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 рассмотреть и поэкспериментировать с концепциями, которые иначе были бы слишком абстрактными или слишком сложными. Ваши ученики смогут создавать и испытывать шестерёнки, строить и рассчитывать прочность мостов, а также создавать собственные системы просмотра созвездий. Каждый проект переплетает воедино отдельные нити науки, технологий, инженерии и математики таким образом, чтобы это было понятно и интересно ученикам начальной школы.

Проект 1: Вращающиеся шестеренки!

Этот проект знакомит учащихся с основными понятиями механики посредством экспериментального манипулирования зубчатыми передачами. Учащиеся изучают, как зубчатые передачи работают вместе, передавая движение, изменяя скорость и создавая преимущество в механическом процессе. Они приобретают математические навыки, навыки механической сборки и решения задач, измеряя зубья на шестерни и изучение различных комбинаций передач.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Понимание передаточных чисел и механического преимущества • Практика математических навыков посредством счета и вычисления соотношений • Развитие пространственного мышления путем сборки зубчатых систем • Изучение основных принципов работы простых машин	• Начните с меньших шестеренок, чтобы сократить время печати. • Перед печатью проверьте, требуется ли модели вспомогательный материал. • 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 шестерёнки отлично подходит в качестве отправной точки для освоения 3D-печати в классе, поскольку сочетает в себе простые конструкции и понятные механические принципы. Учащиеся могут начать с простых систем из двух шестерёнок и постепенно переходить к более сложным конструкциям по мере совершенствования навыков.

Проект 2: Геометрические тела

Этот проект помогает студентам исследуйте 3D-фигуры в осязаемой форме. Учащиеся могут держать в руках и изучать различные геометрические тела, делая абстрактные математические концепции более конкретными. Практический опыт работы с кубами, сферами, пирамидами и другими фигурами укрепляет их понимание геометрии и пространственных отношений.

Основные преимущества обучения	Важные заметки 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 процентом заполнения, чтобы получить разный вес. • Рассмотрите возможность печати полых форм для экономии материала. • Хорошо подходит нить PLA разных цветов. • Загрузите готовые геометрические твердотельные модели для обеспечения согласованности

Благодаря этому практическому исследованию учащиеся естественным образом переходят от распознавания простых фигур к более сложным геометрическим концепциям. Физические модели облегчают понимание. как двухмерные фигуры объединяются для создания трехмерных объектов.

Проект 3: Модель растительной клетки

Этот проект преобразует микроскопические клеточные структуры в видимые, осязаемые модели, которые учащиеся могут исследовать. Создавая и собирая собственные модели растительных клеток, учащиеся узнают о различных органеллах и их функциях. Напечатанные на 3D-принтере компоненты помогают учащимся наглядно представить, как взаимодействуют различные части клетки.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Распознавание клеточных органелл и их функций • Понимание структуры и организации клеток • 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 сочетает в себе изучение естествознания и практические исследования, в ходе которых учащиеся создают и исследуют собственные места раскопок ископаемых. Учащиеся изучают особенности окаменения, геологических слоёв и доисторической жизни, отрабатывая научные методы раскопок. Проект превращает абстрактные концепции истории Земли в интерактивный опыт.

Основные преимущества обучения	Важные заметки 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. • Печать окаменелостей 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.

Оборудование места раскопок позволяет учащимся выступить в роли палеонтологов, изучая ключевые научные концепции. Они связывают найденные ими вещественные доказательства с более широкими представлениями об истории Земли и доисторической жизни.

Проект 5: Проектирование моста

Белая башня, напечатанная @dylanlock_ QIDI X-MAX

Этот проект знакомит учащихся с основами строительной инженерии посредством практического строительства и испытания мостов. Учащиеся изучают, как различные конструкции и силы влияют на прочность моста, развивая при этом навыки решения задач. Проект делает абстрактные физические концепции более осязаемыми, поскольку учащиеся испытывают и совершенствуют свои проекты мостов.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Распознавание сил в конструкциях • Опыт применения научных методов испытаний • Развитие навыков улучшения дизайна • Практика измерений и регистрации данных	• Используйте PLA или ПЭТГ-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 изготовлением деталей полного моста • Обратите внимание на точки соединения между деталями.

Процесс испытания мостов показывает учащимся, как инженерные принципы работают на реальных конструкциях. Каждый тест помогает им понять, почему одни конструкции прочнее других.

Проект 6: Измерительные инструменты

Этот проект знакомит учащихся с измерениями, проектируя и создавая собственные измерительные инструменты. Учащиеся учатся использовать программы САПР в процессе разработки. практические инструменты, такие как линейки, транспортиры или меры объема.Проект связывает концепции измерений с конструированием инструментов, помогая учащимся понять точность и правильность.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Опыт работы с базовым программным обеспечением САПР • Практикуйтесь с точностью и калибровкой • Развитие навыков проектирования инструментов • Обучение через создание практических инструментов	• Для точных измерений настройки печати должны быть точными. • Тестовые отпечатки необходимы для проверки размеров. • Добавьте четкие измерительные метки в конструкцию. • Используйте высококачественную нить PLA для обеспечения стабильности • Перед запуском убедитесь, что принтер откалиброван.

Проект «Измерительные инструменты» помогает учащимся понять как технические, так и практические аспекты измерений. Они изучают принципы проектирования, создавая инструменты, которые затем можно использовать в других видах учебной деятельности.

Проект 7: 3D-пазлы

Этот проект сочетает пространственное мышление с инженерным проектированием, позволяя учащимся создавать собственные трёхмерные головоломки. Учащиеся знакомятся с механизмами соединения, одновременно развивая навыки решения задач. Проект побуждает их задуматься о том, как соединяются формы и как правильно спроектировать детали для правильного соединения.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Развитие навыков пространственного мышления • Практика принципов инженерного проектирования • Понимание взаимосвязей форм • Опыт работы с механической подгонкой и допуском • Улучшение способностей 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 ограничения точности принтера. • Распечатайте дополнительные детали, чтобы заменить те, которые могут сломаться.

Процесс разработки головоломок знакомит учащихся как с геометрическими принципами, так и с практическими инженерными решениями. Каждая головоломка становится испытанием их навыков проектирования и понимания пространственных отношений.

Проект 8: Просмотр созвездий

Этот проект объединяет астрономию и простую оптику: учащиеся создают инструменты для наблюдения за звёздным небом. Они знакомятся с созвездиями и астрономической навигацией, создавая устройство, проецирующее звёздное небо. Проект помогает сделать астрономические концепции наглядными и интересными в классе.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Знание основных понятий 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 • Для звездных узоров можно использовать полупрозрачный материал. • Проверьте светопропускание перед началом производства • Обеспечить правильное соответствие компонентов

Программа просмотра созвездий даёт учащимся возможность изучать астрономию на практике. Они могут исследовать различные звёздные узоры и узнать, как эти узоры направляли людей на протяжении всей истории.

Проект 9: Топографические карты

Этот проект помогает учащимся изучать географию и особенности рельефа с помощью 3D-печатных моделей местности. Учащиеся изучают, как карты отображают высоту и особенности рельефа, исследуя различные ландшафты. Проект превращает плоские карты в тактильные модели, которые облегчают понимание географических понятий.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Практика навыков чтения карты • Распознавание особенностей местности • Опыт работы с топографическим изображением • Развитие навыков пространственного мышления	• Используйте разные цвета для обозначения высотных отметок. • Отрегулируйте высоту слоя, чтобы показать изменения высоты. • Учитывайте размер и масштаб для наглядности деталей. • Сначала проверьте печать небольших участков • Печать с достаточным заполнением для обеспечения долговечности

Физические модели рельефа помогают учащимся сопоставлять условные обозначения на двухмерных картах с реальными объектами ландшафта. Учащиеся могут трогать и исследовать географические образования, одновременно изучая, как карты отражают реальный мир.

Проект 10: Механический брелок

Этот проект сочетает инженерное дело с индивидуальным дизайном: учащиеся создают брелоки с подвижными шестеренчатыми механизмами. Они применяют свои знания о шестеренках для создания функционального, персонализированного предмета. Проект знакомит с дизайном продукта, а также закрепляет механические концепции на практике.

Основные преимущества обучения	Важные заметки по 3D-печати
• Применение зубчатой ​​механики • Практика проектирования продукции • Опыт персонализации • Понимание движущихся частей • Развитие дизайнерских навыков	• Используйте контрастные цвета для шестеренок и основания. • Распечатайте небольшие тестовые шестеренки для проверки соответствия • Обеспечьте достаточный зазор для движущихся частей. • Создавайте прочные точки соединения • Учитывайте ограничения по размеру для практичности брелока

Этот практический проект позволяет учащимся создать что-то уникальное, применяя свои инженерные знания. Они изучают как функциональный дизайн, так и эстетические аспекты, создавая что-то полезное.

Сделайте STEM-обучение реальным с помощью 3D-печати!

Эти 10 проектов делают обучение STEM реальным и практическим для учащихся начальной школы. 3D-печатьВсе проекты позволяют учителям сделать сложные концепции доступными для учащихся, предоставляя им возможность проектировать и тестировать реальные объекты. Учителя могут выбирать проекты, соответствующие потребностям класса, и адаптировать их по мере обучения учащихся. Благодаря правильным инструкциям и печатным руководствам эти проекты дают учителям прочную основу для интегрируют 3D-печать в свою учебную программу STEM.