Ziua producției 2020: Resurse STEM pentru liceeni și studenți

Odată cu pandemia COVID-19, multe școli obligă să treacă de la predarea în persoană către un mediu de învățare la distanță, provocarea de a menține implicarea elevilor capătă o importanță sporită. Acest lucru este valabil mai ales în cursurile care implică discipline STEM (știință, tehnologie, inginerie și matematică).

Atunci când sunt predate într-un cadru tradițional în persoană, cursurile STEM combină educația în tratarea teoretică a subiectului (adunată din materialul scris așa cum se găsește în manuale) cu tratarea practică a subiectului (dezvoltat prin munca practică din laboratoare, experimentare, și utilizarea instrumentelor și materialelor). Când treceți la un mediu de învățare la distanță, tehnicile de educare a elevilor cu privire la principiile de bază ale unui subiect sunt mult mai ușor de transferat cu succes decât sunt aspectele practice mai practice.

Pentru a ajuta la completarea acestui gol, am identificat câteva resurse care pot fi folosite pentru a oferi elevilor de la liceu sau colegiu proiecte practice practice pe care le pot realiza și care îi vor ajuta să-și completeze educația în disciplinele STEM.

Resursele de mai jos conțin o combinație de idei de proiecte potențiale diferite, dintre care multe pot fi realizate de acasă cu o nevoie minimă de a achiziționa furnizori sau materiale speciale. Alte proiecte din resursele de mai jos, în special cele de la nivel de facultate, vor necesita probabil ca studenții să facă o anumită investiție în materiale, componente și echipamente care nu s-ar găsi de obicei în gospodăria tipică. Acestea sunt proiecte de nivel superior care, în mod normal, ar fi realizate într-o clasă de laborator de colegiu, eventual într-un cadru de grup colaborativ, sub îndrumarea unui instructor sau consilier.

Resurse pentru proiectul STEM pentru elevi de liceu

Mai jos sunt resurse STEM care oferă idei de proiecte potrivite pentru elevii de liceu.

Prieteni de știință

Site-ul web Science Buddies oferă o selecție completă de diferite proiecte științifice potrivite elevilor de liceu pentru a explora subiecte STEM. Site-ul permite utilizatorilor să filtreze după subiect, cum ar fi știința pământului și a mediului, știința vieții sau matematica și informatica și, de asemenea, să analizeze aceste subiecte pentru a alege un domeniu mai specific. De exemplu, în inginerie, opțiunile pentru subteme includ inginerie civilă, electricitate și electronică, energie și putere, ingineria mediului, știința materialelor, inginerie mecanică, robotică și explorarea spațiului.

Există, de asemenea, filtrare disponibilă pentru a alege nivelul de clasă dorit pentru proiect și pentru a restrânge proiectele pe baza preferințelor cu privire la durata proiectului, costul proiectului și disponibilitatea materialelor.

Când este vizualizat un anumit proiect, sunt furnizate detalii suplimentare, cum ar fi fundalul proiectului, materialul specific necesar și procedura de urmat pentru a finaliza proiectul. Site-ul oferă, de asemenea, variante pe care le puteți aplica pentru a personaliza proiectul și are o secțiune de ajutor cu întrebări frecvente.

Ladă de creație

Site-ul web de creation crate are o varietate de proiecte în stil kit potrivite pentru un student mai tânăr, dar o pagină de pe blogul lor conține proiecte mai avansate, cum ar fi cele legate de subiectul ingineriei mecanice.

Aici veți găsi o combinație de proiecte de complexitate variată, de la simplu la sofisticat. La capătul inferior al scalei de complexitate se află un proiect cum ar fi construirea unui braț robot din carton și niște legături cu fermoar. Proiectele de nivel intermediar includ construirea unui balon meteorologic la altitudine mare, complet cu data logger alimentat de Arduino open source IDE (Integrated Development Environment) care rulează de pe computer. La capătul superior al scalei de complexitate se află un proiect de construire a unui robot cu auto-echilibrare care evită obstacolele și rămâne în poziție verticală și echilibrată chiar și atunci când transportă o încărcătură. Acest proiect este construit și folosind platforma Arduino IDE.

ThoughtCo.

Pe lângă prezentarea de conținut valoros pentru educarea studenților în știință, tehnologie și matematică, site-ul ThoughtCo.com are și o pagină web cu idei pentru proiectele târgului de științe de inginerie. Aceste proiecte nu sunt complet dezvoltate în formă procedurală și, prin urmare, vor solicita studentului care le întreprinde să facă o cercetare independentă pentru a defini în continuare domeniul de aplicare, procesul și abordarea necesare pentru a transforma ideea într-un proiect care poate fi executat cu succes. Prin urmare, este mai potrivit pentru un nivel superior și pentru studenții care nu sunt ușor frustrați de a-și defini proiectul, mai degrabă decât de a executa un proces deja dezvoltat.

Laboratorul de propulsie cu reacție (JPL)

Laboratorul de propulsie cu reacție (JPL) al NASA, care este un centru de cercetare și dezvoltare finanțat federal, care este administrat și gestionat de Institutul de Tehnologie din California (Caltech), are o serie de activități în clasă, laboratoare și seturi de probleme care acoperă subiectul STEM și care se referă la explorarea spațiului.

Filtrele de pe pagina web de activități permit utilizatorilor să filtreze după tipul de activitate, subiectul focalizat, nivelul clasei și subiecte specifice din domeniul general al subiectului. Detaliile despre fiecare activitate includ o prezentare generală, materialele necesare, contextul pentru înțelegerea activității și procedurile de urmat.

Gama de subiecte este destul de largă și include:

• Aeronautică
• Astrobiologie
• Astronomie
• Chimie
• Programare pe calculator
• Știința Pământului și a Spațiului
• Electricitate și magnetism
• Căldură și termodinamică
• Lumină și optică
• Matematică
• Știință fizică

STEM-Works

Site-ul STEM-Works are o secțiune de proiecte dedicată activităților care se pot face acasă. Aceste proiecte științifice sunt destinate elevilor de liceu și vârstelor mai tinere și includ proiecte axate pe vreme extremă, inovații medicale, robotică, spațiu, jocuri video, robotică și energie eoliană. Paginile de activitate oferă detalii suplimentare despre modul de realizare a proiectului sau a sarcinii. Unele dintre activități sunt virtuale folosind software interactiv.

Exploratorium

Site-ul web Exploratorium conține o varietate de activități pentru elevii de liceu și copiii mai mici. Proiectele științifice se numesc „Snacks științifice” și sunt activități testate de profesori care folosesc materiale ieftine, ușor disponibile. Subiectele abordate includ astronomie și științe spațiale, biologie, chimie, știința pământului, inginerie și tehnologie, știința mediului, fizică și matematică.

Stiinta

Pe știință, există o secțiune pentru proiecte științifice care merge până la nivelul clasei a IX-a. Subiectele proiectului includ inginerie biomedicală, chimie, biologie și științe criminalistice. Celelalte articole ale lor au și videoclipuri cu instrucțiuni.

Resurse pentru proiecte STEM pentru studenți

Mai jos sunt resurse STEM care oferă idei de proiecte potrivite pentru studenții de colegiu sau liceeni avansați.

Electronicsforu.com

Pentru cei care studiază inginerie electrică, site-ul electronicsforu.com are o pagină cu 30 de idei de proiecte de inginerie electrică care îi pot ajuta pe studenți să creeze plăci de circuite funcționale și să-și dezvolte înțelegerea circuitelor digitale și analogice.

Fiecare proiect prezintă o scurtă descriere a funcției circuitului sau a problemei care este abordată și conține un link către o pagină de proiect care arată detaliile complete ale proiectului respectiv. Detaliile includ diagrame schematice, liste de piese componente, tabele de circuite logice, descrieri ale operațiunilor circuitelor, ghiduri de asamblare și diagrame descărcabile pentru PCB și configurația componentelor.

Câteva exemple de proiecte includ:

• Sistem de urmărire solară cu două axe
• Convertor 5V DC la 48V DC pentru surse de alimentare fantomă
• Buffer audio de înaltă impedanță cu JFET
• Senzor de incendiu pe bază de diodă PIN
• Plus minus 5V alimentare de la baterie de 9V
• Comutator releu cu senzor de mișcare în infraroșu
• Detector de scurgeri GPL ieftin
• Rețea cu comutare automată a puterii, invertor solar sau generator
• Generator de semnal și invertor folosind temporizatoarele NE555
• Adaptor configurabil RS232 la TTL la I2C

Simulari interactive PhET

Universitatea din Colorado din Boulder găzduiește PhET Interactive Simulations, care oferă o serie de programe interactive de simulare care utilizează programarea software și grafica pentru a permite studenților să exploreze principiile fundamentale ale științei și matematicii printr-o simulare virtuală de laborator pe computerele lor. De exemplu, o simulare a legii gazelor ideale permite elevului să pompeze molecule de gaz într-o cameră închisă și apoi să observe modificări de presiune și temperatură pe măsură ce căldura este adăugată și îndepărtată sau volumul camerei este modificat. De asemenea, puteți varia dimensiunea particulelor moleculelor de gaz și puteți număra numărul de ciocniri ale acelor molecule cu pereții camerei pentru o anumită perioadă.

Peste 150 de simulări sunt disponibile pentru a explora și acoperi domenii, inclusiv fizică, chimie, matematică, știința pământului și biologie. Filtrele permit utilizatorului să restrângă rezultatele după subteme în cadrul disciplinelor generale, după nivel de clasă, care include subiecte la nivel de universitate și în funcție de compatibilitatea software-ului. Unele simulări necesită Java sau Flash, în timp ce altele vor rula pe browsere HTML standard. Opțiunile de limbă sunt, de asemenea, disponibile pentru a se potrivi utilizatorilor din diferite locații.

Instructables

Pe Instructables, utilizatorii încarcă diferite proiecte pe care le-au finalizat, împreună cu ghiduri și videoclipuri. Deși există o varietate de categorii acoperite pe site, proiectele legate de circuite prezintă unele pe care un student la inginerie electrică le-ar putea implementa acasă. După crearea unui cont, utilizatorii pot descărca PDF-uri și pot pune întrebări altor utilizatori despre proiecte. Există, de asemenea, cursuri disponibile care acoperă subiecte precum imprimarea 3D, CNC și electronică, precum și câteva subiecte de interes general, inclusiv atelier, cusut, meșteșuguri, gătit, design și proiecte pentru copii.

GeeksforGeeks

Site-ul web GeeksforGeeks are proiecte de codare potrivite pentru programatorii de nivel colegiu. Utilizatorii pot alege un proiect după program, care include proiecte C++, Java și Python. Există și cursuri online pe care le pot urma studenții interesați de informatică.

Code.org

Code.org conține o pagină de idei de proiecte la domiciliu care oferă o varietate de proiecte de codare, inclusiv dezvoltarea de pagini web, jocuri și laborator de aplicații, laborator de jocuri, laborator de sprite și desen. Elevii pot obține experiență practică cu codificare și pot învăța urmând cursuri online gratuit.

Interesanta Inginerie

Interesantul site de inginerie are o pagină cu 12 proiecte de inginerie electrică care îi vor ajuta pe studenți să-și extindă cunoștințele despre proiectarea, controlul și întreținerea echipamentelor electrice. Proiectele sunt descrise pe scurt, dar nu sunt complet detaliate, astfel încât studentul va trebui să efectueze cercetări și să-și elaboreze proiectele, listele de materiale și apoi să construiască și să testeze proiectul, ceea ce explică de ce am plasat acest lucru în STEM mai avansat. secțiunea resurselor proiectului.

rezumat

Acest articol a oferit o privire asupra unor resurse de proiect legate de STEM care ar putea fi utilizate pentru școlarizarea de la distanță a studenților de liceu și de colegiu. Sunt disponibile o varietate de resurse, care variază de la proiecte bine definite, cu materiale și proceduri deja existente, până la idei de proiecte care necesită o gândire de design mai creativă și o dezvoltare a proiectelor.

Pentru a afla mai multe despre subiectele legate de STEM, vizitați Thomas Insights, unde puteți găsi articole despre tendințele actuale în afaceri și industrie, inclusiv inițiative STEM.

Aflați mai multe

Bucurați-vă de mai multe resurse STEM gratuite de la Thomas în timp ce sărbătorim Ziua producției 2020.