يوم التصنيع 2020: موارد STEM لطلاب المدارس الثانوية والكليات

مع إجبار جائحة COVID-19 على إجبار العديد من المدارس على التحول عن التعليم الشخصي نحو بيئة التعلم عن بعد ، فإن التحدي المتمثل في الحفاظ على مشاركة الطلاب يكتسب أهمية متزايدة. هذا صحيح بشكل خاص في الدورات التي تتضمن مواضيع STEM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات).

عندما يتم تدريسها في بيئة شخصية تقليدية ، فإن دورات STEM تجمع بين التعليم في المعالجة النظرية للموضوع (المأخوذ من المواد المكتوبة كما هو موجود في الكتب المدرسية) مع المعالجة العملية للموضوع (تم تطويره من خلال العمل العملي من المختبرات ، والتجارب ، واستخدام الأدوات والمواد). عند الانتقال إلى بيئة التعلم عن بعد ، فإن تقنيات تعليم الطلاب على المبادئ الأساسية للموضوع أسهل بكثير في النقل بنجاح من الجوانب العملية الأكثر عملية.

للمساعدة في سد هذه الفجوة ، حددنا بعض الموارد التي يمكن استخدامها لتزويد الطلاب في مستوى المدرسة الثانوية أو الكلية بمشروعات عملية عملية يمكنهم تنفيذها والتي ستساعدهم على استكمال تعليمهم في مواد العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

تحتوي الموارد أدناه على مزيج من أفكار المشاريع المحتملة المختلفة ، والتي يمكن تنفيذ العديد منها من المنزل مع الحد الأدنى من الحاجة لشراء موردين أو مواد خاصة. من المحتمل أن تتطلب المشاريع الأخرى من الموارد أدناه ، خاصة تلك الموجودة على مستوى الكلية ، من الطلاب القيام ببعض الاستثمار في المواد والمكونات والمعدات التي لا توجد عادة في المنزل النموذجي. هذه مشاريع ذات مستوى أعلى والتي عادة ما يتم إنجازها في فصل دراسي لمختبر الكلية ، ربما في مجموعة تعاونية ، تحت إشراف مدرب أو مستشار.

موارد مشروع STEM لطالب المدرسة الثانوية

فيما يلي موارد العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) التي توفر أفكارًا للمشروع مناسبة لطلاب المرحلة الثانوية.

أصدقاء العلوم

يوفر موقع Science Buddies الإلكتروني مجموعة كاملة من المشاريع العلمية المختلفة المناسبة لطلاب المدارس الثانوية لاستكشاف مواضيع العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. يتيح الموقع للمستخدمين التصفية حسب الموضوع ، مثل علوم الأرض والبيئة ، أو علوم الحياة ، أو الرياضيات وعلوم الكمبيوتر ، وكذلك البحث في هذه الموضوعات لاختيار منطقة أكثر تحديدًا. على سبيل المثال ، في الهندسة ، تشمل اختيارات الموضوعات الفرعية الهندسة المدنية والكهرباء والإلكترونيات والطاقة والطاقة والهندسة البيئية وعلوم المواد والهندسة الميكانيكية والروبوتات واستكشاف الفضاء.

هناك أيضًا تصفية متاحة لاختيار مستوى الدرجة المطلوب للمشروع ، ولتضييق المشاريع بناءً على التفضيلات فيما يتعلق بمدة المشروع ، وتكلفة المشروع ، وتوافر المواد.

عندما يتم عرض مشروع معين ، يتم توفير تفاصيل إضافية مثل خلفية المشروع ، والمواد المحددة المطلوبة ، والإجراء الذي يجب اتباعه لإكمال المشروع. يوفر الموقع أيضًا أشكالًا متنوعة يمكنك تطبيقها لتخصيص المشروع ويحتوي على قسم تعليمات مع الأسئلة الشائعة.

صندوق الخلق

يحتوي موقع صندوق الإنشاء على مجموعة متنوعة من مشاريع نمط العُدة المناسبة للطالب الأصغر سنًا ، ولكن تحتوي صفحة في مدونتهم على مشاريع أكثر تقدمًا مثل تلك التي تدور حول موضوع الهندسة الميكانيكية.

ستجد هنا مزيجًا من المشاريع متفاوتة التعقيد من البسيطة إلى المعقدة. في الطرف الأدنى من مقياس التعقيد يوجد مشروع مثل بناء ذراع آلية من الورق المقوى وبعض الروابط المضغوطة. تتضمن مشاريع المستوى المتوسط ​​بناء منطاد للطقس على ارتفاعات عالية مع مسجل بيانات مدعوم من Arduino مفتوح المصدر IDE (بيئة التطوير المتكاملة) التي يتم تشغيلها من جهاز الكمبيوتر الخاص بك. في الطرف الأعلى من مقياس التعقيد ، يوجد مشروع لبناء روبوت ذاتي التوازن يتجنب العقبات ويبقى مستقيماً ومتوازناً حتى عند حمل الحمولة. تم بناء هذا المشروع أيضًا باستخدام منصة Arduino IDE.

ThoughtCo.

بالإضافة إلى تقديم محتوى قيم لتعليم الطلاب في العلوم والتكنولوجيا والرياضيات ، يحتوي موقع ThoughtCo.com أيضًا على صفحة ويب للأفكار لمشاريع معرض العلوم الهندسية. لم يتم تطوير هذه المشاريع بالكامل إلى شكل إجرائي ، وبالتالي سوف تتطلب من الطالب القيام ببعض الأبحاث المستقلة لتحديد النطاق والعملية والنهج اللازم لتحويل الفكرة إلى مشروع يمكن تنفيذه بنجاح. وبالتالي ، فهو أكثر ملاءمة لمستوى الصف الأعلى وللطلاب الذين لا يشعرون بالإحباط بسهولة من خلال الاضطرار إلى تحديد مشروعهم بدلاً من تنفيذ عملية مطورة بالفعل.

مختبر الدفع النفاث (JPL)

مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا (JPL) ، وهو مركز بحث وتطوير تموله الحكومة الفيدرالية ويديره ويديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ، ولديه سلسلة من أنشطة الفصول الدراسية والمختبرات ومجموعات المشكلات التي تغطي موضوع العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات والتي تتعلق باستكشاف الفضاء.

تسمح الفلاتر الموجودة في صفحة ويب الأنشطة للمستخدمين بالتصفية حسب نوع النشاط والتركيز على الموضوع ومستوى الدرجة وموضوعات محددة داخل نطاق الموضوع العام. تتضمن التفاصيل الخاصة بكل نشاط نظرة عامة والمواد المطلوبة وخلفية لفهم النشاط والإجراءات الواجب اتباعها.

نطاق الموضوعات واسع إلى حد ما ويشمل:

• علم الطيران
• علم الأحياء الفلكي
• الفلك
• كيمياء
• برمجة الحاسوب
• علوم الأرض والفضاء
• الكهرباء والمغناطيسية
• الديناميكا الحرارية والحرارة
• الضوء والبصريات
• الرياضيات
• العلم الفيزيائي

يعمل في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات

يحتوي موقع ويب STEM-Works على قسم للمشروع مخصص للأنشطة التي يمكن القيام بها في المنزل. هذه المشاريع العلمية موجهة نحو طلاب المدارس الثانوية والأعمار الأصغر وتشمل مشاريع تركز على الطقس القاسي والابتكارات الطبية والروبوتات والفضاء وألعاب الفيديو والروبوتات وطاقة الرياح. توفر صفحات النشاط تفاصيل إضافية حول كيفية تنفيذ المشروع أو المهمة. بعض الأنشطة افتراضية باستخدام برامج تفاعلية.

الاستكشاف

يحتوي موقع ويب Exploratorium على مجموعة متنوعة من الأنشطة لطلاب المدارس الثانوية والأطفال الصغار. تسمى المشاريع العلمية "وجبات خفيفة علمية" وهي أنشطة تم اختبارها بواسطة المعلم وتستخدم مواد غير مكلفة ومتاحة بسهولة. تشمل الموضوعات التي يتم تناولها علم الفلك وعلوم الفضاء وعلم الأحياء والكيمياء وعلوم الأرض والهندسة والتكنولوجيا والعلوم البيئية والفيزياء والرياضيات.

علم

في العلوم ، يوجد قسم للمشروعات العلمية يصل إلى مستوى الصف التاسع. تشمل موضوعات المشروع الهندسة الطبية الحيوية والكيمياء وعلم الأحياء وعلوم الطب الشرعي. تحتوي مقالاتهم الأخرى أيضًا على مقاطع فيديو تعليمية.

موارد مشروع STEM للطلاب الجامعيين

فيما يلي موارد العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) التي توفر أفكار مشاريع مناسبة لطلاب الجامعات أو طلاب المدارس الثانوية المتقدمين.

Electronicsforu.com

بالنسبة لأولئك الذين يدرسون الهندسة الكهربائية ، يحتوي موقع Electronicsforu.com على صفحة تضم 30 فكرة لمشروع هندسة كهربائية يمكن أن تساعد الطلاب في إنشاء لوحات دوائر عاملة وتطوير فهمهم للدوائر الرقمية والتناظرية.

يعرض كل مشروع وصفًا موجزًا ​​لوظيفة الدائرة أو المشكلة التي تتم معالجتها ويحتوي على رابط لصفحة المشروع التي تعرض التفاصيل الكاملة لهذا المشروع. تشمل التفاصيل الرسوم البيانية التخطيطية ، وقوائم أجزاء المكونات ، وجداول الدوائر المنطقية ، وأوصاف عمليات الدائرة ، وإرشادات التجميع ، ومخططات تخطيط المكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور القابلة للتنزيل.

بعض الأمثلة على المشاريع تشمل:

• نظام تعقب الطاقة الشمسية ثنائي المحور
• 5V DC إلى 48V DC محول لإمدادات الطاقة الوهمية
• عازلة للصوت عالية المقاومة مع JFET
• مستشعر الحريق القائم على الصمام الثنائي PIN
• زائد ناقص 5V العرض من بطارية 9V
• مفتاح ترحيل استشعار الحركة بالأشعة تحت الحمراء
• كاشف تسرب غاز البترول المسال منخفض التكلفة
• مفاتيح تبديل الطاقة الأوتوماتيكية ، عاكس الطاقة الشمسية أو المولدات
• مولد إشارة وعاكس باستخدام مؤقتات NE555
• شكلي RS232 إلى TTL إلى محول I2C

المحاكاة التفاعلية في فيت

تستضيف جامعة كولورادو في بولدر برامج المحاكاة التفاعلية من PhET ، والتي تقدم سلسلة من برامج المحاكاة التفاعلية التي تستخدم برمجة البرامج والرسومات للسماح للطلاب باستكشاف المبادئ الأساسية للعلوم والرياضيات من خلال محاكاة معملية افتراضية على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم. على سبيل المثال ، تسمح محاكاة قانون الغاز المثالي للطالب بضخ جزيئات الغاز في غرفة مغلقة ثم مراقبة التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة عند إضافة الحرارة وإزالتها أو تغيير حجم الغرفة. يمكنك أيضًا تغيير حجم جزيئات جزيئات الغاز وحساب عدد تصادمات تلك الجزيئات مع جدران الغرفة لفترة معينة.

تتوفر أكثر من 150 محاكاة لاستكشاف مجالات الموضوعات وتغطيتها ، بما في ذلك الفيزياء والكيمياء والرياضيات وعلوم الأرض وعلم الأحياء. تسمح الفلاتر للمستخدم بتضييق النتائج حسب الموضوع الفرعي ضمن مجالات المواد العامة حسب مستوى الصف ، والذي يتضمن موضوعات على مستوى الجامعة وبحسب توافق البرامج. تتطلب بعض عمليات المحاكاة جافا أو فلاش ، بينما يعمل البعض الآخر على متصفحات HTML قياسية. تتوفر أيضًا خيارات اللغة لتناسب المستخدمين من مناطق مختلفة.

تعليمات

في Instructables ، يقوم المستخدمون بتحميل المشاريع المختلفة التي أكملوها ، إلى جانب الأدلة ومقاطع الفيديو. في حين أن هناك مجموعة متنوعة من الفئات التي يتم تناولها على موقع الويب ، فإن المشاريع المتعلقة بالدوائر تتميز ببعض ما يمكن لطالب الهندسة الكهربائية تنفيذه في المنزل. بعد إنشاء حساب ، يمكن للمستخدمين تنزيل ملفات PDF وطرح أسئلة على المستخدمين الآخرين حول المشاريع. تتوفر أيضًا فصول دراسية تغطي موضوعات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، CNC ، والإلكترونيات بالإضافة إلى بعض موضوعات الاهتمام العام بما في ذلك ورشة العمل ، الخياطة ، الحرف اليدوية ، الطبخ ، التصميم ، ومشاريع للأطفال.

GeeksforGeeks

يحتوي موقع GeeksforGeeks على مشروعات ترميز مناسبة للمبرمجين على مستوى الكلية. يمكن للمستخدمين اختيار مشروع حسب البرنامج ، والذي يتضمن مشاريع C ++ و Java و Python. هناك أيضًا دورات عبر الإنترنت يمكن للطلاب المهتمين بعلوم الكمبيوتر الالتحاق بها.

Code.org

يحتوي موقع Code.org على صفحة أفكار مشروع في المنزل تقدم مجموعة متنوعة من مشاريع الترميز ، بما في ذلك تطوير صفحات الويب والألعاب ومختبر التطبيقات ومختبر الألعاب ومختبر الرموز والرسم. يمكن للطلاب الحصول على خبرة عملية في الترميز والتعلم من خلال أخذ دروس عبر الإنترنت مجانًا.

هندسة مثيرة للاهتمام

يحتوي موقع الويب الهندسي المثير للاهتمام على صفحة من 12 مشروعًا للهندسة الكهربائية ستساعد الطلاب على توسيع معرفتهم بتصميم المعدات الكهربائية والتحكم فيها وصيانتها. تم وصف المشاريع باختصار ولكنها ليست مفصلة بالكامل ، لذلك سيحتاج الطالب إلى إجراء بحث والعمل على تصميماته ، وفواتير المواد ، ثم بناء واختبار المشروع ، وهو ما يفسر سبب وضعنا هذا في STEM الأكثر تقدمًا قسم موارد المشروع.

ملخص

قدمت هذه المقالة نظرة على بعض موارد المشروع المتعلقة بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات والتي يمكن استخدامها للتعليم عن بعد لطلاب المدارس الثانوية وطلاب الجامعات. تتوفر مجموعة متنوعة من الموارد ، والتي تتراوح من المشاريع المحددة جيدًا مع المواد والإجراءات المعمول بها بالفعل إلى أفكار المشروع التي تتطلب المزيد من التفكير التصميمي الإبداعي وتطوير المشاريع.

لمعرفة المزيد حول الموضوعات المتعلقة بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ، تفضل بزيارة Thomas Insights ، حيث يمكنك العثور على مقالات حول الاتجاهات الحالية في الأعمال والصناعة بما في ذلك مبادرات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

يتعلم أكثر

استمتع بمزيد من موارد STEM المجانية من Thomas بينما نحتفل بيوم التصنيع 2020.