10 STEM -Projekte für Grundschüler mit einem 3D -Drucker

3D-Druck gibt Grundschülern eine großartige Möglichkeit, MINT-Konzepte zu erlernen durch praktische Aktivitäten. Diese 10 Projekte bieten Schülern die Möglichkeit, Konzepte zu betrachten und auszuprobieren, die sonst zu abstrakt oder zu schwierig sein könnten. Ihre Schüler können Zahnräder herstellen und testen, Brücken bauen und deren Festigkeit berechnen oder eigene Sternbildbetrachter erstellen. Jedes Projekt verknüpft lose Stränge aus Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik auf eine Weise, die für Grundschüler verständlich und unterhaltsam ist.

Projekt 1: Drehende Zahnräder!

Dieses Projekt führt die Schüler durch experimentelle Manipulation von Zahnrädern in grundlegende mechanische Konzepte ein. Die Schüler lernen, wie Zahnräder bei der Bewegungsübertragung, der Geschwindigkeitsänderung und der Entwicklung mechanischer Vorteile zusammenarbeiten. Sie erlernen mathematische Fähigkeiten, mechanische Montagefähigkeiten und Problemlösungsfähigkeiten durch die Messung der Zähne an die Zahnräder und die Untersuchung verschiedener Gangkombinationen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Verständnis von Übersetzungsverhältnissen und mechanischen Vorteilen • Üben mathematischer Fähigkeiten durch Zählen und Berechnen von Verhältnissen • Entwicklung des räumlichen Vorstellungsvermögens durch den Zusammenbau von Getriebesystemen • Erlernen der Grundprinzipien einfacher Maschinen	• Beginnen Sie mit kleineren Gängen, um die Druckzeit zu verkürzen • Prüfen Sie vor dem Drucken, ob das Modell Stützmaterial benötigt • Drucken Sie zuerst ein Testzahnrad, um die richtige Zahnausrichtung sicherzustellen • PLA-Filament eignet sich am besten für den Einsatz im Klassenzimmer • Laden Sie vorgefertigte Stirnradmodelle herunter, um Zeit zu sparen

Das Zahnradprojekt eignet sich gut als Einstieg in den 3D-Druck im Unterricht, da es einfache Designs mit klaren mechanischen Prinzipien kombiniert. Schüler können mit einfachen Zwei-Zahnrad-Systemen beginnen und mit zunehmenden Fähigkeiten schrittweise zu komplexeren Konstruktionen übergehen.

Projekt 2: Geometrische Körper

Dieses Projekt hilft Studierenden 3D-Formen erkunden greifbar. Schüler können verschiedene geometrische Körper in die Hand nehmen und untersuchen, wodurch abstrakte mathematische Konzepte greifbarer werden. Die praktische Erfahrung mit Würfeln, Kugeln, Pyramiden und anderen Formen stärkt ihr Verständnis von Geometrie und räumlichen Zusammenhängen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Direkte Interaktion mit geometrischen 3D-Formen • Üben Sie das Messen und Berechnen von Volumen • Lernen, Flächen, Kanten und Scheitelpunkte zu erkennen • Entwicklung räumlicher Visualisierungsfähigkeiten • Erfahrung mit Formklassifizierung und Eigenschaften	• Verwenden Sie unterschiedliche Farben, um die Formen besser unterscheiden zu können • Experimentieren Sie mit Füllprozentsätzen, um unterschiedliche Gewichte zu erzeugen • Erwägen Sie den Druck von Hohlformen, um Material zu sparen • PLA-Filament in mehreren Farben funktioniert gut • Laden Sie fertige geometrische Volumenmodelle für Konsistenz herunter

Durch diese praktische Erkundung gelangen die Schüler ganz natürlich von der einfachen Formerkennung zu komplexeren geometrischen Konzepten. Die physischen Modelle erleichtern das Verständnis wie 2D-Formen kombiniert werden, um 3D-Objekte zu erstellen.

Projekt 3: Pflanzenzellmodell

Dieses Projekt verwandelt mikroskopische Zellstrukturen in sichtbare, greifbare Modelle, die Schüler erforschen können. Durch die Erstellung und Montage eigener Pflanzenzellmodelle lernen die Schüler verschiedene Organellen und ihre Funktionen kennen. Die 3D-gedruckten Komponenten helfen den Schülern, das Zusammenspiel verschiedener Zellbestandteile zu visualisieren.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Erkennen von Zellorganellen und deren Funktionen • Verständnis der Zellstruktur und -organisation • Vergleich zwischen Pflanzen- und Tierzellen • Entwicklung von Modellbaufähigkeiten • Übung mit wissenschaftlicher Kennzeichnung und Identifizierung	• Drucken Sie Organellen in verschiedenen Farben zur einfachen Identifizierung • Verwenden Sie für die Zellwandbasis möglichst transparentes Material • Achten Sie auf die relativen Größen der Organellen • Halten Sie die Organellenformen einfach, aber erkennbar • Berücksichtigen Sie beim Drucken kleiner Komponenten die Haltbarkeit

Das physikalische Zellmodell dient den Studierenden während ihres gesamten Biologiestudiums als Referenzpunkt. Sie können ihre Modelle erweitern oder modifizieren, wenn sie komplexere Zellkonzepte erlernen.

Projekt 4: Fossilien-Ausgrabungsstätte

Dieses Projekt verbindet Geowissenschaften mit praktischer Entdeckungsarbeit, indem Schüler ihre eigenen Fossilienausgrabungsstätten erstellen und erkunden. Sie lernen etwas über Fossilienbildung, geologische Schichten und prähistorisches Leben und üben gleichzeitig wissenschaftliche Ausgrabungstechniken. Das Projekt macht abstrakte Konzepte der Erdgeschichte zu einem greifbaren, interaktiven Erlebnis.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Verständnis von Fossilisationsprozessen • Kenntnisse über geologische Schichten und Zeiträume • Praxis mit wissenschaftlichen Ausgrabungsmethoden • Erkennung verschiedener Fossilienarten • Erfahrung mit archäologischer Dokumentation	• Verwenden Sie Filament in Erdtönen für ein realistisches Fossilienbild • Drucken Sie Fossilien mit mittlerer Füllung für Haltbarkeit • Erstellen Sie detaillierte, aber robuste Fossilienrepliken • Drucken Sie zusätzliche Fossilien, um alle zu ersetzen, die zerbrechen • Machen Sie Fossilien groß genug, damit Grundschüler sie anfassen können

Der Aufbau der Ausgrabungsstätte ermöglicht es den Schülern, als Paläontologen zu agieren und gleichzeitig wichtige wissenschaftliche Konzepte zu erlernen. Sie verknüpfen die freigelegten physischen Beweise mit umfassenderen Erkenntnissen über die Erdgeschichte und das prähistorische Leben.

Projekt 5: Brückendesign

der weiße Turm gedruckt von @dylanlock_ QIDI X-MAX

Dieses Projekt vermittelt Schülern durch praxisnahen Brückenbau und -test das Baustatik-Konzept. Sie lernen, wie sich unterschiedliche Konstruktionen und Kräfte auf die Brückenfestigkeit auswirken und entwickeln gleichzeitig Problemlösungskompetenzen. Das Projekt macht abstrakte physikalische Konzepte greifbar, während die Schüler ihre Brückenentwürfe testen und verbessern.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Erkennen von Kräften in Strukturen • Erfahrung mit wissenschaftlichen Testmethoden • Entwicklung von Fähigkeiten zur Designverbesserung • Üben Sie mit Messung und Datenaufzeichnung	• Verwenden Sie PLA oder PETG-Filament für stärkere Bauteile • Drucken Sie Balken mit auf die Länge ausgerichteten Schichten für maximale Festigkeit • Erstellen Sie mehrere Sätze von Brückenteilen zum Vergleich • Testen Sie den Druck kleiner Komponenten, bevor Sie die Brückenteile fertigstellen • Achten Sie auf Verbindungspunkte zwischen den Teilen

Der Brückentest zeigt den Schülern, wie Ingenieurprinzipien in realen Bauwerken funktionieren. Jeder Test hilft ihnen zu verstehen, warum bestimmte Konstruktionen stabiler sind als andere.

Projekt 6: Messwerkzeuge

Dieses Projekt vermittelt den Schülern das Messen durch die Entwicklung und Herstellung eigener Messwerkzeuge. Die Schüler lernen den Umgang mit CAD-Software und entwickeln praktische Werkzeuge wie Lineale, Winkelmesser oder Volumenmaße.Das Projekt verbindet Messkonzepte mit Werkzeugdesign und hilft den Schülern, Präzision und Genauigkeit zu verstehen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Erfahrung mit grundlegender CAD-Software • Üben Sie mit Präzision und Kalibrierung • Entwicklung von Fähigkeiten im Werkzeugdesign • Lernen durch die Erstellung praktischer Instrumente	• Für genaue Messungen müssen die Druckeinstellungen präzise sein • Testdrucke sind zur Überprüfung der Abmessungen unerlässlich • Fügen Sie klare Maßmarkierungen in das Design ein • Verwenden Sie hochwertiges PLA-Filament für Stabilität • Stellen Sie vor dem Start eine Druckerkalibrierung sicher

Das Messwerkzeugprojekt vermittelt Schülern sowohl die technischen als auch die praktischen Aspekte des Messens. Sie erlernen Konstruktionsprinzipien und entwickeln gleichzeitig Instrumente, die sie in anderen Unterrichtsaktivitäten einsetzen können.

Projekt 7: 3D-Puzzles

Dieses Projekt verbindet räumliches Denken mit technischem Design, indem die Schüler ihre eigenen 3D-Puzzles erstellen. Sie lernen ineinandergreifende Mechanismen kennen und entwickeln gleichzeitig Problemlösungsfähigkeiten. Das Projekt fordert sie heraus, darüber nachzudenken, wie Formen zusammenpassen und wie Teile so gestaltet werden können, dass sie richtig verbunden werden.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Entwicklung räumlicher Vorstellungsfähigkeiten • Praxis mit technischen Konstruktionsprinzipien • Verständnis von Formbeziehungen • Erfahrung mit mechanischer Passung und Toleranz • Verbesserung der Problemlösungsfähigkeiten	• Drucken Sie Teststücke, um die Passform zu überprüfen und Toleranz • Verwenden Sie unterschiedliche Farben, um das Erlernen der Montage zu erleichtern • Stellen Sie genaue Abmessungen für eine ordnungsgemäße Verriegelung sicher • Berücksichtigen Sie beim Entwerfen von Verbindungen die Grenzen der Druckergenauigkeit • Drucken Sie zusätzliche Teile, um eventuell kaputte Teile zu ersetzen

Der Puzzle-Entwurfsprozess vermittelt den Schülern sowohl geometrische Prinzipien als auch praktische technische Aspekte. Jedes Puzzle stellt ihre Designfähigkeiten und ihr Verständnis räumlicher Zusammenhänge auf die Probe.

Projekt 8: Sternbildbetrachter

Dieses Projekt verbindet Astronomie mit einfacher Optik. Schüler entwickeln Werkzeuge zur Beobachtung von Sternenmustern. Sie lernen etwas über Sternbilder und Himmelsnavigation und bauen gleichzeitig ein Gerät zur Projektion von Sternenmustern. Das Projekt trägt dazu bei, astronomische Konzepte im Unterricht anschaulich und spannend zu vermitteln.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Kenntnisse der grundlegenden Konzepte der Astronomie • Erfahrung mit optischer Projektion • Verbindung zwischen Sternen und Navigation • Lernen über die Beobachtung des Nachthimmels	• Verwenden Sie dunkles Filament für den Viewer-Körper • Druck mit Schlitzen für austauschbare Muster • Erwägen Sie durchscheinendes Material für Sternmuster • Testen Sie die Lichtdurchlässigkeit vor der vollständigen Produktion • Stellen Sie sicher, dass die Komponenten richtig passen

Der Sternbildbetrachter bietet Schülern eine praktische Möglichkeit, Astronomie zu studieren. Sie können verschiedene Sternenmuster erkunden und erfahren, wie diese Muster die Menschen im Laufe der Geschichte geleitet haben.

Projekt 9: Topografische Karten

Dieses Projekt hilft Schülern, Geographie und Landschaftsformen anhand von 3D-gedruckten Geländemodellen zu verstehen. Sie lernen, wie Karten Höhen- und Geländemerkmale darstellen, während sie verschiedene Landschaften erkunden. Das Projekt verwandelt flache Karten in taktile Modelle, die geografische Konzepte leichter verständlich machen.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Üben Sie Ihre Kartenlesefähigkeiten • Erkennung von Geländemerkmalen • Erfahrung mit topografischer Darstellung • Entwicklung räumlicher Denkfähigkeiten	• Verwenden Sie unterschiedliche Farben für Höhenebenen • Passen Sie die Ebenenhöhe an, um Höhenänderungen anzuzeigen • Berücksichtigen Sie Größe und Maßstab für die Detailsichtbarkeit • Testen Sie zunächst kleine Abschnitte • Drucken Sie mit ausreichend Füllung für eine lange Haltbarkeit

Die physischen Geländemodelle helfen Schülern, 2D-Kartensymbole mit realen Landschaftsmerkmalen zu verknüpfen. Schüler können geografische Formationen berühren und erkunden und gleichzeitig lernen, wie Karten die reale Welt darstellen.

Projekt 10: Mechanischer Schlüsselanhänger

Dieses Projekt verbindet Ingenieurskunst mit persönlichem Design. Schüler gestalten Schlüsselanhänger mit beweglichen Zahnradmechanismen. Sie wenden ihr Wissen über Zahnräder an, um einen funktionalen, personalisierten Gegenstand herzustellen. Das Projekt führt in das Produktdesign ein und vertieft mechanische Konzepte durch eine praktische Anwendung.

Wichtige Lernvorteile	Wichtige Hinweise zum 3D-Druck
• Anwendung der Getriebemechanik • Übung im Produktdesign • Erfahrung mit Personalisierung • Verständnis für bewegliche Teile • Entwicklung von Designfähigkeiten	• Verwenden Sie kontrastierende Farben für Zahnräder und Basis • Drucken Sie kleine Testzahnräder, um die Passform zu überprüfen • Sorgen Sie für ausreichend Abstand zu beweglichen Teilen • Schaffen Sie dauerhafte Verbindungspunkte • Berücksichtigen Sie Größenbeschränkungen für die praktische Anwendbarkeit am Schlüsselbund

In diesem praxisorientierten Projekt können Schüler etwas Persönliches schaffen und gleichzeitig ihr Ingenieurwissen anwenden. Sie lernen sowohl funktionales Design als auch ästhetische Aspekte kennen und gestalten gleichzeitig etwas Nützliches.

Machen Sie MINT-Lernen mit 3D-Druck real!

Diese 10 Projekte machen MINT-Lernen real und praxisnah für Grundschüler durch 3D-DruckAlle Projekte ermöglichen es Lehrkräften, Schülern anspruchsvolle Konzepte zugänglich zu machen, indem sie reale Objekte entwerfen und testen. Lehrkräfte können Projekte auswählen, die zu den Bedürfnissen ihrer Klasse passen, und diese an den Lernfortschritt der Schüler anpassen. Mit den richtigen Anleitungen und Druckanleitungen bieten diese Projekte eine solide Grundlage für Integration des 3D-Drucks in ihren MINT-Lehrplan.