День производства 2020: ресурсы STEM для старшеклассников и студентов колледжей

Поскольку пандемия COVID-19 вынуждает многие школы переходить от очного обучения к среде дистанционного обучения, задача поддержания вовлеченности учащихся приобретает все большее значение. Это особенно верно для курсов, которые включают предметы STEM (наука, технология, инженерия и математика).

При обучении в традиционной очной обстановке курсы STEM сочетают в себе обучение теоретической трактовке предмета (почерпнутой из письменных материалов, найденных в учебниках) с практической трактовкой предмета (разработанной посредством практической работы в лабораториях, экспериментов, использование инструментов и материалов). При переходе к среде дистанционного обучения методы обучения студентов основным принципам предмета гораздо легче успешно перенести, чем более практические практические аспекты.

Чтобы восполнить этот пробел, мы определили некоторые ресурсы, которые можно использовать для предоставления учащимся средней школы или колледжа практических проектов, которые они могут выполнять, что поможет им дополнить свое образование по предметам STEM.

Приведенные ниже ресурсы содержат набор различных потенциальных проектных идей, многие из которых можно реализовать дома с минимальной потребностью в покупке специальных поставщиков или материалов. Другие проекты из перечисленных ниже ресурсов, особенно на уровне колледжа, скорее всего, потребуют от студентов некоторых инвестиций в материалы, компоненты и оборудование, которые обычно не встречаются в обычном домашнем хозяйстве. Это проекты более высокого уровня, которые обычно выполняются в лабораторных классах колледжа, возможно, в условиях совместной группы под руководством инструктора или консультанта.

Ресурсы проекта STEM для старшеклассников

Ниже приведены ресурсы STEM, которые предоставляют идеи проектов, подходящие для учащихся старшего школьного возраста.

Научные друзья

На веб-сайте Science Buddies представлен полный набор различных научных проектов, подходящих для старшеклассников для изучения предметов STEM. Сайт позволяет пользователям выполнять фильтрацию по предмету, например, наука о земле и окружающей среде, наука о жизни или математика и информатика, а также углубляться в эти предметы, чтобы выбрать более конкретную область. Например, в области инженерии выбор подтем включает гражданское строительство, электричество и электронику, энергетику и мощность, экологическую инженерию, материаловедение, машиностроение, робототехнику и исследование космоса.

Также доступна фильтрация для выбора уровня оценки, желаемого для проекта, и сужения проектов на основе предпочтений в отношении продолжительности проекта, стоимости проекта и наличия материалов.

При просмотре конкретного проекта предоставляются дополнительные сведения, такие как предыстория проекта, конкретные необходимые материалы и процедура, которой необходимо следовать для завершения проекта. На сайте также представлены варианты, которые вы можете применить для настройки проекта, и есть раздел справки с часто задаваемыми вопросами.

Ящик создания

На веб-сайте ящика для творчества есть множество проектов в стиле комплектов, подходящих для младших школьников, но страница в их блоге содержит более продвинутые проекты, например, связанные с машиностроением.

Здесь вы найдете микс проектов разной сложности от простых до сложных. В нижней части шкалы сложности находится такой проект, как создание робота-манипулятора из картона и нескольких стяжек. Проекты среднего уровня включают в себя создание высотного метеозонда с регистратором данных на базе интегрированной среды разработки Arduino с открытым исходным кодом, которая запускается с вашего компьютера. На верхнем уровне шкалы сложности находится проект по созданию самобалансирующегося робота, который избегает препятствий и остается вертикальным и сбалансированным даже при переноске груза. Этот проект также построен с использованием платформы Arduino IDE.

Мысль Ко.

В дополнение к представлению ценного контента для обучения студентов естественным наукам, технологиям и математике, на веб-сайте ThoughtCo.com также есть веб-страница с идеями для проектов ярмарки инженерных наук. Эти проекты не полностью переработаны в процедурную форму, и поэтому от студента, выполняющего их, потребуется провести некоторое независимое исследование для дальнейшего определения объема, процесса и подхода, необходимых для превращения идеи в проект, который может быть успешно реализован. Поэтому он больше подходит для старшеклассников и для учащихся, которых не так легко разочаровать необходимостью определять свой проект, а не выполнять уже разработанный процесс.

Лаборатория реактивного движения (JPL)

Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL), которая является финансируемым из федерального бюджета центром исследований и разработок, который администрируется и управляется Калифорнийским технологическим институтом (Калифорнийский технологический институт), имеет ряд классных занятий, лабораторий и наборов задач, которые охватывают предмет STEM и которые относятся к освоению космоса.

Фильтры на веб-странице занятий позволяют пользователям фильтровать по типу занятий, предметной направленности, уровню обучения и конкретным темам в рамках общей предметной области. Подробная информация о каждом упражнении включает обзор, необходимые материалы, справочную информацию для понимания действия и процедуры, которым необходимо следовать.

Круг тем достаточно широк и включает в себя:

• Аэронавтика
• Астробиология
• астрономия
• Химия
• Компьютерное программирование
• Наука о Земле и космосе
• Электричество и магнетизм
• Тепло и термодинамика
• Свет и оптика
• Математика
• Физическая наука

STEM-работы

На сайте STEM-Works есть раздел проектов, посвященный занятиям, которые можно выполнять дома. Эти научные проекты предназначены для старшеклассников и младшего возраста и включают проекты, посвященные экстремальным погодным условиям, медицинским инновациям, робототехнике, космосу, видеоиграм, робототехнике и энергии ветра. Страницы действий содержат дополнительные сведения о том, как выполнять проект или задачу. Некоторые виды деятельности являются виртуальными с использованием интерактивного программного обеспечения.

Эксплораториум

На веб-сайте Exploratorium представлены различные мероприятия для старшеклассников и детей младшего возраста. Научные проекты называются «Научные закуски» и представляют собой проверенные учителями задания, в которых используются недорогие и легкодоступные материалы. Охватываемые темы включают астрономию и космические науки, биологию, химию, науки о Земле, инженерию и технологии, науки об окружающей среде, физику и математику.

наука

В науке есть раздел для научных проектов, которые доходят до уровня девятого класса. Темы проекта включают биомедицинскую инженерию, химию, биологию и судебную медицину. В других их статьях также есть обучающие видео.

Ресурсы проекта STEM для студентов колледжа

Ниже приведены ресурсы STEM, которые предоставляют идеи проектов, подходящие для студентов колледжей или старшеклассников.

Electronicsforu.com

Для тех, кто изучает электротехнику, на веб-сайте electronicsforu.com есть страница с 30 идеями проектов в области электротехники, которые могут помочь учащимся создавать работающие печатные платы и развивать свое понимание цифровых и аналоговых схем.

Каждый проект показывает краткое описание функции схемы или решаемой проблемы и содержит ссылку на страницу проекта, на которой показаны все подробности этого проекта. Подробная информация включает принципиальные схемы, списки компонентов, таблицы логических схем, описания операций схем, руководство по сборке и загружаемые схемы компоновки печатных плат и компонентов.

Некоторые примеры проектов включают в себя:

• Двухосевая солнечная система слежения
• Преобразователь постоянного тока 5 В в постоянный ток 48 В для источников фантомного питания
• Высокоимпедансный звуковой буфер с JFET
• Датчик пожара на основе PIN-диода
• Плюс Минус 5В питание от 9В батареи
• Инфракрасный релейный переключатель с датчиком движения
• Недорогой детектор утечки сжиженного нефтяного газа
• Автоматическое переключение питания от сети, солнечного инвертора или генератора
• Генератор сигналов и инвертор с использованием таймеров NE555
• Конфигурируемый адаптер RS232-TTL-I2C

Интерактивное моделирование PhET

В Университете Колорадо в Боулдере проводится интерактивная симуляция PhET, которая предлагает серию интерактивных программ моделирования, в которых используется программное обеспечение и графика, чтобы студенты могли изучать фундаментальные принципы науки и математики с помощью виртуальной лабораторной симуляции на своих компьютерах. Например, моделирование закона идеального газа позволяет учащемуся закачивать молекулы газа в закрытую камеру, а затем наблюдать за изменениями давления и температуры по мере добавления и удаления тепла или изменения объема камеры. Вы также можете варьировать размер частиц молекул газа и подсчитывать количество столкновений этих молекул со стенками камеры за заданный период.

Доступно более 150 симуляций для изучения и охвата предметных областей, включая физику, химию, математику, науки о Земле и биологию. Фильтры позволяют пользователю сузить результаты по подтемам в рамках общих предметных областей, по уровню обучения, включая темы университетского уровня, и по совместимости программного обеспечения. Для некоторых симуляций требуется Java или Flash, в то время как другие будут работать в стандартных браузерах HTML. Также доступны языковые параметры для пользователей из разных регионов.

Учебники

На Instructables пользователи загружают различные проекты, которые они завершили, вместе с руководствами и видео. Хотя на веб-сайте представлено множество категорий, в проектах, связанных со схемами, есть некоторые, которые студент-электрик может реализовать дома. После создания учетной записи пользователи могут загружать PDF-файлы и задавать другим пользователям вопросы о проектах. Также доступны классы, которые охватывают такие темы, как 3D-печать, ЧПУ и электроника, а также некоторые более общие темы, включая мастер-классы, шитье, ремесла, кулинарию, дизайн и проекты для детей.

GeeksforGeeks

На веб-сайте GeeksforGeeks есть проекты по кодированию, подходящие для программистов на уровне колледжа. Пользователи могут выбирать проект по программе, включая проекты C++, Java и Python. Существуют также онлайн-курсы, которые могут пройти студенты, интересующиеся информатикой.

Code.org

Code.org содержит страницу идей для домашних проектов, которая предлагает различные проекты кодирования, включая разработку веб-страниц, игры и лабораторию приложений, игровую лабораторию, лабораторию спрайтов и рисование. Студенты могут получить практический опыт программирования и учиться, посещая онлайн-курсы бесплатно.

Интересная инженерия

На интересном инженерном веб-сайте есть страница с 12 электротехническими проектами, которые помогут студентам расширить свои знания в области проектирования, управления и обслуживания электрооборудования. Проекты описаны кратко, но не полностью детализированы, поэтому учащимся необходимо будет провести исследование и разработать свои проекты, спецификации материалов, а затем построить и протестировать проект, что объясняет, почему мы поместили его в более продвинутый STEM. раздел ресурсов проекта.

Резюме

В этой статье представлен обзор некоторых ресурсов проекта, связанных с STEM, которые можно использовать для дистанционного обучения старшеклассников и студентов колледжей. Доступны различные ресурсы, которые варьируются от четко определенных проектов с уже готовыми материалами и процедурами до проектных идей, требующих более творческого дизайнерского мышления и разработки проекта.

Чтобы узнать больше о темах, связанных с STEM, посетите сайт Thomas Insights, где вы можете найти статьи о текущих тенденциях в бизнесе и промышленности, включая инициативы STEM.

Учить больше

Наслаждайтесь дополнительными бесплатными ресурсами STEM от Томаса, когда мы отмечаем День производства 2020.