3Dプリンターを持つ小学生向けの10個のSTEMプロジェクト

3Dプリントは小学生に STEMの概念を学ぶ素晴らしい方法 実践的なアクティビティを通じて、生徒たちは抽象的すぎたり難しすぎたりする概念を実際に見て、遊ぶことができます。生徒たちはギアを作ってテストしたり、橋の強度を組み立てて計算したり、独自の星座ビューアーを作ったりすることができます。各プロジェクトは、小学生にとって意味があり、楽しめる方法で、科学、技術、工学、数学のさまざまな要素を織り交ぜています。

プロジェクト 1: 回転する歯車!

このプロジェクトでは、歯車の実験的な操作を通じて、学生に基本的な機械の概念を紹介します。学生は、歯車がどのように連携して動きを伝達し、速度を変え、機械的利点を生み出すかを学びます。学生は、歯車の歯を測定することで、数学的スキル、機械組み立てスキル、問題解決スキルを学びます。 歯車 さまざまなギアの組み合わせを検討します。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• ギア比と機械的利点を理解する • 数え上げや比率の計算を通して数学のスキルを練習する • ギアシステムを組み立てることで空間認識力を養う • 単純な機械の基本原理を学ぶ	• 印刷時間を短縮するために、小さいギアから始めます • 印刷前にモデルにサポート材が必要かどうかを確認します • 適切な歯の位置合わせを確認するために、まずテストギアを印刷します。 • PLAフィラメント 教室での使用に最適 • 時間を節約するために、事前に設計された平歯車モデルをダウンロードします

ギア プロジェクトは、シンプルなデザインと明確な機械原理を組み合わせているため、教室での 3D プリントの入門として最適です。生徒は基本的な 2 つのギア システムから始めて、スキルが向上するにつれて徐々に複雑な構成に移行できます。

プロジェクト 2: 幾何学的立体

このプロジェクトは学生たちを助ける 3D形状を探索する 具体的な方法で。生徒はさまざまな幾何学的立体を手に取って調べることができるため、抽象的な数学の概念をより具体的に理解できます。立方体、球、ピラミッド、その他の形状を実際に体験することで、幾何学と空間関係の理解が深まります。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 3D幾何学形状との直接的なインタラクション • 体積の測定と計算を練習する • 面、辺、頂点の識別を学ぶ • 空間視覚化スキルの開発 • 形状の分類と特性に関する経験	• 異なる色を使って形を区別しやすくする • 充填率を変えてさまざまな重量を作り出す • 材料を節約するために中空形状を印刷することを検討してください • 複数の色のPLAフィラメントがうまく機能します • 一貫性を保つために既製の幾何学的ソリッドモデルをダウンロードする

この実践的な探求を通して、生徒は単純な形状認識からより複雑な幾何学的概念へと自然に進んでいきます。物理的なモデルにより理解が容易になります。 2D 形状を組み合わせて 3D オブジェクトを作成する方法。

プロジェクト3: 植物細胞モデル

このプロジェクトでは、顕微鏡レベルの細胞構造を、学生が研究できる目に見える具体的なモデルに変換します。学生は独自の植物細胞モデルを作成して組み立てることで、さまざまな細胞小器官とその機能について学びます。3D プリントされたコンポーネントは、学生が細胞のさまざまな部分がどのように連携して機能するかを視覚化するのに役立ちます。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 細胞小器官とその機能の認識 • 細胞の構造と組織を理解する • 植物細胞と動物細胞の比較 • モデル構築スキルの開発 • 科学的なラベル付けと識別の練習	• 細胞小器官を異なる色で印刷して簡単に識別できます • 可能であれば、細胞壁のベースには透明な素材を使用してください • 細胞小器官の相対的な大きさに注意する • 細胞小器官の形状はシンプルだが認識しやすいものにする • 小さな部品を印刷する場合は耐久性を考慮する

物理的な細胞モデルは、生物学の学習全体を通じて学生の参照ポイントとして機能します。学生は、より複雑な細胞の概念を学習するにつれて、モデルに追加したり変更したりすることができます。

プロジェクト4: 化石発掘現場

このプロジェクトは、生徒が独自の化石発掘現場を作り、探索する中で、地球科学と実践的な発見を組み合わせたものです。生徒は科学的な発掘技術を実践しながら、化石化、地層、先史時代の生命について学びます。このプロジェクトは、地球の歴史に関する抽象的な概念を、物理的でインタラクティブな体験に変えます。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 化石化プロセスの理解 • 地質層と時代に関する知識 • 科学的な発掘方法の実践 • さまざまな化石の種類の認識 • 考古学文書作成の経験	• リアルな化石の外観を実現するためにアースカラーのフィラメントを使用 • 耐久性を高めるため、中程度の充填材で化石を印刷します • 精巧でありながら頑丈な化石のレプリカを作成する • 壊れた化石の代わりに余分な化石を印刷する • 小学生でも扱える大きさの化石を作る

発掘現場の設定により、生徒たちは古生物学者になりきりながら、重要な科学的概念を学ぶことができます。生徒たちは、発見した物理的証拠を、地球の歴史や先史時代の生命に関するより広い概念と結び付けます。

プロジェクト5: 橋梁設計

@dylanlock_ がプリントした白い塔 QIDI X-MAX

このプロジェクトでは、橋の建設とテストを実際に体験しながら、構造工学について学生に教えます。学生は、問題解決能力を養いながら、さまざまな設計と力が橋の強度にどのように影響するかを学びます。このプロジェクトでは、学生が橋の設計をテストして改善する中で、抽象的な物理学の概念を具体的なものにします。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 構造物における力の認識 • 科学的な試験方法に関する経験 • 設計改善スキルの開発 • 測定とデータ記録の練習	• PLAまたは PETGフィラメント より強力なコンポーネント • 強度を最大限に高めるために、長さに合わせて層を揃えた梁を印刷します • 比較のために複数のブリッジパーツセットを作成する • ブリッジ部品を完成させる前に、小さな部品をテスト印刷する • ピース間の接続点に注意してください

橋梁のテストプロセスでは、工学原理が実際の構造物でどのように機能するかを学生に示します。各テストは、特定の設計が他の設計よりも強力である理由を理解するのに役立ちます。

プロジェクト6: 測定ツール

このプロジェクトでは、学生に独自の測定ツールを設計して作成することで測定について教えます。学生は開発しながらCADソフトウェアの使い方を学びます。 定規のような実用的な道具、分度器、または体積測定器。このプロジェクトは、測定の概念とツールの設計を結び付け、学生が精度と正確さを理解できるようにします。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 基本的なCADソフトウェアの使用経験 • 正確さと調整を念頭に練習する • ツール設計スキルの開発 • 実用的な楽器の作成を通して学ぶ	• 正確な測定のためには印刷設定を正確に行う必要があります • 寸法を確認するにはテストプリントが不可欠です • デザインに明確な測定マークを追加する • 安定性のために高品質のPLAフィラメントを使用 • 開始前にプリンターのキャリブレーションを確認してください

測定ツール プロジェクトは、学生が測定の技術的側面と実践的側面の両方を理解するのに役立ちます。学生は、他の教室活動で使用できる器具を作成しながら、設計の原則を学びます。

プロジェクト 7: 3D パズル

このプロジェクトでは、空間的推論とエンジニアリング デザインを組み合わせて、生徒が独自の 3D パズルを作成します。生徒は、問題解決スキルを養いながら、連動メカニズムについて学びます。このプロジェクトでは、図形がどのように組み合わさるか、ピースが適切に接続するように設計するにはどうすればよいかを考えることが求められます。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 空間推論能力の発達 • エンジニアリング設計の原則を実践する • 形状の関係の理解 • 機械的な適合性と許容度に関する経験 • 問題解決能力の向上	• テストピースを印刷してフィット感をチェックし、 許容範囲 • 組み立てを簡単に学べるように、さまざまな色を使う • 適切な連結のために正確な寸法を確保する • 接続を設計する際にはプリンタの精度限界を考慮する • 壊れた部品を交換するために予備の部品を印刷する

パズルの設計プロセスでは、学生に幾何学の原理と実用的なエンジニアリングの考慮事項の両方を教えます。各パズルは、学生の設計スキルと空間関係の理解をテストすることになります。

プロジェクト 8: 星座ビューア

このプロジェクトでは、天文学と簡単な光学を組み合わせて、生徒が星のパターンを見るためのツールを作成します。生徒は星のパターンを投影する装置を構築しながら、星座と天体航法について学びます。このプロジェクトは、教室で天文学の概念を視覚的に理解しやすく、興味をそそるのに役立ちます。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 天文学の基礎概念に関する知識 • 光学投影の経験 • 星と航海のつながり • 夜空の観測について学ぶ	• ビューアー本体には暗いフィラメントを使用する • 交換可能なパターン用のスロットを備えたプリント • 星の模様には半透明の素材を使用する • 生産開始前に光透過率をテストする • コンポーネント間の適切なフィットを確保する

星座ビューアは、学生が実践的に天文学を学ぶ機会を提供します。さまざまな星のパターンを調べ、これらのパターンが歴史を通じて人々をどのように導いてきたかを学ぶことができます。

プロジェクト9: 地形図

このプロジェクトは、3D プリントされた地形モデルを通じて、生徒が地理と地形を理解するのに役立ちます。生徒はさまざまな風景を探索しながら、地図が標高と地形の特徴をどのように表しているかを学びます。このプロジェクトでは、平面の地図を触覚モデルに変換し、地理的概念を理解しやすくします。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 地図の読み方を練習する • 地形の特徴の認識 • 地形図の表現に関する経験 • 空間的思考力の発達	• 高度レベルに応じて異なる色を使用する • レイヤーの高さを調整して標高の変化を表示します • 細部の視認性を高めるためにサイズとスケールを考慮する • 最初に小さな部分をテスト印刷する • 耐久性のために十分な充填材を入れて印刷する

物理的な地形モデルは、生徒が 2D マップ シンボルを実際の地形と結び付けるのに役立ちます。生徒は、地図が現実世界をどのように表現しているかを学びながら、地理的な構成に触れて探索することができます。

プロジェクト 10: メカニカルキーチェーン

このプロジェクトでは、学生が動くギア機構を備えたキーホルダーを作成し、エンジニアリングとパーソナルデザインを組み合わせます。学生はギアに関する知識を応用して、機能的でパーソナライズされたアイテムを作成します。このプロジェクトでは、実際のアプリケーションを通じて機械的概念を強化しながら、製品デザインを紹介します。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• ギア力学の応用 • 製品デザインの実践 • パーソナライゼーションの経験 • 可動部品の理解 • デザインスキルの開発	• ギアとベースには対照的な色を使用する • フィットを確認するために小さなテストギアを印刷する • 可動部品の適切なクリアランスを確保する • 耐久性のある接続ポイントを作成する • キーチェーンの実用性のためにサイズ制限を考慮する

この実践的なプロジェクトでは、学生はエンジニアリングの知識を応用しながら、自分だけの作品を作ることができます。学生は、実際に使えるものを作りながら、機能的なデザインと美的配慮の両方について学びます。

3D プリントで STEM 学習を実現しましょう!

これらの10のプロジェクトは、小学生にとってSTEM学習を現実的かつ実践的なものにします。 3Dプリントすべてのプロジェクトでは、教師が実際のオブジェクトを設計してテストできるようにすることで、難しい概念を生徒に理解しやすくすることができます。教師はクラスのニーズに合ったプロジェクトを選択し、生徒の学習に合わせて調整することができます。適切な指示と印刷ガイダンスにより、これらのプロジェクトは教師に確固たる基礎を提供します。 3DプリントをSTEMカリキュラムに統合する。