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して、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、実際に体験する機会を得られます。生徒たちは歯車を作ったりテストしたり、橋の強度を計算したり、自分だけの星座ビューアーを作ったりすることができます。それぞれのプロジェクトは、小学生にとって分かりやすく、楽しく学べる形で、科学、技術、工学、数学の要素を巧みに組み合わせています。

プロジェクト 1: 歯車を回す!

このプロジェクトでは、歯車の実験を通して、生徒たちに基本的な機械の概念を紹介します。生徒たちは、歯車がどのように連携して運動を伝達し、速度を変え、機械的利点を生み出すのかを学びます。また、歯車の歯を測定することで、数学的スキル、機械組立スキル、そして問題解決スキルを習得します。 歯車 さまざまなギアの組み合わせを検証します。

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、小さなギアから始める • 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 • 歯の配置が適切であることを確認するために、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、あらかじめ設計された平歯車モデルをダウンロードします

この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プリント入門に最適です。生徒は基本的な2つのギアシステムから始め、スキルの向上に合わせて徐々に複雑な構成へと移行することができます。

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。生徒たちは様々な幾何学的立体を手に取って観察することで、抽象的な数学の概念をより具体的に理解することができます。立方体、球、ピラミッドなどの図形を実際に触って体験することで、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	• 図形を区別するために異なる色を使用する • 充填率を変えて、さまざまな重量のサンプルを作成 • 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します

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。物理的な模型によって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、微細な細胞構造を、生徒が実際に触って探求できる目に見えるモデルに変換します。生徒は独自の植物細胞モデルを作成し、組み立てることで、様々な細胞小器官とその機能について学びます。3Dプリントされた部品は、細胞の様々な部分がどのように連携して機能するかを視覚的に理解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 • 模型製作スキルの開発 • 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でありながら認識しやすいものにする • 小型部品を印刷する際は耐久性を考慮する

物理的な細胞モデルは、生物学の学習を通して生徒の参照点として役立ちます。生徒は、より複雑な細胞の概念を学ぶにつれて、モデルに追加したり修正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、地球科学と実践的な発見を組み合わせたもので、生徒たちは自分たちで化石発掘現場を作り、探索します。生徒たち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へと変換します。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 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 • 異なる化石の種類の認識 • 考古学的文書作成の経験	• 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 • 精巧でありながら丈夫な化石のレプリカを作成する • 壊れた化石を補うため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、重要な科学的概念を学ぶことができます。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つけて考えます。

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、橋の建設と試験を通して、学生に構造工学について学びます。学生は、様々な設計や力が橋の強度にどのように影響するかを学び、問題解決能力を養います。このプロジェクトでは、学生が橋の設計を試験し、改善していく中で、抽象的な物理学の概念を具体的な形で理解していきます。

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 より強力な部品のために • 最大限の強度を得るために、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橋梁部品セットを作成する • ブリッジ部品を完成させる前に、小さな部品をテストプリントする • ピース間の接続点に注意してください

橋梁試験のプロセスを通して、学生は実際の構造物における工学原理の仕組みを学習します。それぞれの試験を通して、ある設計が他の設計よりも強度が高い理由を理解することができます。

プロジェクト6：測定ツール

このプロジェクトでは、生徒たちが独自の測定ツールを設計・製作することで、測定について学びます。生徒たちは開発を進めながら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、または体積測定器など。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
• 基本的なCADソフトウェアの使用経験 • 正確さと調整をもって練習する • 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 • 開始する前にプリンタ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、生徒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。生徒は、他の授業活動で使用できる測定ツールを作成しながら、デザインの原則を学びます。

プロジェクト7：3Dパズル

このプロジェクトでは、空間推論とエンジニアリングデザインを融合させ、生徒たちが独自の3Dパズルを作成します。生徒たちは、問題解決能力を養いながら、連結機構について学びます。このプロジェクトでは、形がどのように組み合わさり、ピースがどのように正しく接続されるように設計される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 • 図形の関係の理解 • 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、異なる色を使用する • 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 • 壊れた部品の代わりとして予備の部品を印刷する

パズルのデザインプロセスを通して、生徒たちは幾何学の原理と実用的な工学的考察の両方を学ぶことができます。それぞれのパズルは、生徒たちのデザインスキルと空間関係の理解度を試すテストとなります。

プロジェクト8：星座ビューアー

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た、星の模様を観察するための道具を生徒たちが作ります。生徒たちは星の模様を投影する装置を作りながら、星座や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、興味深く理解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
• 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色の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 • 量産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感を確保する

星座ビューアは、生徒たちが天文学を実践的に学ぶ機会を提供します。様々な星の配置を観察することで、歴史を通して人々がどのように星の配置を導かれてきたかを学ぶことができます。

プロジェクト9：地形図

このプロジェクトでは、3Dプリントされた地形模型を通して、生徒が地理と地形を理解するのに役立ちます。生徒は様々な地形を探索しながら、地図がどのように標高や地形の特徴を表しているかを学びます。このプロジェクトでは、平面地図を触覚的な模型に変換することで、地理的概念を理解しやすくなります。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 地図を読むスキルを練習する • 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の地図記号と実際の地形を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、地形に触れたり探索したり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、エンジニアリングとパーソナルデザインを融合させ、動くギア機構を備えたキーホルダーを制作します。生徒たちはギアに関する知識を活かし、機能的で個性的なアイテムを制作します。このプロジェクトでは、実践を通して機械工学の概念を強化しながら、製品デザインを学びます。

主な学習メリット	3Dプリントに関する重要な注意事項
• 歯車力学の応用 • 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 • 適合を確認するための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 • キーホルダーの実用性を考慮してサイズ制限を考慮する

この実践的なプロジェクトでは、生徒たちはエンジニアリングの知識を駆使しながら、自分だけのオリジナル作品を作ることができます。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を学びます。

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、教師が実際の物体を設計・実験することで、難しい概念を生徒に分かりやすく理解させることができます。教師は授業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があれば、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。