10 projets STEM pour les élèves du primaire avec une imprimante 3D
L'impression 3D offre aux élèves de l'école primaire une une excellente façon d'apprendre les concepts STEM Grâce à des activités pratiques, ces 10 projets donnent aux élèves l'occasion de visualiser et de jouer avec des concepts qui pourraient autrement être trop abstraits ou trop difficiles. Vos élèves peuvent créer et tester des engrenages, construire et calculer la résistance d'un pont ou créer leurs propres visionneuses de constellations. Chaque projet tisse des fils lâches de science, de technologie, d'ingénierie et de mathématiques d'une manière qui a du sens et qui est agréable pour les élèves du primaire.
Projet 1 : Engrenages rotatifs !
Ce projet présente aux élèves les concepts mécaniques de base par le biais de la manipulation expérimentale d'engrenages. Les élèves apprennent comment les engrenages fonctionnent ensemble pour transmettre le mouvement, changer la vitesse et développer un avantage mécanique. Ils acquièrent des compétences mathématiques, des compétences d'assemblage mécanique et des compétences de résolution de problèmes en mesurant les dents sur les engrenages et examiner différentes combinaisons d’engrenages.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Comprendre les rapports de démultiplication et les avantages mécaniques • Pratiquer les compétences mathématiques en comptant et en calculant des ratios • Développer le raisonnement spatial en assemblant des systèmes d’engrenages • Apprentissage des principes de base des machines simples | • Commencez avec des engrenages plus petits pour réduire le temps d'impression • Vérifiez si le modèle a besoin de matériel de support avant l'impression • Imprimez d’abord un engrenage de test pour garantir un alignement correct des dents • Filament PLA fonctionne mieux pour une utilisation en classe • Téléchargez des modèles d'engrenages droits préconçus pour gagner du temps |
Le projet d'engrenages est un bon point de départ pour l'impression 3D en classe car il combine des conceptions simples avec des principes mécaniques clairs. Les élèves peuvent commencer avec des systèmes de base à deux engrenages et passer progressivement à des configurations plus complexes à mesure que leurs compétences s'améliorent.
Projet 2 : Solides géométriques
Ce projet aide les étudiants explorer les formes 3D de manière concrète. Les élèves peuvent tenir et examiner différents solides géométriques, rendant ainsi les concepts mathématiques abstraits plus concrets. L'expérience pratique avec des cubes, des sphères, des pyramides et d'autres formes renforce leur compréhension de la géométrie et des relations spatiales.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Interaction directe avec des formes géométriques 3D • Entraînez-vous à mesurer et à calculer le volume • Apprendre à identifier les faces, les arêtes et les sommets • Développement des compétences de visualisation spatiale • Expérience en classification des formes et des propriétés | • Utilisez différentes couleurs pour aider à distinguer les formes • Expérimentez avec des pourcentages de remplissage pour créer des poids variables • Pensez à imprimer des formes creuses pour économiser du matériau • Le filament PLA en plusieurs couleurs fonctionne bien • Téléchargez des modèles solides géométriques prêts à l'emploi pour plus de cohérence |
Les élèves passent naturellement de la reconnaissance de formes simples à des concepts géométriques plus complexes grâce à cette exploration pratique. Les modèles physiques facilitent la compréhension comment les formes 2D se combinent pour créer des objets 3D.
Projet 3 : Modèle de cellule végétale
Ce projet transforme des structures cellulaires microscopiques en modèles visibles et tangibles que les élèves peuvent explorer. En créant et en assemblant leurs propres modèles de cellules végétales, les élèves découvrent les différents organites et leurs fonctions. Les composants imprimés en 3D aident les élèves à visualiser comment les différentes parties d'une cellule fonctionnent ensemble.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Reconnaissance des organites cellulaires et de leurs fonctions • Comprendre la structure et l’organisation des cellules • Comparaison entre les cellules végétales et animales • Développement des compétences en matière de construction de modèles • Pratique de l’étiquetage et de l’identification scientifiques | • Imprimez les organites en différentes couleurs pour une identification facile • Utilisez un matériau transparent pour la base de la paroi cellulaire si possible • Faites attention aux tailles relatives des organites • Gardez les formes des organites simples mais reconnaissables • Tenez compte de la durabilité lors de l’impression de petits composants |
Le modèle cellulaire physique sert de point de référence aux étudiants tout au long de leurs études en biologie. Ils peuvent compléter ou modifier leurs modèles à mesure qu'ils apprennent des concepts cellulaires plus complexes.
Projet 4 : Site de fouilles de fossiles
Ce projet combine les sciences de la terre avec la découverte pratique, alors que les élèves créent et explorent leurs propres sites de fouilles de fossiles. Les élèves découvrent la fossilisation, les couches géologiques et la vie préhistorique tout en pratiquant des techniques de fouilles scientifiques. Le projet transforme des concepts abstraits sur l'histoire de la Terre en une expérience physique et interactive.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Compréhension des processus de fossilisation • Connaissance des couches géologiques et des périodes temporelles • Pratique des méthodes d’excavation scientifiques • Reconnaissance des différents types de fossiles • Expérience en documentation archéologique | • Utilisez un filament aux tons terreux pour une apparence fossile réaliste • Imprimez des fossiles avec un remplissage moyen pour plus de durabilité • Créez des répliques de fossiles détaillées mais robustes • Imprimez des fossiles supplémentaires pour remplacer ceux qui se cassent • Fabriquer des fossiles suffisamment grands pour que les élèves du primaire puissent les manipuler |
La mise en place d'un site de fouilles permet aux élèves de jouer le rôle de paléontologues tout en apprenant des concepts scientifiques clés. Ils relient les preuves physiques qu'ils découvrent à des idées plus vastes sur l'histoire de la Terre et la vie préhistorique.
Projet 5 : Conception du pont
la tour blanche imprimée par @dylanlock_ QIDI X-MAX
Ce projet enseigne aux élèves l'ingénierie structurelle par le biais de la construction et de la mise à l'essai pratiques de ponts. Les élèves apprennent comment différentes conceptions et forces affectent la résistance des ponts tout en développant leurs compétences en résolution de problèmes. Le projet rend tangibles les concepts abstraits de physique tandis que les élèves testent et améliorent leurs conceptions de ponts.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Reconnaissance des forces dans les structures • Expérience des méthodes de tests scientifiques • Développement des compétences en matière d’amélioration de la conception • Pratique de la mesure et de l’enregistrement des données | • Utilisez du PLA ou Filament PETG pour des composants plus résistants • Imprimez des poutres avec des couches alignées sur la longueur pour une résistance maximale • Créer plusieurs ensembles de pièces de pont à des fins de comparaison • Testez l'impression des petits composants avant les pièces complètes du pont • Faites attention aux points de connexion entre les pièces |
Le processus de test des ponts montre aux étudiants comment les principes d'ingénierie fonctionnent dans des structures réelles. Chaque test les aide à comprendre pourquoi certaines conceptions sont plus solides que d'autres.
Projet 6 : Outils de mesure
Ce projet enseigne aux élèves la mesure en concevant et en créant leurs propres outils de mesure.Les étudiants apprennent à utiliser un logiciel de CAO tout en développant des outils pratiques comme des règles, rapporteurs ou mesures de volume. Le projet relie les concepts de mesure à la conception d'outils, aidant les élèves à comprendre la précision et l'exactitude.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Expérience avec les logiciels de CAO de base • Pratiquez avec précision et calibrage • Développement des compétences en conception d’outils • Apprendre en créant des instruments pratiques | • Les paramètres d’impression doivent être précis pour des mesures exactes • Les tests d'impression sont essentiels pour vérifier les dimensions • Ajoutez des marquages de mesure clairs dans la conception • Utilisez du filament PLA de haute qualité pour plus de stabilité • Assurez-vous que l’imprimante est calibrée avant de commencer |
Le projet sur les instruments de mesure aide les élèves à comprendre les aspects techniques et pratiques de la mesure. Ils apprennent les principes de conception tout en créant des instruments qu'ils peuvent utiliser dans d'autres activités en classe.
Projet 7 : Puzzles 3D
Ce projet combine le raisonnement spatial et la conception technique en permettant aux élèves de créer leurs propres puzzles 3D. Les élèves découvrent les mécanismes d'emboîtement tout en développant leurs compétences en résolution de problèmes. Le projet les met au défi de réfléchir à la manière dont les formes s'assemblent et à la manière dont les pièces peuvent être conçues pour se connecter correctement.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Développement des compétences de raisonnement spatial • Pratique des principes de conception technique • Compréhension des relations entre les formes • Expérience en matière d'ajustement mécanique et de tolérance • Amélioration des capacités de résolution de problèmes | • Imprimez des pièces d'essai pour vérifier l'ajustement et tolérance • Utilisez des couleurs différentes pour faciliter l'apprentissage de l'assemblage • Assurer des dimensions précises pour un emboîtement correct • Tenez compte des limites de précision de l’imprimante lors de la conception des connexions • Imprimez des pièces supplémentaires pour remplacer celles qui pourraient se casser |
Le processus de conception d'un puzzle enseigne aux élèves les principes géométriques et les considérations pratiques d'ingénierie. Chaque puzzle devient un test de leurs compétences en conception et de leur compréhension des relations spatiales.
Projet 8 : Visionneuse de constellations
Ce projet combine l'astronomie avec l'optique simple, car les élèves créent des outils pour visualiser les motifs des étoiles. Les élèves découvrent les constellations et la navigation céleste tout en construisant un appareil qui projette les motifs des étoiles. Le projet permet de rendre les concepts astronomiques visibles et attrayants en classe.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Connaissance des concepts de base de l’astronomie • Expérience en projection optique • Lien entre les étoiles et la navigation • Apprentissage de l’observation du ciel nocturne | • Utilisez un filament foncé pour le corps du viseur • Impression avec des fentes pour des motifs interchangeables • Envisagez un matériau translucide pour les motifs en étoile • Tester la transmission de la lumière avant la production complète • Assurer un ajustement correct entre les composants |
Le visualiseur de constellations offre aux élèves un moyen pratique d'étudier l'astronomie. Ils peuvent explorer différents modèles d'étoiles et apprendre comment ces modèles ont guidé les hommes à travers l'histoire.
Projet 9 : Cartes topographiques
Ce projet aide les élèves à comprendre la géographie et les reliefs grâce à des modèles de terrain imprimés en 3D.Les élèves apprennent à représenter les reliefs et les caractéristiques du terrain sur des cartes tout en explorant différents paysages. Le projet transforme des cartes plates en modèles tactiles qui facilitent la compréhension des concepts géographiques.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Pratiquer les compétences de lecture de carte • Reconnaissance des caractéristiques du terrain • Expérience en représentation topographique • Développement des compétences de réflexion spatiale | • Utilisez des couleurs différentes pour les niveaux d’élévation • Ajustez la hauteur du calque pour afficher les changements d’altitude • Tenez compte de la taille et de l’échelle pour une visibilité des détails • Effectuez d'abord un test d'impression sur de petites sections • Imprimez avec suffisamment de remplissage pour la durabilité |
Les modèles de terrain physique aident les élèves à relier les symboles de cartes 2D aux caractéristiques réelles du paysage. Les élèves peuvent toucher et explorer les formations géographiques tout en apprenant comment les cartes représentent le monde réel.
Projet 10 : Porte-clés mécanique
Ce projet combine ingénierie et design personnel, les élèves créant des porte-clés avec des mécanismes d'engrenages mobiles. Les élèves appliquent leurs connaissances des engrenages pour fabriquer un objet fonctionnel et personnalisé. Le projet présente la conception de produits tout en renforçant les concepts mécaniques grâce à une application pratique.
| Principaux avantages de l’apprentissage | Notes importantes sur l'impression 3D |
|---|---|
| • Application de la mécanique des engrenages • Pratique de la conception de produits • Expérience en personnalisation • Compréhension des pièces mobiles • Développement des compétences en conception | • Utilisez des couleurs contrastées pour les engrenages et la base • Imprimez de petits engrenages de test pour vérifier l'ajustement • Assurer un espace libre adéquat pour les pièces mobiles • Créer des points de connexion durables • Tenez compte des limites de taille pour la praticité du porte-clés |
Ce projet pratique permet aux élèves de créer quelque chose de personnel tout en appliquant leurs connaissances en ingénierie. Ils apprennent à la fois la conception fonctionnelle et les considérations esthétiques tout en créant quelque chose qu'ils peuvent utiliser.
Faites de l’apprentissage STEM une réalité grâce à l’impression 3D !
Ces 10 projets rendent l'apprentissage des STEM réel et pratique pour les élèves du primaire grâce à Impression 3D. Tous les projets permettent aux enseignants de rendre les concepts difficiles accessibles aux élèves en leur permettant de concevoir et de tester des objets réels. Les enseignants peuvent choisir des projets qui correspondent aux besoins de leur classe et les adapter au fur et à mesure que les élèves apprennent. Avec les instructions appropriées et les conseils d'impression, ces projets donnent aux enseignants une base solide pour intégrer l'impression 3D dans leur programme STEM.