر تعقيدًا.
المشروع 4: موقع الحفريات
يجمع هذا المشروع بين علوم الأرض والاستكشاف العملي حيث يقوم الطلاب بإنشاء واستكشاف مواقع الحفر الخاصة بهم. يتعلم الطلاب عن التحجر والطبقات الجيولوجية والحياة ما قبل التاريخ أثناء ممارسة تقنيات الحفر العلمية. يحول المشروع المفاهيم المجردة حول تاريخ الأرض إلى تجربة تفاعلية مادية.
| 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 ذات ألوان ترابية للحصول على مظهر أحفوري واقعي • طباعة الحفريات باستخدام مادة حشو متوسطة لضمان المتانة • إنشاء نسخ طبق الأصل مفصلة ولكنها قوية من الأحفوريات • اطبع حفريات إضافية لتحل محل أي حفريات مكسورة • اصنع حفريات كبيرة بما يكفي ليتمكن طلاب المرحلة الابتدائية من التعامل معها |
يتيح إعداد موقع الحفر للطلاب العمل كعلماء حفريات أثناء تعلم المفاهيم العلمية الأساسية. فهم يربطون الأدلة المادية التي يكتشفونها بأفكار أكبر حول تاريخ الأرض والحياة ما قبل التاريخ.
المشروع 5: تصميم الجسر
البرج الأبيض مطبوع بواسطة @dylanlock_ QIDI X-MAX
يعلم هذا المشروع الطلاب عن الهندسة الإنشائية من خلال بناء الجسور واختبارها عمليًا. يتعلم الطلاب كيف تؤثر التصميمات والقوى المختلفة على قوة الجسر أثناء تطوير مهارات حل المشكلات. يجعل المشروع مفاهيم الفيزياء المجردة ملموسة حيث يختبر الطلاب ويحسنون تصميمات الجسور الخاصة بهم.
| 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 للحصول على مكونات أقوى • 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 عمل مبادئ الهندسة في الهياكل الحقيقية. يساعد كل اختبار الطلاب على فهم سبب كون بعض التصميمات أقوى من غيرها.
المشروع 6: أدوات القياس
يعلم هذا المشروع الطلاب حول القياس من خلال تصميم وإنشاء أدوات القياس الخاصة بهم.يتعلم الطلاب كيفية استخدام برامج CAD أثناء التطوير أدوات عملية مثل المسطرةأو المنقلة أو مقاييس الحجم. يربط المشروع بين مفاهيم القياس وتصميم الأدوات، مما يساعد الطلاب على فهم الدقة.
| فوائد التعلم الرئيسية | ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد |
|---|---|
| • الخبرة في برامج CAD الأساسية • التدرب على الدقة والمعايرة • 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 |
يساعد مشروع أدوات القياس الطلاب على فهم الجوانب الفنية والعملية للقياس. يتعلمون مبادئ التصميم أثناء إنشاء أدوات يمكنهم استخدامها في أنشطة أخرى في الفصل الدراسي.
المشروع 7: الألغاز ثلاثية الأبعاد
يجمع هذا المشروع بين التفكير المكاني والتصميم الهندسي حيث يقوم الطلاب بإنشاء ألغاز ثلاثية الأبعاد خاصة بهم. يتعلم الطلاب عن آليات التشابك أثناء تطوير مهارات حل المشكلات. يتحداهم المشروع للتفكير في كيفية تناسب الأشكال معًا وكيف يمكن 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 العلاقات الشكلية • الخبرة في الملاءمة الميكانيكية والتسامح • تعزيز القدرة على حل المشكلات | • طباعة قطع الاختبار للتحقق من الملاءمة و 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 |
تعلِّم عملية تصميم الألغاز الطلاب المبادئ الهندسية والاعتبارات الهندسية العملية. ويصبح كل لغز بمثابة اختبار لمهاراتهم في التصميم وفهمهم للعلاقات المكانية.
المشروع 8: عارض الأبراج
يجمع هذا المشروع بين علم الفلك وعلم البصريات البسيط حيث يقوم الطلاب بإنشاء أدوات لعرض أنماط النجوم. يتعلم الطلاب عن الأبراج والملاحة السماوية أثناء بناء جهاز يعرض أنماط النجوم. يساعد المشروع في جعل المفاهيم الفلكية مرئية وجذابة في الفصل الدراسي.
| فوائد التعلم الرئيسية | ملاحظات مهمة حول الطباعة ثلاثية الأبعاد |
|---|---|
| • معرفة المفاهيم الأساسية لعلم الفلك • الخبرة في الإسقاط الضوئي • 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 انتقال الضوء قبل الإنتاج الكامل • تأكد من الملاءمة المناسبة بين المكونات |
يتيح عارض الأبراج للطلاب طريقة عملية لدراسة علم الفلك. يمكنهم استكشاف أنماط النجوم المختلفة ومعرفة كيف كانت هذه الأنماط توجه الناس عبر التاريخ.
المشروع 9: الخرائط الطبوغرافية
يساعد هذا المشروع الطلاب على فهم الجغرافيا وأشكال الأرض من خلال نماذج التضاريس المطبوعة ثلاثية الأبعاد.يتعلم الطلاب كيفية تمثيل الخرائط لخصائص الارتفاع والتضاريس أثناء استكشاف المناظر الطبيعية المختلفة. يحول المشروع الخرائط المسطحة إلى نماذج ملموسة تجعل المفاهيم الجغرافية أسهل في الفهم.
| 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 المادية الطلاب على ربط رموز الخرائط ثنائية الأبعاد بميزات المناظر الطبيعية الحقيقية. يمكن للطلاب لمس التكوينات الجغرافية واستكشافها أثناء تعلم كيفية تمثيل الخرائط للعالم الحقيقي.
المشروع 10: سلسلة المفاتيح الميكانيكية
يجمع هذا المشروع بين الهندسة والتصميم الشخصي حيث يقوم الطلاب بإنشاء سلاسل مفاتيح بآليات تروس متحركة. يطبق الطلاب معرفتهم بالتروس لصنع عنصر وظيفي وشخصي. يقدم المشروع تصميم المنتج مع تعزيز المفاهيم الميكانيكية من خلال التطبيق العملي.
| 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 مساحة خالية مناسبة للأجزاء المتحركة • إنشاء نقاط اتصال دائمة • ضع في اعتبارك حدود الحجم من أجل ملاءمة سلسلة المفاتيح |
يتيح هذا المشروع العملي للطلاب إنشاء شيء شخصي أثناء تطبيق معرفتهم الهندسية. يتعلمون عن التصميم الوظيفي والاعتبارات الجمالية أثناء صنع شيء يمكنهم استخدامه.
اجعل التعلم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات حقيقيًا باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد!
تجعل هذه المشاريع العشرة التعلم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات حقيقيًا وعمليًا للطلاب الابتدائيين من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد. تتيح جميع المشاريع للمعلمين جعل المفاهيم الصعبة في متناول الطلاب من خلال تمكينهم من تصميم واختبار الأشياء الفعلية. يمكن للمعلمين اختيار المشاريع التي تناسب احتياجات فصولهم وتكييفها مع تعلم الطلاب. من خلال التعليمات الصحيحة وإرشادات الطباعة، توفر هذه المشاريع للمعلمين أساسًا متينًا دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد في مناهج العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.