День производства 2020:ресурсы STEM для старшеклассников и студентов

В связи с пандемией COVID-19, вынуждающей многие школы переходить от очного обучения к среде удаленного обучения , проблема поддержания вовлеченности студентов приобретает все большее значение. Это особенно верно в отношении курсов, включающих предметы STEM (наука, технология, инженерия и математика).

При традиционном очном обучении курсы STEM объединяют обучение с теоретическим подходом к предмету ( взяты из письменных материалов, как в учебниках) с практическим рассмотрением предмета (разработанным путем практической работы в лабораториях, экспериментов и использования инструментов и материалов). При переходе на удаленную среду обучения методы обучения студентов основным принципам предмета гораздо легче передать, чем более практические аспекты.

Чтобы восполнить этот пробел, мы определили некоторые ресурсы, которые могут быть использованы для предоставления учащимся средней школы или на уровне колледжа с практическими проектами, которые они могут выполнять, которые помогут им дополнить свое образование по предметам STEM.

Ресурсы, представленные ниже, содержат сочетание различных потенциальных проектных идей, многие из которых можно реализовать дома с помощью минимальная необходимость в закупке специальных поставщиков или материалов. Другие проекты из источников ниже, особенно на уровне колледжа, вероятно, потребуют от студентов вложений в материалы, компоненты и оборудование, которые обычно не встречаются в типичном домашнем хозяйстве. Это проекты более высокого уровня, которые обычно выполняются в лабораторных условиях в колледже, возможно, в условиях совместной группы под руководством инструктора или консультанта.

Ресурсы по проекту STEM для учащихся старших классов

Ниже приведены ресурсы STEM, в которых представлены идеи проектов, подходящие для учащихся старших классов.

Друзья науки

На веб-сайте Science Buddies представлен полный набор различных научных проектов, подходящих для старшеклассников для изучения предметов STEM. Сайт позволяет пользователям фильтровать по предметам, таким как науки о Земле и окружающей среде, науки о жизни или математика и информатика, а также углубляться в эти предметы, чтобы выбрать более конкретную область. Например, в инженерном деле подтемы включают гражданское строительство, электричество и электронику, энергетику и энергетику, экологическую инженерию, материаловедение, машиностроение, робототехнику и освоение космоса.

Также доступна фильтрация, позволяющая выбрать желаемый уровень оценки для проекта и сузить проекты на основе предпочтений в отношении продолжительности проекта, стоимости проекта и доступности 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 есть варианты, которые вы можете применить для настройки проекта, и раздел справки с часто задаваемыми вопросами.

Ящик для создания

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

Здесь вы найдете множество проектов разной сложности, от простых до сложных. На нижнем уровне шкалы сложности находится такой проект, как создание роботизированной руки из картона и некоторых застежек-молний. Проекты среднего уровня включают создание высотного метеозонда с регистратором данных, работающим на базе IDE с открытым исходным кодом Arduino (интегрированная среда разработки), которая запускается с вашего компьютера. На верхнем уровне шкалы сложности находится проект по созданию самобалансирующегося робота, который избегает препятствий и остается в вертикальном положении и уравновешивается даже при переноске груза. Этот проект также построен с использованием платформы Arduino IDE.

ThoughtCo.

Помимо представления 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 доведены до процедурной формы, и поэтому от учащегося, 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. Следовательно, он больше подходит для старших классов и для студентов, которых не так легко расстраивать из-за необходимости определять свой проект, а не выполнять уже разработанный процесс.

Лаборатория реактивного движения (JPL)

Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL), которая является финансируемым из федерального бюджета научно-исследовательским центром, который администрируется и управляется Калифорнийским технологическим институтом (Caltech), 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 выполнять фильтрацию по типу занятий, предметной направленности, уровню обучения и конкретным темам в рамках общей предметной области. Подробная информация о каждом мероприятии включает в себя обзор, необходимые материалы, базовую информацию для понимания упражнения и процедуры, которым необходимо следовать.

Диапазон тем довольно широк и включает:

• Аэронавтика
• Астробиология
• Астрономия
• Химия
• Компьютерное программирование
• Наука о Земле и космосе
• Электричество и магнетизм
• Тепло и термодинамика
• Свет и оптика
• Математика
• Физические науки

STEM-Работы

На веб-сайте STEM-Works есть раздел проектов, посвященный деятельности, которую можно выполнять дома. Эти научные проекты предназначены для учащихся старших классов и младшего возраста и включают проекты, посвященные экстремальным погодным условиям, медицинским инновациям, робототехнике, космосу, видеоиграм, робототехнике и ветроэнергетике. Страницы действий предоставляют дополнительную информацию о том, как выполнить проект или задачу. Некоторые виды деятельности являются виртуальными с использованием интерактивного программного обеспечения.

Эксплораториум

Сайт Exploratorium содержит множество мероприятий для старшеклассников и детей младшего возраста. Научные проекты называются «Научные закуски» и представляют собой упражнения, проверенные учителями, в которых используются недорогие и легкодоступные материалы. Обсуждаемые темы включают астрономию и космические науки, биологию, химию, науки о Земле, инженерное дело и технологии, науку об окружающей среде, физику и математику.

Наука

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

Ресурсы по проектам STEM для студентов колледжа

Ниже приведены ресурсы STEM, в которых представлены идеи проектов, подходящие для студентов колледжей и старшеклассников.

Electronicsforu.com

Для тех, кто изучает электротехнику, на сайте electronicsforu.com есть страница с 30 идеями электротехнических проектов, которые могут помочь студентам создавать работающие печатные платы и развивать свои представления о цифровых и аналоговых схемах.

Каждый проект содержит 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 схемы, руководство по сборке и загружаемые схемы печатных плат и компоновки компонентов.

Некоторые примеры проектов включают:

• Двухосная солнечная система отслеживания
• Преобразователь постоянного тока с 5 В в 48 В для фантомных источников питания
• Аудиобуфер с высоким сопротивлением на JFET
• Датчик пожара на основе ПИН-диода
• Питание плюс минус 5 В от батареи 9 В
• Релейный переключатель с инфракрасным датчиком движения
• Недорогой детектор утечки сжиженного нефтяного газа
• Автоматическое переключение мощности сети, солнечного инвертора или генератора
• Генератор сигналов и инвертор с использованием таймеров NE555
• Настраиваемый адаптер RS232 - TTL - I2C

Интерактивное моделирование PhET

Университет Колорадо в Боулдере проводит интерактивное моделирование PhET, предлагающее серию программ интерактивного моделирования, в которых используется программное обеспечение и графика, чтобы студенты могли изучать фундаментальные принципы естествознания и математики с помощью виртуального лабораторного моделирования на своих компьютерах. Например, моделирование закона идеального газа позволяет студенту 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 изменять размер частиц молекул газа и подсчитывать количество столкновений этих молекул со стенками камеры за заданный период.

Доступно более 150 симуляторов для изучения и охвата предметных областей, в том числе физики, химии, математики, наук о Земле и биологии. Фильтры позволяют пользователю сузить результаты по подтемам в общих предметных областях по уровню обучения, который включает темы университетского уровня, а также по совместимости программного обеспечения. Для некоторых симуляций требуется Java или Flash, тогда как другие будут выполняться в стандартных браузерах HTML. Также доступны языковые опции для пользователей из разных стран.

Инструкции

В Instructables пользователи загружают различные завершенные проекты, а также руководства и видео. Несмотря на то, что на веб-сайте представлены различные категории, в проектах, связанных со схемами, есть некоторые, которые студент-электротехник мог бы реализовать дома. После создания учетной записи пользователи могут загружать PDF-файлы и задавать другим пользователям вопросы о проектах. Доступны также классы, охватывающие такие темы, как 3D-печать, ЧПУ и электроника, а также некоторые более общие темы, включая мастерские, шитье, ремесло, кулинарию, дизайн и проекты для детей.

GeeksforGeeks

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

Code.org

Code.org содержит страницу идей 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 на бесплатных онлайн-курсах.

Интересная инженерия

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

Резюме

В этой статье были рассмотрены некоторые ресурсы по проектам STEM, которые можно использовать для дистанционного обучения старшеклассников и студентов колледжей. Доступны разнообразные ресурсы, от четко определенных проектов с уже имеющимися материалами и процедурами до проектных идей, требующих более творческого дизайнерского мышления и разработки проектов.

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

Подробнее

Наслаждайтесь дополнительными бесплатными ресурсами по STEM от Thomas, когда мы отмечаем День производства 2020 года.