10 STEM -Projekte für Grundschüler mit einem 3D -Drucker

Der 3D-Druck bietet Grundschülern eine großartige Möglichkeit, MINT-Konzepte zu erlernen durch praktische Aktivitäten. Diese 10 Projekte geben Schülern die Möglichkeit, Konzepte zu betrachten und damit zu spielen, die sonst zu abstrakt oder zu schwer sein könnten. Ihre Schüler können Zahnräder erstellen und testen, Brückenstärken bauen und berechnen oder ihre eigenen Sternbildbetrachter erstellen. Jedes Projekt verknüpft lose Stränge aus Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik auf eine Weise, die für Grundschüler sinnvoll und unterhaltsam ist.

Projekt 1: Rotierende Zahnräder!

Dieses Projekt führt die Schüler durch experimentelle Manipulation von Zahnrädern in grundlegende mechanische Konzepte ein. Die Schüler lernen, wie Zahnräder bei der Bewegungsübertragung, der Geschwindigkeitsänderung und der Entwicklung mechanischer Vorteile zusammenarbeiten. Sie erlernen mathematische Fähigkeiten, mechanische Montagefähigkeiten und Problemlösungsfähigkeiten, indem sie die Zähne an die Zahnräder und Untersuchen verschiedener Gangkombinationen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Verständnis von Übersetzungsverhältnissen und mechanischen Vorteilen • Üben mathematischer Fähigkeiten durch Zählen und Berechnen von Verhältnissen • Entwicklung des räumlichen Vorstellungsvermögens durch den Zusammenbau von Getriebesystemen • Erlernen der Grundprinzipien einfacher Maschinen	• Beginnen Sie mit kleineren Gängen, um die Druckzeit zu verkürzen • Prüfen Sie vor dem Drucken, ob das Modell Stützmaterial benötigt • Drucken Sie zuerst ein Testzahnrad, um die richtige Zahnausrichtung sicherzustellen • PLA-Filament eignet sich am besten für den Einsatz im Klassenzimmer • Laden Sie vorgefertigte Stirnradmodelle herunter, um Zeit zu sparen

Das Zahnradprojekt eignet sich gut als Einstieg in den 3D-Druck im Unterricht, da es einfache Designs mit klaren mechanischen Prinzipien kombiniert. Die Schüler können mit einfachen Zweizahnradsystemen beginnen und mit zunehmenden Fähigkeiten schrittweise zu komplexeren Anordnungen übergehen.

Projekt 2: Geometrische Körper

Dieses Projekt hilft Schülern 3D-Formen erkunden auf greifbare Weise. Die Schüler können verschiedene geometrische Körper halten und untersuchen, wodurch abstrakte mathematische Konzepte konkreter werden. Die praktische Erfahrung mit Würfeln, Kugeln, Pyramiden und anderen Formen stärkt ihr Verständnis von Geometrie und räumlichen Beziehungen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Direkte Interaktion mit geometrischen 3D-Formen • Üben Sie das Messen und Berechnen von Volumen • Lernen, Flächen, Kanten und Eckpunkte zu erkennen • Entwicklung räumlicher Visualisierungsfähigkeiten • Erfahrung mit Formklassifizierung und Eigenschaften	• Verwenden Sie unterschiedliche Farben, um die Unterscheidung zwischen den Formen zu erleichtern • Experimentieren Sie mit Füllprozentsätzen, um unterschiedliche Gewichte zu erzielen • Erwägen Sie den Druck von Hohlformen, um Material zu sparen • PLA-Filament in mehreren Farben funktioniert gut • Laden Sie fertige geometrische Volumenmodelle herunter, um Konsistenz zu gewährleisten

Durch diese praktische Erkundung gelangen die Schüler auf natürliche Weise von der einfachen Formerkennung zu komplexeren geometrischen Konzepten. Die physischen Modelle erleichtern das Verständnis wie sich 2D-Formen zu 3D-Objekten kombinieren lassen.

Projekt 3: Pflanzenzellmodell

Dieses Projekt verwandelt mikroskopische Zellstrukturen in sichtbare, greifbare Modelle, die die Schüler erkunden können. Durch das Erstellen und Zusammensetzen ihrer eigenen Pflanzenzellmodelle lernen die Schüler verschiedene Organellen und ihre Funktionen kennen. Die 3D-gedruckten Komponenten helfen den Schülern, zu visualisieren, wie verschiedene Teile einer Zelle zusammenarbeiten.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Erkennen von Zellorganellen und deren Funktionen • Verständnis der Zellstruktur und -organisation • Vergleich zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen • Entwicklung von Modellbaufähigkeiten • Übung mit wissenschaftlicher Beschriftung und Identifizierung	• Drucken Sie Organellen in verschiedenen Farben zur einfachen Identifizierung • Verwenden Sie möglichst transparentes Material für den Zellwandboden • Achten Sie auf die relative Größe der Organellen • Halten Sie die Organellenformen einfach, aber erkennbar • Berücksichtigen Sie beim Drucken kleiner Komponenten die Haltbarkeit

Das physische Zellmodell dient den Schülern während ihres gesamten Biologiestudiums als Referenzpunkt. Sie können ihre Modelle ergänzen oder ändern, während sie komplexere Zellkonzepte erlernen.

Projekt 4: Fossilienausgrabungsstätte

Dieses Projekt kombiniert Geowissenschaften mit praktischer Entdeckung, während die Schüler ihre eigenen Fossilienausgrabungsstätten erstellen und erkunden. Die Schüler lernen etwas über Fossilisation, geologische Schichten und prähistorisches Leben, während sie wissenschaftliche Ausgrabungstechniken üben. Das Projekt verwandelt abstrakte Konzepte über die Erdgeschichte in eine physische, interaktive Erfahrung.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Verständnis von Fossilisationsprozessen • Kenntnisse über geologische Schichten und Zeiträume • Praxis mit wissenschaftlichen Grabungsmethoden • Erkennen unterschiedlicher Fossilienarten • Erfahrung mit archäologischer Dokumentation	• Verwenden Sie Filament in Erdtönen für ein realistisches Fossil-Erscheinungsbild • Drucken Sie Fossilien mit mittlerer Füllung für Haltbarkeit • Erstellen Sie detaillierte, aber robuste Fossilienrepliken • Drucken Sie zusätzliche Fossilien, um alle zu ersetzen, die zerbrechen • Fossilien groß genug machen, damit Grundschüler sie anfassen können

Beim Aufbau der Ausgrabungsstätte können die Schüler in die Rolle von Paläontologen schlüpfen und gleichzeitig wichtige wissenschaftliche Konzepte erlernen. Sie verknüpfen die von ihnen entdeckten physischen Beweise mit umfassenderen Vorstellungen über die Geschichte der Erde und das prähistorische Leben.

Projekt 5: Brückenentwurf

der weiße Turm gedruckt von @dylanlock_ QIDI X-MAX

In diesem Projekt lernen die Schüler durch praktisches Brückenbauen und -testen etwas über Baustatik. Die Schüler lernen, wie sich unterschiedliche Konstruktionen und Kräfte auf die Brückenfestigkeit auswirken, und entwickeln gleichzeitig Problemlösungsfähigkeiten. Das Projekt macht abstrakte physikalische Konzepte greifbar, während die Schüler ihre Brückenkonstruktionen testen und verbessern.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Erkennen von Kräften in Strukturen • Erfahrung mit wissenschaftlichen Testmethoden • Entwicklung von Fähigkeiten zur Designverbesserung • Praxis mit Messung und Datenaufzeichnung	• Verwenden Sie PLA oder PETG-Filament für stärkere Bauteile • Druckbalken mit auf die Länge ausgerichteten Schichten für maximale Festigkeit • Erstellen Sie mehrere Sätze von Brückenteilen zum Vergleich • Testen Sie den Druck kleiner Komponenten, bevor Sie die Brückenteile fertigstellen • Achten Sie auf Verbindungspunkte zwischen den Teilen

Der Brückentest zeigt den Schülern, wie Ingenieurprinzipien in realen Strukturen funktionieren. Jeder Test hilft ihnen zu verstehen, warum bestimmte Konstruktionen stabiler sind als andere.

Projekt 6: Messwerkzeuge

In diesem Projekt lernen die Schüler das Messen, indem sie ihre eigenen Messwerkzeuge entwerfen und herstellen. Die Schüler lernen den Umgang mit CAD-Software und entwickeln praktische Werkzeuge wie Lineale, Winkelmesser oder Volumenmaße.Das Projekt verknüpft Messkonzepte mit Werkzeugdesign und hilft den Schülern, Präzision und Genauigkeit zu verstehen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Erfahrung mit grundlegender CAD-Software • Üben Sie mit Präzision und Kalibrierung • Entwicklung von Fähigkeiten im Werkzeugdesign • Lernen durch die Herstellung praktischer Instrumente	• Für genaue Messungen müssen die Druckeinstellungen präzise sein • Testdrucke sind unerlässlich, um die Abmessungen zu überprüfen • Fügen Sie klare Messmarkierungen in das Design ein • Verwenden Sie hochwertiges PLA-Filament für Stabilität • Stellen Sie vor dem Start eine Druckerkalibrierung sicher

Das Messwerkzeuge-Projekt hilft Schülern, sowohl die technischen als auch die praktischen Aspekte des Messens zu verstehen. Sie lernen Designprinzipien kennen, während sie Instrumente herstellen, die sie in anderen Unterrichtsaktivitäten verwenden können.

Projekt 7: 3D-Puzzles

Dieses Projekt kombiniert räumliches Vorstellungsvermögen mit technischem Design, während die Schüler ihre eigenen 3D-Puzzles erstellen. Die Schüler lernen ineinandergreifende Mechanismen kennen und entwickeln gleichzeitig Problemlösungsfähigkeiten. Das Projekt fordert sie heraus, darüber nachzudenken, wie Formen zusammenpassen und wie Teile so gestaltet werden können, dass sie richtig verbunden werden.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Entwicklung räumlicher Vorstellungsfähigkeiten • Praxis mit technischen Konstruktionsprinzipien • Verständnis von Formbeziehungen • Erfahrung mit mechanischer Passung und Toleranz • Verbesserung der Problemlösungsfähigkeiten	• Drucken Sie Teststücke, um die Passform zu überprüfen und Toleranz • Verwenden Sie unterschiedliche Farben, um das Erlernen der Montage zu erleichtern • Stellen Sie genaue Abmessungen für eine ordnungsgemäße Verriegelung sicher • Berücksichtigen Sie beim Entwurf von Verbindungen die Genauigkeitsgrenzen des Druckers • Drucken Sie zusätzliche Teile, um eventuell kaputte Teile zu ersetzen

Der Puzzle-Entwurfsprozess vermittelt den Schülern sowohl geometrische Prinzipien als auch praktische technische Überlegungen. Jedes Puzzle wird zu einem Test ihrer Designfähigkeiten und ihres Verständnisses räumlicher Zusammenhänge.

Projekt 8: Sternbildbetrachter

Dieses Projekt kombiniert Astronomie mit einfacher Optik, indem die Schüler Werkzeuge zum Betrachten von Sternenmustern entwickeln. Die Schüler lernen etwas über Sternbilder und Himmelsnavigation, während sie ein Gerät bauen, das Sternenmuster projiziert. Das Projekt hilft dabei, astronomische Konzepte im Unterricht sichtbar und spannend zu machen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Kenntnisse grundlegender Konzepte der Astronomie • Erfahrung mit optischer Projektion • Verbindung zwischen Sternen und Navigation • Lernen über die Beobachtung des Nachthimmels	• Verwenden Sie dunkles Filament für den Viewer-Körper • Druck mit Schlitzen für austauschbare Muster • Erwägen Sie durchscheinendes Material für Sternmuster • Testen Sie die Lichtdurchlässigkeit vor der vollen Produktion • Stellen Sie sicher, dass die Komponenten richtig passen

Mit dem Sternbildbetrachter können Schüler Astronomie auf praktische Weise studieren. Sie können verschiedene Sternbilder erkunden und erfahren, wie diese Muster den Menschen im Laufe der Geschichte als Orientierungshilfe gedient haben.

Projekt 9: Topographische Karten

Dieses Projekt hilft Schülern, Geographie und Landschaftsformen anhand von 3D-gedruckten Geländemodellen zu verstehen. Die Schüler lernen, wie Karten Höhen- und Geländemerkmale darstellen, während sie verschiedene Landschaften erkunden. Das Projekt verwandelt flache Karten in taktile Modelle, die geografische Konzepte leichter verständlich machen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Üben Sie Ihre Kartenlesefähigkeiten • Erkennen von Geländemerkmalen • Erfahrung mit topographischer Darstellung • Entwicklung des räumlichen Denkvermögens	• Verwenden Sie unterschiedliche Farben für Höhenniveaus • Passen Sie die Ebenenhöhe an, um Höhenänderungen anzuzeigen • Berücksichtigen Sie Größe und Maßstab für die Detailsichtbarkeit • Testen Sie zuerst kleine Abschnitte • Drucken Sie mit ausreichend Füllung für eine lange Haltbarkeit

Die physischen Geländemodelle helfen Schülern, 2D-Kartensymbole mit realen Landschaftsmerkmalen zu verbinden. Schüler können geografische Formationen berühren und erkunden und gleichzeitig lernen, wie Karten die reale Welt darstellen.

Projekt 10: Mechanischer Schlüsselanhänger

Dieses Projekt kombiniert Ingenieurswesen mit persönlichem Design, indem die Schüler Schlüsselanhänger mit beweglichen Zahnradmechanismen herstellen. Die Schüler wenden ihr Wissen über Zahnräder an, um einen funktionalen, persönlichen Gegenstand herzustellen. Das Projekt führt in das Produktdesign ein und verstärkt gleichzeitig mechanische Konzepte durch eine praktische Anwendung.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Anwendung der Getriebemechanik • Praxis im Produktdesign • Erfahrung mit Personalisierung • Verständnis für bewegliche Teile • Entwicklung von Designfähigkeiten	• Verwenden Sie kontrastierende Farben für Zahnräder und Basis • Drucken Sie kleine Testzahnräder, um die Passform zu überprüfen • Sorgen Sie für ausreichend Abstand zu beweglichen Teilen • Schaffen Sie dauerhafte Verbindungspunkte • Berücksichtigen Sie Größenbeschränkungen hinsichtlich der Praktikabilität des Schlüsselanhängers

Bei diesem praktischen Projekt können Schüler etwas Persönliches schaffen und dabei ihr technisches Wissen anwenden. Sie lernen sowohl etwas über funktionales Design als auch über ästhetische Aspekte, während sie etwas herstellen, das sie verwenden können.

Machen Sie MINT-Lernen mit 3D-Druck real!

Diese 10 Projekte machen MINT-Lernen für Grundschüler real und praxisnah durch 3D-Druck. Alle Projekte ermöglichen es Lehrern, Schülern anspruchsvolle Konzepte zugänglich zu machen, indem sie ihnen ermöglichen, echte Objekte zu entwerfen und zu testen. Lehrer können Projekte auswählen, die zu den Bedürfnissen ihrer Klasse passen, und sie an den Lernfortschritt der Schüler anpassen. Mit den richtigen Anweisungen und Druckanleitungen bieten diese Projekte Lehrern eine solide Grundlage für Integration des 3D-Drucks in ihren MINT-Lehrplan.