Manufacturing Day 2020: Recursos STEM para estudantes do ensino médio e universitários

Com a pandemia do COVID-19 forçando muitas escolas a se afastarem do ensino presencial para um ambiente de aprendizado remoto, o desafio de manter o envolvimento dos alunos assume um significado cada vez maior. Isso é especialmente verdadeiro em cursos que envolvem disciplinas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática).

Quando ministrados em um ambiente presencial tradicional, os cursos STEM combinam a educação no tratamento teórico do assunto (recolhido de material escrito encontrado em livros didáticos) com o tratamento prático do assunto (desenvolvido por meio de trabalho prático em laboratórios, experimentação, e o uso de instrumentos e materiais). Ao mudar para um ambiente de aprendizado remoto, as técnicas para educar os alunos sobre os princípios subjacentes de um assunto são muito mais fáceis de transferir com sucesso do que os aspectos práticos mais práticos.

Para ajudar a preencher essa lacuna, identificamos alguns recursos que podem ser usados ​​para fornecer aos alunos do ensino médio ou universitário projetos práticos práticos que eles podem realizar e que os ajudarão a complementar sua educação em disciplinas STEM.

Os recursos abaixo contêm uma mistura de diferentes ideias de projetos em potencial, muitas das quais podem ser executadas em casa com uma necessidade mínima de compra de fornecedores ou materiais especiais. Outros projetos dos recursos abaixo, especialmente aqueles de nível universitário, provavelmente exigirão que os alunos façam algum investimento em materiais, componentes e equipamentos que normalmente não seriam encontrados em uma casa típica. Estes são projetos de nível superior que normalmente seriam realizados em uma aula de laboratório da faculdade, possivelmente em um ambiente de grupo colaborativo, sob a orientação de um instrutor ou orientador.

Recursos do projeto STEM para alunos do ensino médio

Abaixo estão os recursos STEM que fornecem ideias de projetos adequados para alunos do ensino médio.

Amigos da ciência

O site Science Buddies oferece uma seleção completa de diferentes projetos científicos adequados para estudantes do ensino médio explorarem assuntos STEM. O site permite que os usuários filtrem por assunto, como ciências da terra e meio ambiente, ciências da vida ou matemática e ciência da computação, e também aprofundar esses assuntos para escolher uma área mais específica. Por exemplo, dentro da engenharia, as opções de subtópicos incluem engenharia civil, eletricidade e eletrônica, energia e energia, engenharia ambiental, ciência dos materiais, engenharia mecânica, robótica e exploração espacial.

Também há filtragem disponível para escolher o nível de ensino desejado para o projeto e restringir os projetos com base nas preferências em relação à duração do projeto, ao custo do projeto e à disponibilidade de materiais.

Quando um projeto específico é visualizado, são fornecidos detalhes adicionais, como um histórico do projeto, o material específico necessário e o procedimento a ser seguido para concluir o projeto. O site também oferece variações que você pode aplicar para personalizar o projeto e possui uma seção de ajuda com perguntas frequentes.

Caixa de Criação

O site da caixa de criação tem uma variedade de projetos de estilo de kit adequados para um aluno mais jovem, mas uma página em seu blog contém projetos mais avançados, como aqueles sobre engenharia mecânica.

Aqui você encontra um mix de projetos de complexidade variada, do simples ao sofisticado. Na extremidade inferior da escala de complexidade está um projeto como a construção de um braço robótico de papelão e algumas braçadeiras. Os projetos de nível intermediário incluem a construção de um balão meteorológico de alta altitude completo com registrador de dados alimentado pelo IDE de código aberto Arduino (Ambiente de Desenvolvimento Integrado) que é executado em seu computador. Na extremidade superior da escala de complexidade está um projeto para construir um robô de auto-equilíbrio que evite obstáculos e permaneça em pé e equilibrado mesmo carregando uma carga. Este projeto também é construído usando a plataforma Arduino IDE.

ThoughtCo.

Além de apresentar conteúdo valioso para educar os alunos em ciências, tecnologia e matemática, o site ThoughtCo.com também tem uma página de ideias para projetos de feiras de ciências de engenharia. Esses projetos não são totalmente desenvolvidos em forma processual e, portanto, exigirão que o aluno que os realiza faça uma pesquisa independente para definir melhor o escopo, o processo e a abordagem necessários para transformar a ideia em um projeto que possa ser executado com sucesso. É, portanto, mais adequado para um nível de ensino superior e para alunos que não se frustram facilmente por ter que definir seu projeto em vez de executar um processo já desenvolvido.

Laboratório de Propulsão a Jato (JPL)

O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, que é um centro de pesquisa e desenvolvimento financiado pelo governo federal, administrado e gerenciado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), tem uma série de atividades em sala de aula, laboratórios e conjuntos de problemas que cobrem assuntos STEM e que relacionados com a exploração espacial.

Os filtros na página da Web de atividades permitem que os usuários filtrem por tipo de atividade, foco de assunto, nível de escolaridade e tópicos específicos dentro da área de assunto geral. Os detalhes de cada atividade incluem uma visão geral, materiais necessários, antecedentes para entender a atividade e procedimentos a serem seguidos.

A gama de tópicos é bastante ampla e inclui:

• Aeronáutica
• Astrobiologia
• Astronomia
• Química
• Programação de Computadores
• Ciências da Terra e do Espaço
• Eletricidade e Magnetismo
• Calor e Termodinâmica
• Luz e óptica
• Matemática
• Ciência física

STEM-Works

O site STEM-Works tem uma seção de projetos dedicada a atividades que podem ser feitas em casa. Esses projetos de ciências são voltados para estudantes do ensino médio e idades mais jovens e incluem projetos focados em clima extremo, inovações médicas, robótica, espaço, videogames, robótica e energia eólica. As páginas de atividades fornecem detalhes adicionais sobre como executar o projeto ou tarefa. Algumas das atividades são virtuais usando software interativo.

Exploratório

O site do Exploratorium contém uma variedade de atividades para alunos do ensino médio e crianças mais novas. Os projetos de ciências são chamados de “Lanches Científicos” e são atividades testadas por professores que usam materiais baratos e prontamente disponíveis. Os tópicos abordados incluem astronomia e ciências espaciais, biologia, química, ciências da terra, engenharia e tecnologia, ciências ambientais, física e matemática.

Ciência

No Sciencing, há uma seção para projetos de ciências que vai até o nível da nona série. Os tópicos do projeto incluem engenharia biomédica, química, biologia e ciência forense. Seus outros artigos também têm vídeos instrutivos.

Recursos do projeto STEM para estudantes universitários

Abaixo estão os recursos STEM que fornecem ideias de projetos adequados para estudantes universitários ou estudantes avançados do ensino médio.

Electronicsforu.com

Para aqueles que estudam engenharia elétrica, o site electronicsforu.com tem uma página de 30 ideias de projetos de engenharia elétrica que podem ajudar os alunos a criar placas de circuito funcionais e desenvolver sua compreensão de circuitos digitais e analógicos.

Cada projeto mostra uma breve descrição da função do circuito ou do problema que está sendo abordado e contém um link para uma página do projeto que mostra todos os detalhes desse projeto. Os detalhes incluem diagramas esquemáticos, listas de peças de componentes, tabelas de circuitos lógicos, descrições de operações de circuitos, orientação de montagem e diagramas de layout de componentes e PCB para download.

Alguns exemplos dos projetos incluem:

• Sistema de rastreador solar de eixo duplo
• Conversor de 5 Vcc para 48 Vcc para fontes de alimentação fantasma
• Buffer de áudio de alta impedância com JFET
• Sensor de incêndio baseado em diodo PIN
• Mais Menos Fonte de 5V da Bateria de 9V
• Interruptor de relé de detecção de movimento infravermelho
• Detector de vazamento de GLP de baixo custo
• Rede elétrica de comutação automática, inversor solar ou gerador
• Gerador de sinal e inversor usando temporizadores NE555
• Adaptador configurável RS232 para TTL para I2C

Simulações Interativas PhET

A Universidade do Colorado em Boulder hospeda o PhET Interactive Simulations, que oferece uma série de programas de simulação interativos que utilizam programação de software e gráficos para permitir que os alunos explorem os princípios fundamentais da ciência e da matemática por meio de uma simulação de laboratório virtual em seus computadores. Por exemplo, uma simulação sobre a lei do gás ideal permite que o aluno bombeie moléculas de gás para uma câmara fechada e então observe mudanças na pressão e temperatura à medida que o calor é adicionado e removido ou o volume da câmara é alterado. Você também pode variar o tamanho das partículas das moléculas de gás e contar o número de colisões dessas moléculas com as paredes da câmara por um determinado período.

Mais de 150 simulações estão disponíveis para explorar e cobrir áreas temáticas, incluindo Física, Química, Matemática, Ciências da Terra e Biologia. Os filtros permitem que o usuário limite os resultados por subtópico dentro das áreas de assunto gerais por nível de escolaridade, que inclui tópicos de nível universitário, e por compatibilidade de software. Algumas simulações requerem Java ou Flash, enquanto outras serão executadas em navegadores HTML padrão. As opções de idioma também estão disponíveis para atender usuários de diferentes localidades.

Instructables

No Instructables, os usuários carregam diferentes projetos que concluíram, juntamente com guias e vídeos. Embora haja uma variedade de categorias cobertas no site, os projetos relacionados a circuitos apresentam alguns que um estudante de engenharia elétrica poderia implementar em casa. Depois de criar uma conta, os usuários podem baixar PDFs e fazer perguntas a outros usuários sobre os projetos. Há também aulas disponíveis que abrangem tópicos como impressão 3D, CNC e eletrônica, bem como alguns tópicos de interesse mais geral, incluindo oficina, costura, artesanato, culinária, design e projetos para crianças.

GeeksforGeeks

O site GeeksforGeeks possui projetos de codificação adequados para codificadores de nível universitário. Os usuários podem escolher um projeto por programa, que inclui projetos C++, Java e Python. Há também cursos online que os alunos interessados ​​em ciência da computação podem fazer.

Code.org

Code.org contém uma página de ideias de projetos em casa que oferece uma variedade de projetos de codificação, incluindo desenvolvimento de páginas da Web, jogos e laboratório de aplicativos, laboratório de jogos, laboratório de sprite e desenho. Os alunos podem obter experiência prática com codificação e aprender fazendo aulas on-line gratuitamente.

Engenharia interessante

O interessante site de engenharia tem uma página de 12 projetos de engenharia elétrica que ajudarão os alunos a expandir seus conhecimentos sobre projeto, controle e manutenção de equipamentos elétricos. Os projetos são descritos em breve, mas não são totalmente detalhados, então o aluno precisará realizar pesquisas e elaborar seus projetos, listas de materiais e, em seguida, construir e testar o projeto, o que explica por que o colocamos no STEM mais avançado seção de recursos do projeto.

Resumo

Este artigo forneceu uma olhada em alguns recursos de projetos relacionados a STEM que podem ser usados ​​para ensino remoto de estudantes do ensino médio e universitários. Uma variedade de recursos estão disponíveis, que vão desde projetos bem definidos com materiais e procedimentos já implementados até ideias de projetos que exigem pensamento de design e desenvolvimento de projetos mais criativos.

Para saber mais sobre tópicos relacionados a STEM, visite Thomas Insights, onde você pode encontrar artigos sobre as tendências atuais nos negócios e no setor, incluindo iniciativas STEM.

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