Manufacturing Day 2020: MINT-Ressourcen für Schüler und Studenten

Da die COVID-19-Pandemie viele Schulen dazu zwingt, vom Präsenzunterricht auf eine Fernlernumgebung umzustellen, gewinnt die Herausforderung, das Engagement der Schüler aufrechtzuerhalten, zunehmend an Bedeutung. Dies gilt insbesondere für Studiengänge mit MINT-Fächern (Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwissenschaften und Mathematik).

Wenn sie in einem traditionellen persönlichen Umfeld unterrichtet werden, kombinieren MINT-Kurse die Ausbildung in der theoretischen Behandlung des Fachs (aufgelesen aus schriftlichem Material, wie es in Lehrbüchern zu finden ist) mit der praktischen Behandlung des Fachs (entwickelt durch praktische Arbeit in Laboren, Experimenten, und die Verwendung von Instrumenten und Materialien). Beim Wechsel in eine Remote-Lernumgebung lassen sich die Techniken zur Vermittlung der zugrunde liegenden Prinzipien eines Fachs viel einfacher erfolgreich übertragen als die praktischeren praktischen Aspekte.

Um diese Lücke zu schließen, haben wir einige Ressourcen identifiziert, die verwendet werden können, um Schülern auf der High School- oder College-Ebene praktische praktische Projekte zur Verfügung zu stellen, die sie durchführen können, um ihre Ausbildung in MINT-Fächern zu ergänzen.

Die folgenden Ressourcen enthalten eine Mischung verschiedener potenzieller Projektideen, von denen viele von zu Hause aus durchgeführt werden können, ohne dass spezielle Lieferanten oder Materialien gekauft werden müssen. Andere Projekte aus den unten aufgeführten Ressourcen, insbesondere solche auf College-Ebene, erfordern wahrscheinlich, dass die Studenten einige Investitionen in Materialien, Komponenten und Geräte tätigen, die normalerweise nicht in einem typischen Haushalt zu finden sind. Dies sind Projekte auf höherer Ebene, die normalerweise in einer College-Laborklasse durchgeführt würden, möglicherweise in einer kollaborativen Gruppenumgebung, unter der Anleitung eines Ausbilders oder Beraters.

MINT-Projektressourcen für Gymnasiasten

Nachfolgend finden Sie MINT-Ressourcen, die Projektideen für Schüler im Sekundarschulalter bieten.

Wissenschaftsfreunde

Die Science Buddies-Website bietet eine vollständige Auswahl an verschiedenen Wissenschaftsprojekten, die für Schüler geeignet sind, MINT-Fächer zu erkunden. Auf der Website können Benutzer nach Themen filtern, z. B. Erd- und Umweltwissenschaften, Biowissenschaften oder Mathematik und Informatik, und diese Themen auch genauer untersuchen, um einen spezifischeren Bereich auszuwählen. Innerhalb des Ingenieurwesens umfassen die Auswahlmöglichkeiten für Unterthemen beispielsweise Bauingenieurwesen, Elektrizität und Elektronik, Energie und Energie, Umwelttechnik, Materialwissenschaften, Maschinenbau, Robotik und Weltraumforschung.

Es ist auch eine Filterung verfügbar, um die gewünschte Klassenstufe für das Projekt auszuwählen und Projekte basierend auf Präferenzen in Bezug auf die Dauer des Projekts, die Kosten des Projekts und die Verfügbarkeit von Materialien einzugrenzen.

Wenn ein bestimmtes Projekt angezeigt wird, werden zusätzliche Details bereitgestellt, z. B. ein Hintergrund für das Projekt, das erforderliche spezifische Material und das Verfahren zum Abschluss des Projekts. Die Website bietet auch Variationen, die Sie anwenden können, um das Projekt anzupassen, und hat einen Hilfebereich mit häufig gestellten Fragen.

Schöpfungskiste

Die Creation Crate-Website bietet eine Vielzahl von Projekten im Kit-Stil, die für jüngere Schüler geeignet sind, aber eine Seite in ihrem Blog enthält fortgeschrittenere Projekte, z. B. solche zum Thema Maschinenbau.

Hier finden Sie eine Mischung aus Projekten unterschiedlicher Komplexität von einfach bis anspruchsvoll. Am unteren Ende der Komplexitätsskala befindet sich ein Projekt wie der Bau eines Roboterarms aus Pappe und einigen Kabelbindern. Zu den Projekten auf mittlerem Niveau gehört der Bau eines Wetterballons in großer Höhe mit Datenlogger, der von der Open-Source-IDE (Integrated Development Environment) von Arduino unterstützt wird, die auf Ihrem Computer ausgeführt wird. Am oberen Ende der Komplexitätsskala steht ein Projekt zum Bau eines selbstbalancierenden Roboters, der Hindernissen ausweicht und selbst beim Tragen einer Last aufrecht und im Gleichgewicht bleibt. Dieses Projekt wird auch mit der Arduino IDE-Plattform erstellt.

ThoughtCo.

Neben wertvollen Inhalten zur Ausbildung von Studenten in Naturwissenschaften, Technik und Mathematik bietet die Website ThoughtCo.com auch eine Webseite mit Ideen für ingenieurwissenschaftliche Messeprojekte. Diese Projekte sind nicht vollständig in prozeduraler Form entwickelt und erfordern daher, dass der Student, der sie durchführt, einige unabhängige Recherchen anstellt, um den Umfang, den Prozess und den Ansatz weiter zu definieren, die erforderlich sind, um die Idee in ein Projekt zu verwandeln, das erfolgreich ausgeführt werden kann. Es ist daher eher für höhere Klassenstufen und für Schüler geeignet, die nicht so schnell frustriert sind, wenn sie ihr Projekt definieren müssen, anstatt einen bereits entwickelten Prozess auszuführen.

Jet Propulsion Laboratory (JPL)

Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, ein staatlich finanziertes Forschungs- und Entwicklungszentrum, das vom California Institute of Technology (Caltech) verwaltet und verwaltet wird, verfügt über eine Reihe von Unterrichtsaktivitäten, Labors und Problemstellungen, die MINT-Fächer abdecken und welche beziehen sich auf die Weltraumforschung.

Filter auf der Aktivitäten-Webseite ermöglichen es Benutzern, nach Aktivitätstyp, Fachschwerpunkt, Klassenstufe und bestimmten Themen innerhalb des allgemeinen Fachbereichs zu filtern. Details zu jeder Aktivität umfassen einen Überblick, benötigte Materialien, Hintergrundinformationen zum Verständnis der Aktivität und zu befolgende Verfahren.

Das Themenspektrum ist ziemlich breit und umfasst:

• Luftfahrt
• Astrobiologie
• Astronomie
• Chemie
• Computerprogrammierung
• Erd- und Weltraumwissenschaft
• Elektrizität & Magnetismus
• Wärme & Thermodynamik
• Licht & Optik
• Mathematik
• Physikalische Wissenschaft

MINT-Arbeiten

Die STEM-Works-Website hat einen Projektbereich, der Aktivitäten gewidmet ist, die zu Hause durchgeführt werden können. Diese Wissenschaftsprojekte richten sich an Gymnasiasten und jüngere Altersgruppen und umfassen Projekte, die sich auf extremes Wetter, medizinische Innovationen, Robotik, Weltraum, Videospiele, Robotik und Windenergie konzentrieren. Aktivitätsseiten bieten zusätzliche Details zur Durchführung des Projekts oder der Aufgabe. Einige der Aktivitäten sind virtuell mit interaktiver Software.

Exploratorium

Die Website des Exploratoriums enthält eine Vielzahl von Aktivitäten für Schüler und jüngere Kinder. Die Wissenschaftsprojekte heißen „Science Snacks“ und sind von Lehrern getestete Aktivitäten, bei denen kostengünstige, leicht verfügbare Materialien verwendet werden. Die behandelten Themen umfassen Astronomie und Weltraumwissenschaften, Biologie, Chemie, Geowissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Technologie, Umweltwissenschaften, Physik und Mathematik.

Wissenschaft

In Naturwissenschaften gibt es einen Abschnitt für naturwissenschaftliche Projekte, der bis zur neunten Klasse reicht. Die Projektthemen umfassen Biomedizintechnik, Chemie, Biologie und Forensik. Ihre anderen Artikel haben auch Lehrvideos.

STEM-Projektressourcen für College-Studenten

Nachfolgend finden Sie STEM-Ressourcen, die Projektideen bieten, die für College-Studenten oder fortgeschrittene High-School-Studenten geeignet sind.

Elektronikforu.com

Für diejenigen, die Elektrotechnik studieren, bietet die Website electronicsforu.com eine Seite mit 30 Projektideen für Elektrotechnik, die den Schülern helfen können, funktionierende Leiterplatten zu erstellen und ihr Verständnis für digitale und analoge Schaltungen zu entwickeln.

Jedes Projekt zeigt eine kurze Beschreibung der Funktion der Schaltung oder des Problems, das behandelt wird, und enthält einen Link zu einer Projektseite, die die vollständigen Details dieses Projekts zeigt. Die Details umfassen schematische Diagramme, Komponententeilelisten, Logikschaltungstabellen, Beschreibungen der Schaltungsoperationen, Montageanleitungen und herunterladbare PCB- und Komponentenlayoutdiagramme.

Einige Beispiele für Projekte sind:

• Zweiachsiges Solar-Tracker-System
• 5-V-DC-zu-48-V-DC-Konverter für Phantomspeisungen
• Hochohmiger Audiopuffer mit JFET
• Brandmelder auf PIN-Diodenbasis
• Plus-Minus-5-V-Versorgung von einer 9-V-Batterie
• Infrarot-Bewegungssensor-Relaisschalter
• Kostengünstiger Flüssiggas-Lecksucher
• Auto Power Switching Netz, Solarwechselrichter oder Generator
• Signalgenerator und Wechselrichter mit NE555-Timern
• Konfigurierbarer RS232-zu-TTL-zu-I2C-Adapter

PhET Interaktive Simulationen

Die University of Colorado in Boulder veranstaltet PhET Interactive Simulations, das eine Reihe von interaktiven Simulationsprogrammen anbietet, die Softwareprogrammierung und Grafiken verwenden, um es Studenten zu ermöglichen, grundlegende Prinzipien der Wissenschaft und Mathematik durch eine virtuelle Laborsimulation auf ihren Computern zu erforschen. Beispielsweise ermöglicht eine Simulation des idealen Gasgesetzes dem Schüler, Gasmoleküle in eine geschlossene Kammer zu pumpen und dann Druck- und Temperaturänderungen zu beobachten, wenn Wärme zugeführt und entfernt oder das Volumen der Kammer verändert wird. Sie können auch die Partikelgröße der Gasmoleküle variieren und die Anzahl der Kollisionen dieser Moleküle mit den Kammerwänden für einen bestimmten Zeitraum zählen.

Über 150 Simulationen stehen zur Verfügung, um Themenbereiche wie Physik, Chemie, Mathematik, Geowissenschaften und Biologie zu erkunden und abzudecken. Filter ermöglichen es dem Benutzer, die Ergebnisse nach Unterthemen innerhalb der allgemeinen Fachgebiete nach Klassenstufe, einschließlich Themen auf Universitätsebene, und nach Softwarekompatibilität einzugrenzen. Einige Simulationen erfordern Java oder Flash, während andere auf Standard-HTML-Browsern laufen. Sprachoptionen sind ebenfalls verfügbar, um Benutzern aus verschiedenen Gebietsschemas gerecht zu werden.

Anleitungen

Auf Instructables laden Benutzer verschiedene Projekte hoch, die sie abgeschlossen haben, zusammen mit Anleitungen und Videos. Während auf der Website eine Vielzahl von Kategorien abgedeckt werden, enthalten die schaltungsbezogenen Projekte einige, die ein Student der Elektrotechnik zu Hause implementieren könnte. Nach der Erstellung eines Kontos können Benutzer PDFs herunterladen und anderen Benutzern Fragen zu den Projekten stellen. Es gibt auch Kurse, die Themen wie 3D-Druck, CNC und Elektronik sowie einige allgemeinere Themen wie Workshops, Nähen, Basteln, Kochen, Design und Projekte für Kinder abdecken.

GeeksfürGeeks

Die GeeksforGeeks-Website bietet Programmierprojekte, die für Programmierer auf College-Niveau geeignet sind. Benutzer können ein Projekt nach Programm auswählen, das C++-, Java- und Python-Projekte umfasst. Es gibt auch Online-Kurse, die Studierende mit Interesse an Informatik belegen können.

Code.org

Code.org enthält eine Projektideenseite für zu Hause, die eine Vielzahl von Codierungsprojekten anbietet, darunter Webseitenentwicklung, Spiele- und App-Labor, Spiellabor, Sprite-Labor und Zeichnen. Die Schüler können praktische Erfahrungen mit dem Programmieren sammeln und lernen, indem sie kostenlos an Online-Kursen teilnehmen.

Interessante Technik

Die interessante Engineering-Website hat eine Seite mit 12 elektrotechnischen Projekten, die den Schülern helfen, ihr Wissen über die Konstruktion, Steuerung und Wartung elektrischer Geräte zu erweitern. Die Projekte werden kurz beschrieben, sind jedoch nicht vollständig detailliert, sodass die Schüler Recherchen durchführen und ihre Entwürfe und Stücklisten ausarbeiten und dann das Projekt erstellen und testen müssen, was erklärt, warum wir dies in den fortgeschritteneren MINT-Bereich eingeordnet haben Abschnitt Projektressourcen.

Zusammenfassung

Dieser Artikel gab einen Einblick in einige STEM-bezogene Projektressourcen, die für den Fernunterricht von Schülern und Studenten im Fernstudium verwendet werden könnten. Es steht eine Vielzahl von Ressourcen zur Verfügung, die von klar definierten Projekten mit bereits vorhandenen Materialien und Verfahren bis hin zu Projektideen reichen, die kreativeres Designdenken und Projektentwicklung erfordern.

Um mehr über MINT-bezogene Themen zu erfahren, besuchen Sie Thomas Insights, wo Sie Artikel über aktuelle Trends in Wirtschaft und Industrie finden, einschließlich MINT-Initiativen.

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