STEM-leren Verbeteren: Bronnen Van Manufacturing Day 2020 Voor Middelbare School- En College-studenten

Met de COVID-19-pandemie die veel scholen dwingt om af te stappen van fysieke instructie naar een remote leeromgeving, krijgt de uitdaging van het behouden van studentenbetrokkenheid verhoogde betekenis. Dit is vooral waar in cursussen die STEM-vakken (Wetenschap, Technologie, Engineering, en Wiskunde) omvatten.

Wanneer geleerd in een traditionele fysieke setting, combineren STEM-cursussen onderwijs in de theoretische behandeling van het onderwerp (afgeleid van geschreven materiaal zoals in leerboeken) met de praktische behandeling van het onderwerp (ontwikkeld via hands-on werk uit labs, experimenten, en het gebruik van instrumenten en materialen). Wanneer men overschakelt naar een remote leeromgeving, zijn de technieken voor het onderwijzen van studenten in de onderliggende principes van een onderwerp veel makkelijker met succes over te dragen dan de meer praktische hands-on aspecten.

Om deze kloof te vullen, hebben we enkele bronnen geïdentificeerd die gebruikt kunnen worden om studenten op middelbare school- of college-niveau praktische hands-on projecten te bieden die ze kunnen uitvoeren wat hun onderwijs in STEM-vakken zal aanvullen.

De onderstaande bronnen bevatten een mix van verschillende potentiële projectideeën, veel van welke thuis uitgevoerd kunnen worden met een minimale noodzaak om speciale leveranciers of materialen te kopen. Andere projecten uit de onderstaande bronnen, vooral die op college-niveau, zullen waarschijnlijk vereisen dat studenten enige investering doen in materialen, componenten, en apparatuur die normaal niet in een typisch huishouden gevonden zouden worden. Dit zijn hogere-niveau projecten die normaal in een college lab-klas worden uitgevoerd, mogelijk in een collaboratieve groepssetting, onder begeleiding van een instructeur of adviseur.

STEM-projectbronnen Voor Middelbare Schoolstudenten

Hieronder zijn STEM-bronnen die projectideeën bieden geschikt voor middelbare schoolstudenten.

Science Buddies

De Science Buddies website biedt een volledige selectie van verschillende wetenschapsprojecten geschikt voor middelbare schoolstudenten om STEM-vakken te verkennen. De site stelt gebruikers in staat om te filteren op het onderwerp, zoals aard- & milieuwetenschappen, levenswetenschappen, of wiskunde en informatica, en ook om dieper in te gaan op deze onderwerpen om een meer specifiek gebied te kiezen. Bijvoorbeeld, binnen engineering, omvatten keuzes voor subonderwerpen civiele engineering, elektriciteit & elektronica, energie & vermogen, milieu-engineering, materialenwetenschap, mechanische engineering, robotica, en ruimtevaart.

Er is ook filteren beschikbaar om het gewenste klasniveau voor het project te kiezen, en om projecten te verfijnen op basis van voorkeuren met betrekking tot de duur van het project, de kosten van het project, en de beschikbaarheid van materialen.

Wanneer een specifiek project bekeken wordt, worden extra details gegeven zoals een achtergrond voor het project, de specifieke benodigde materialen, en de procedure om te volgen om het project te voltooien. De site biedt ook variaties die u kunt toepassen om het project aan te passen en heeft een helpsectie met FAQs.

Creation Crate

De Creation Crate website heeft een verscheidenheid aan kit-stijl projecten geschikt voor een jongere student, maar een pagina op hun blog bevat meer geavanceerde projecten zoals die rond het onderwerp mechanische engineering.

Hier vindt u een mix van projecten van variërende complexiteit van simpel tot gesofistikeerd. Op het lagere einde van de complexiteitsschaal is een project zoals het bouwen van een robotarm van karton en enkele kabelbinders. Intermediaire projecten omvatten het bouwen van een hoogte-weerballon compleet met datalogger aangedreven door de Arduino open source IDE (Integrated Development Environment) die vanaf uw computer draait. Aan het hogere einde van de complexiteitsschaal is een project om een zelfbalancerende robot te bouwen die obstakels vermijdt en rechtop en gebalanceerd blijft zelfs bij het dragen van een last. Dit project is ook gebouwd met het Arduino IDE-platform.

ThoughtCo.

Naast het presenteren van waardevolle content om studenten te educeren in wetenschap, tech, en wiskunde, heeft de ThoughtCo.com website ook een webpagina met ideeën voor engineering wetenschapsbeursprojecten. Deze projecten zijn niet volledig ontwikkeld in procedurale vorm, en zullen daarom de student die ze onderneemt vragen om enige onafhankelijke onderzoek te doen om de scope, proces, en benodigde aanpak verder te definiëren om het idee in een project te veranderen dat met succes uitgevoerd kan worden. Het is daar meer geschikt voor een hoger klasseniveau en voor studenten die niet gemakkelijk gefrustreerd raken door hun project te moeten definiëren in plaats van een al ontwikkeld proces uit te voeren.

Jet Propulsion Laboratory (JPL)

NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), wat een federale gefinancierd onderzoek en ontwikkelingcentrum is dat beheerd en beheerd wordt door het California Institute of Technology (Caltech), heeft een reeks klasactiviteiten, labs, en probleemsets die STEM-onderwerpen dekken en die relatief zijn aan ruimtevaart.

Filters op de activiteitenwebpagina staan gebruikers toe om te filteren op activiteitstype, onderwerpfocus, klasniveau, en specifieke onderwerpen binnen het algemene onderwerpgebied. Details op elke activiteit omvatten een overzicht, benodigde materialen, achtergrond voor het begrijpen van de activiteit, en procedures om te volgen.

De reeks onderwerpen is redelijk breed en omvat:

• Luchtvaartkunde
• Astrobiologie
• Astronomie
• Chemie
• Computerprogrammering
• Aarde en Ruimtewetenschap
• Elektriciteit & Magnetisme
• Warmte & Thermodynamica
• Licht & Optica
• Wiskunde
• Fysieke Wetenschap

STEM-Works

De STEM-Works website heeft een projectsectie gewijd aan activiteiten die thuis gedaan kunnen worden. Deze wetenschapsprojecten zijn gericht op middelbare schoolstudenten en jongere leeftijden en omvatten projecten gericht op extreme weersomstandigheden, medische innovaties, robotica, ruimte, videogames, robotica, en windenergie. Activiteitspagina's bieden extra details over hoe het project of de taak uit te voeren. Sommige van de activiteiten zijn virtueel met interactieve software.

Exploratorium

De Exploratorium website bevat een verscheidenheid aan activiteiten voor middelbare schoolstudenten en jongere kinderen. De wetenschapsprojecten heten "Science Snacks" en zijn door leraren geteste activiteiten die goedkope, gemakkelijk beschikbare materialen gebruiken. De onderwerpen die gedekt worden omvatten astronomie en ruimtewetenschappen, biologie, chemie, aardwetenschappen, engineering en technologie, milieuwetenschappen, natuurkunde, en wiskunde.

Sciencing

Op Sciencing is er een sectie voor wetenschapsprojecten die gaat tot het negende-klasniveau. De projectonderwerpen omvatten biomedische engineering, chemie, biologie, en forensische wetenschap. Hun andere artikelen hebben ook instructievideo's.

STEM-projectbronnen Voor Collegestudenten

Hieronder zijn STEM-bronnen die projectideeën bieden geschikt voor collegestudenten of geavanceerde middelbare schoolstudenten.

Electronicsforu.com

Voor degenen die elektriciteitsengineering bestuderen, heeft de electronicsforu.com website een pagina met 30 Elektriciteitsengineering Projectideeën die studenten helpen functionerende printplaten te creëren en hun begrip van digitale en analoge circuits te ontwikkelen.

Elk project toont een korte beschrijving van de circuitfunctie of het aangepakte probleem en bevat een link naar een projectpagina die de volledige details van dat project toont. De details omvatten schematische diagrammen, componentenlijsten, logische circuittabellen, beschrijvingen van circuitoperaties, assemblagebegeleiding en downloadbare PCB- en componentlayoutdiagrammen.

Enkele voorbeelden van de projecten omvatten:

• Dual Axis Solar Tracker System
• 5V DC To 48V DC Converter for Phantom Power Supplies
• High-Impedance Audio Buffer With JFET
• PIN Diode Based Fire Sensor
• Plus Minus 5V Supply From 9V Battery
• Infrared Motion-Sensing Relay Switch
• Low-cost LPG Leakage Detector
• Auto Power Switching Mains, Solar Inverter or Generator
• Signal Generator and Inverter Using NE555 Timers
• Configurable RS232 to TTL to I2C Adapter

PhET Interactive Simulations

De Universiteit van Colorado in Boulder herbergt PhET Interactive Simulations, wat een reeks interactieve simulatieprogramma's aanbiedt die softwareprogrammering en graphics benutten om studenten toe te staan fundamentele principes van wetenschap en wiskunde te verkennen via een virtuele laboratoriumsimulatie op hun computers. Bijvoorbeeld, een simulatie over de ideale gaswet stelt de student in staat om gasmoleculen in een gesloten kamer te pompen en vervolgens veranderingen in druk en temperatuur te observeren als warmte wordt toegevoegd en verwijderd of het volume van de kamer wordt gewijzigd. U kunt ook de deeltjesgrootte van de gasmoleculen variëren en het aantal botsingen van die moleculen met de kamermuren tellen voor een gegeven periode.

Meer dan 150 simulaties zijn beschikbaar om te verkennen en dekken onderwerpgebieden, inclusief Natuurkunde, Chemie, Wiskunde, Aardwetenschappen, en Biologie. Filters staan de gebruiker toe om resultaten te verfijnen per subonderwerp binnen de algemene onderwerpgebieden per klasniveau, wat universiteitsniveau onderwerpen omvat, en per softwarecompatibiliteit. Sommige simulaties vereisen Java of Flash, terwijl anderen op standaard HTML-browsers draaien. Taalopties zijn ook beschikbaar om gebruikers van verschillende locales te bedienen.

Instructables

Op Instructables uploaden gebruikers verschillende projecten die ze hebben voltooid, samen met gidsen en video's. Terwijl er een verscheidenheid aan categorieën op de website gedekt zijn, tonen de circuitsgerelateerde projecten enkele die een elektriciteitsengineeringstudent thuis kan implementeren. Na het aanmaken van een account, kunnen gebruikers PDF's downloaden en andere gebruikers vragen over de projecten. Er zijn ook lessen beschikbaar die onderwerpen dekken zoals 3D-printen, CNC, en elektronica alsook sommige meer algemene interesses zoals workshop, naaien, ambacht, koken, ontwerp, en projecten voor kinderen.

GeeksforGeeks

De GeeksforGeeks website heeft coderingsprojecten geschikt voor college-niveau coders. Gebruikers kunnen een project kiezen per programma, wat C++, Java, en Python-projecten omvat. Er zijn ook online cursussen die studenten geïnteresseerd in informatica kunnen volgen.

Code.org

Code.org bevat een thuis-projectideeënpagina die een verscheidenheid aan coderingsprojecten aanbiedt, inclusief webpagina-ontwikkeling, gaming, en app lab, game lab, sprite lab, en tekenen. Studenten kunnen hands-on ervaring opdoen met coderen en leren door online lessen gratis te volgen.

Interesting Engineering

De Interesting Engineering website heeft een pagina met 12 elektriciteitsengineeringprojecten die studenten helpen hun kennis van het ontwerp, controle, en onderhoud van elektrische apparatuur uit te breiden. De projecten zijn kort beschreven maar niet volledig gedetailleerd, dus de student moet onderzoek doen en hun ontwerpen, materialenlijsten opwerken, en dan het project bouwen en testen, wat uitlegt waarom we dit in de meer geavanceerde STEM-projectbronnensectie hebben geplaatst.

Samenvatting

Dit artikel bood een kijkje op enkele STEM-gerelateerde projectbronnen die gebruikt kunnen worden voor remote schooling van middelbare school- en collegestudenten. Een verscheidenheid aan bronnen is beschikbaar, welke variëren van goed gedefinieerde projecten met materialen en procedures al op hun plaats tot projectideeën die meer creatief ontwerpdenken en projectontwikkeling vereisen.

Om meer te leren over STEM-gerelateerde onderwerpen, bezoek Thomas Insights, waar u artikelen kunt vinden over huidige trends in business en industrie inclusief STEM-initiatieven.

Meer Leren

Geniet meer gratis STEM-bronnen van Thomas terwijl we Manufacturing Day 2020 vieren.