Productiedag 2020:STEM-bronnen voor middelbare scholieren en studenten

Nu de COVID-19-pandemie veel scholen dwingt om over te stappen van persoonlijke instructie naar een leeromgeving op afstand , wordt de uitdaging om de betrokkenheid van studenten te behouden steeds belangrijker. Dit geldt met name voor cursussen met STEM-vakken (wetenschap, technologie, techniek en wiskunde).

Als ze in een traditionele persoonlijke setting worden gegeven, combineren STEM-cursussen onderwijs in de theoretische behandeling van het onderwerp ( verkregen uit geschreven materiaal zoals gevonden in studieboeken) met de praktische behandeling van het onderwerp (ontwikkeld via hands-on werk uit laboratoria, experimenten en het gebruik van instrumenten en materialen). Bij het overschakelen naar een leeromgeving op afstand zijn de technieken om studenten te onderwijzen over de onderliggende principes van een onderwerp veel gemakkelijker met succes over te dragen dan de meer praktische praktische aspecten.

Om deze leemte op te vullen, hebben we een aantal bronnen geïdentificeerd die kunnen worden gebruikt om leerlingen op de middelbare school of universitair niveau met praktische praktische projecten die ze kunnen uitvoeren en die hen zullen helpen hun opleiding in STEM-vakken aan te vullen.

De onderstaande bronnen bevatten een mix van verschillende potentiële projectideeën, waarvan er vele vanuit huis kunnen worden uitgevoerd met een minimale noodzaak om speciale leveranciers of materialen in te kopen. Andere projecten uit de onderstaande bronnen, vooral die op het niveau van de universiteit, zullen waarschijnlijk vereisen dat studenten wat investeren in materialen, componenten en apparatuur die normaal niet in het typische huishouden te vinden zijn. Dit zijn projecten op een hoger niveau die normaal gesproken zouden worden uitgevoerd in een laboratoriumklas op een universiteit, mogelijk in een samenwerkingsgroep, onder begeleiding van een instructeur of adviseur.

Middelbare scholieren STEM-projectbronnen

Hieronder staan ​​STEM-bronnen die projectideeën bieden die geschikt zijn voor middelbare scholieren.

Wetenschapsvrienden

De Science Buddies-website biedt een volledige selectie van verschillende wetenschappelijke projecten die geschikt zijn voor middelbare scholieren om STEM-onderwerpen te verkennen. De site stelt gebruikers in staat om te filteren op het onderwerp, zoals aard- en milieuwetenschappen, biowetenschappen, of wiskunde en informatica, en ook om dieper op deze onderwerpen in te gaan om een ​​specifieker gebied te kiezen. Binnen engineering zijn er bijvoorbeeld keuzes voor subonderwerpen zoals civiele techniek, elektriciteit en elektronica, energie en energie, milieutechniek, materiaalkunde, werktuigbouwkunde, robotica en ruimteverkenning.

Er is ook filtering beschikbaar om het gewenste niveau 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 wordt bekeken, worden aanvullende details verstrekt, zoals een achtergrond voor het project, het specifieke benodigde materiaal en de procedure die moet worden gevolgd om het project te voltooien. De site biedt ook variaties die u kunt toepassen om het project aan te passen en heeft een helpgedeelte met veelgestelde vragen.

Creatiekrat

De website voor het maken van kratten heeft een verscheidenheid aan projecten in kitstijl die geschikt zijn voor een jongere student, maar een pagina op hun blog bevat meer geavanceerde projecten, zoals projecten rond het onderwerp werktuigbouwkunde.

Hier vindt u een mix van projecten van verschillende complexiteit van eenvoudig tot geavanceerd. Aan de onderkant van de complexiteitsschaal bevindt zich een project zoals het bouwen van een robotarm van karton en enkele ritssluitingen. Projecten op gemiddeld niveau omvatten het bouwen van een weerballon op grote hoogte, compleet met datalogger, aangedreven door de Arduino open source IDE (Integrated Development Environment) die vanaf uw computer wordt uitgevoerd. Aan de bovenkant van de complexiteitsschaal bevindt zich een project om een ​​zelfbalancerende robot te bouwen die obstakels vermijdt en rechtop en in balans blijft, zelfs als hij een last draagt. Dit project is ook gebouwd met behulp van het Arduino IDE-platform.

ThoughtCo.

Naast het presenteren van waardevolle inhoud om studenten op te leiden in wetenschap, technologie en wiskunde, heeft de ThoughtCo.com-website ook een webpagina met ideeën voor technische wetenschappelijke beursprojecten. Deze projecten zijn niet volledig ontwikkeld in procedurele vorm, en daarom zal de student die ze uitvoert onafhankelijk onderzoek moeten doen om de reikwijdte, het proces en de aanpak verder te definiëren die nodig zijn om van het idee een project te maken dat met succes kan worden uitgevoerd. Het is daarom meer geschikt voor een hoger niveau en voor studenten die niet snel gefrustreerd raken door het moeten definiëren van hun project in plaats van een reeds ontwikkeld proces uit te voeren.

Jet Propulsion Laboratory (JPL)

NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), een federaal gefinancierd onderzoeks- en ontwikkelingscentrum dat wordt beheerd en beheerd door het California Institute of Technology (Caltech), heeft een reeks klasactiviteiten, laboratoria en probleemsets die betrekking hebben op STEM-onderwerpen en die hebben betrekking op verkenning van de ruimte.

Met filters op de webpagina met activiteiten kunnen gebruikers filteren op het type activiteit, de focus op het onderwerp, het leerjaar en specifieke onderwerpen binnen het algemene vakgebied. Details over elke activiteit omvatten een overzicht, benodigde materialen, achtergrond voor het begrijpen van de activiteit en te volgen procedures.

Het scala aan onderwerpen is vrij breed en omvat:

• Luchtvaart
• Astrobiologie
• Astronomie
• Chemie
• Computerprogrammering
• Aarde- en ruimtewetenschap
• Elektriciteit en magnetisme
• Warmte en thermodynamica
• Licht en optiek
• Wiskunde
• Fysische wetenschappen

STEM-Works

De STEM-Works-website heeft een projectgedeelte gewijd aan activiteiten die thuis kunnen worden gedaan. Deze wetenschappelijke projecten zijn gericht op middelbare scholieren en jongere leeftijden en omvatten projecten gericht op extreem weer, medische innovaties, robotica, ruimtevaart, videogames, robotica en windenergie. Activiteitspagina's bieden aanvullende details over het uitvoeren van het project of de taak. Sommige activiteiten zijn virtueel met interactieve software.

Exploratorium

De website van het Exploratorium bevat een verscheidenheid aan activiteiten voor middelbare scholieren en jongere kinderen. De wetenschappelijke projecten worden "Science Snacks" genoemd en zijn door docenten geteste activiteiten waarbij goedkope, gemakkelijk beschikbare materialen worden gebruikt. De behandelde onderwerpen zijn onder meer astronomie en ruimtewetenschappen, biologie, scheikunde, aardwetenschappen, techniek en technologie, milieuwetenschappen, natuurkunde en wiskunde.

Wetenschap

Op Wetenschappen is er een sectie voor wetenschappelijke projecten die doorloopt tot het niveau van de negende klas. De projectonderwerpen omvatten biomedische technologie, scheikunde, biologie en forensische wetenschap. Hun andere artikelen bevatten ook instructievideo's.

Bronnen voor STEM-project voor studenten van de universiteit

Hieronder staan ​​STEM-bronnen die projectideeën bieden die geschikt zijn voor universiteitsstudenten of gevorderde middelbare scholieren.

Electronicsforu.com

Voor degenen die elektrotechniek studeren, heeft de website electronicsforu.com een ​​pagina met 30 projectideeën voor elektrotechniek die studenten kunnen helpen bij het maken van werkende printplaten en het ontwikkelen van hun begrip van digitale en analoge circuits.

Elk project toont een korte beschrijving van de functie van het circuit of het probleem dat wordt aangepakt en bevat een link naar een projectpagina met de volledige details van dat project. De details omvatten schematische diagrammen, lijsten met onderdelen, logische circuittabellen, beschrijvingen van circuitbewerkingen, montagebegeleiding en downloadbare PCB- en componentlay-outdiagrammen.

Enkele voorbeelden van de projecten zijn:

• Dubbelassig zonnevolgsysteem
• 5V DC naar 48V DC-converter voor fantoomvoedingen
• Hoge impedantie audiobuffer met JFET
• PIN-diodegebaseerde brandsensor
• Plus min 5V voeding van 9V batterij
• Infrarood bewegingsgevoelige relaisschakelaar
• Voordelige LPG-lekkagedetector
• Automatisch schakelen van lichtnet, zonne-omvormer of generator
• Signaalgenerator en omvormer met NE555-timers
• Configureerbare RS232 naar TTL naar I2C-adapter

PhET Interactieve Simulaties

De Universiteit van Colorado in Boulder organiseert PhET Interactive Simulations, dat een reeks interactieve simulatieprogramma's biedt die gebruik maken van softwareprogrammering en grafische afbeeldingen, zodat studenten fundamentele principes van wetenschap en wiskunde kunnen verkennen via een virtuele laboratoriumsimulatie op hun computers. Een simulatie van de ideale gaswet stelt de student bijvoorbeeld in staat om gasmoleculen in een gesloten kamer te pompen en vervolgens veranderingen in druk en temperatuur waar te nemen wanneer warmte wordt toegevoegd en verwijderd of het volume van de kamer wordt gewijzigd. Je kunt ook de deeltjesgrootte van de gasmoleculen variëren en het aantal botsingen van die moleculen met de kamerwanden tellen gedurende een bepaalde periode.

Er zijn meer dan 150 simulaties beschikbaar om vakgebieden te verkennen en te behandelen, waaronder natuurkunde, scheikunde, wiskunde, aardwetenschappen en biologie. Met filters kan de gebruiker de resultaten verfijnen op subonderwerp binnen de algemene vakgebieden op leerjaarniveau, inclusief onderwerpen op universitair niveau, en op softwarecompatibiliteit. Sommige simulaties vereisen Java of Flash, terwijl andere op standaard HTML-browsers zullen draaien. Er zijn ook taalopties beschikbaar voor gebruikers uit verschillende landen.

Instructables

Op Instructables uploaden gebruikers verschillende projecten die ze hebben voltooid, samen met handleidingen en video's. Hoewel er verschillende categorieën op de website worden behandeld, bevatten de circuitsgerelateerde projecten enkele die een student elektrotechniek thuis zou kunnen implementeren. Na het aanmaken van een account kunnen gebruikers pdf's downloaden en andere gebruikers vragen stellen over de projecten. Er zijn ook lessen beschikbaar die onderwerpen behandelen zoals 3D-printen, CNC en elektronica, evenals enkele meer algemene onderwerpen, zoals workshop, naaien, knutselen, koken, ontwerpen en projecten voor kinderen.

GeeksforGeeks

De GeeksforGeeks-website heeft coderingsprojecten die geschikt zijn voor programmeurs op universiteitsniveau. Gebruikers kunnen een project per programma kiezen, waaronder C++-, Java- en Python-projecten. Er zijn ook online cursussen die studenten die geïnteresseerd zijn in informatica kunnen volgen.

Code.org

Code.org bevat een pagina met projectideeën voor thuis die een verscheidenheid aan codeerprojecten biedt, waaronder het ontwikkelen van webpagina's, gaming en app-lab, gamelab, sprite-lab en tekenen. Studenten kunnen praktijkervaring opdoen met coderen en leren door gratis online lessen te volgen.

Interessante techniek

De interessante technische website heeft een pagina met 12 elektrotechnische projecten die studenten zullen helpen hun kennis van het ontwerp, de besturing en het onderhoud van elektrische apparatuur uit te breiden. De projecten worden in het kort beschreven maar zijn niet volledig gedetailleerd, dus de student zal onderzoek moeten doen en zijn ontwerpen, stuklijsten moeten uitwerken en vervolgens het project moeten bouwen en testen, wat verklaart waarom we dit in de meer geavanceerde STEM hebben geplaatst gedeelte over projectbronnen.

Samenvatting

Dit artikel gaf een overzicht van enkele STEM-gerelateerde projectbronnen die kunnen worden gebruikt voor onderwijs op afstand van middelbare scholieren en studenten. Er is een verscheidenheid aan bronnen beschikbaar, variërend van goed gedefinieerde projecten met reeds bestaande materialen en procedures tot projectideeën die meer creatief ontwerpdenken en projectontwikkeling vereisen.

Ga voor meer informatie over STEM-gerelateerde onderwerpen naar Thomas Insights, waar u artikelen kunt vinden over huidige trends in het bedrijfsleven en de industrie, waaronder STEM-initiatieven.

Meer informatie

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