3Dプリンターを使った小学生向けSTEMプロジェクト10選

3Dプリンティングは、小学生にハンズオンの活動を通じてSTEMの概念を学ぶ素晴らしい方法を提供します。これら10のプロジェクトは、抽象的または難しすぎる概念を、子どもたちが実際に見て触れて理解できる機会を与えます。生徒たちはギアを作ってテストしたり、橋を組み立てて強度を計算したり、自分自身の星座ビューアを作成したりできます。各プロジェクトは、科学・技術・工学・数学の要素を無理なく楽しく組み合わせ、小学生にとって理解しやすく魅力的にしています。

プロジェクト1：回転するギア！

このプロジェクトでは、ギアを操作しながら基本的な機械概念を学びます。ギアが運動を伝達する仕組み、スピードを変える仕組み、機械的な有利性を持たせる方法を学びます。ギアの歯を数えたり、異なるギアの組み合わせを試したりすることで、数学スキル、機械組立スキル、問題解決スキルを習得します。

ギアプロジェクトは、簡単な設計と明確な機械原理を組み合わせており、教室での3Dプリンティング入門に最適です。生徒は基本的な2つのギアのシステムから始め、スキルが向上するにつれて複雑な組み合わせに挑戦できます。

プロジェクト2：立体図形

このプロジェクトでは、生徒が3D形状を手で触れて探求できます。異なる立体を手に取り観察することで、抽象的な数学概念を具体的に理解できます。立方体、球体、ピラミッドなどを扱いながら、幾何学や空間認識力を強化します。

このハンズオン体験を通じて、生徒は自然に簡単な形の認識から複雑な幾何概念へと進むことができます。物理モデルを使うことで、2Dの形がどのように組み合わさって3Dになるかを理解しやすくなります。

プロジェクト3：植物細胞モデル

このプロジェクトは、顕微鏡レベルの細胞構造を目に見える形に変え、生徒が探索できるモデルを作ります。自分で植物細胞モデルを作り、組み立てることで、細胞小器官やその役割について学びます。3Dプリントした各パーツは、細胞の各部分がどのように連携しているかを視覚的に理解する助けになります。

• 細胞小器官の認識と役割理解
• 細胞構造と組織の理解
• 植物細胞と動物細胞の比較
• モデル作成スキルの向上
• 科学的なラベル付け・識別の練習 • 識別しやすいように小器官ごとに異なる色で印刷
• 可能であれば透明素材で細胞壁ベースを印刷
• 小器官の相対的なサイズに注意して設計
• 小器官の形はシンプルかつ認識しやすく
• 小さな部品は耐久性も考慮して印刷

物理的な細胞モデルは、生徒が生物学を学ぶ過程で参照できる教材になります。学習が進むにつれて、より複雑な概念を加えてモデルを修正していけます。

プロジェクト4：化石発掘現場

このプロジェクトは、地学とハンズオンの探求を組み合わせ、生徒自身が化石発掘現場を作成・調査します。化石化、地層、先史時代の生命について学びながら、科学的な発掘技術を体験できます。地球の歴史に関する抽象的な概念を、物理的かつインタラクティブに学べます。

発掘現場のセットアップにより、生徒は古生物学者になりきりながら科学概念を学べます。掘り出した証拠を地球の歴史や先史時代の生命と関連づけて理解を深めます。

プロジェクト5：橋の設計

@dylanlock_ さんがQIDI X-MAXで印刷した白い塔

このプロジェクトでは、橋を作成してテストすることで構造工学を学びます。生徒は異なる設計や力の作用が橋の強度に与える影響を学び、問題解決能力を養います。抽象的な物理の概念を実際に橋を試して改善することで、具体的に理解できます。

橋のテストを通じて、生徒は構造物での工学原理を実感できます。各テストが、なぜ特定の設計がより強いのかを理解する手助けになります。

プロジェクト6：計測ツール

このプロジェクトでは、生徒が自分自身の計測ツールを設計・作成することで計測の概念を学びます。CADソフトを使いながら定規、分度器、体積計などの実用的なツールを作成し、正確性や精度への理解を深めます。

計測ツールプロジェクトでは、計測の技術的・実用的な側面の両方を学べます。生徒は自作の器具を他の授業活動でも活用でき、設計の原理を実体験で習得できます。

プロジェクト7：3Dパズル

このプロジェクトでは、空間認識とエンジニアリング設計を組み合わせて、生徒が自分だけの3Dパズルを作成します。組み合わせ機構を学びながら問題解決能力を育みます。形状がどのように組み合わさり、部品同士が正しく接続するかを考えることが求められます。

パズル設計を通じて、生徒は幾何学的原理や実用的な設計上の考慮事項を学びます。各パズルが設計スキルと空間認識力を試す教材になります。

プロジェクト8：星座ビューワー

このプロジェクトは天文学と簡単な光学を組み合わせ、生徒が星座を観察する道具を作成します。星座や天体航法について学びながら、星のパターンを投影する装置を組み立てます。教室で天文学の概念を目に見える形にして、興味を引き出します。

星座ビューワーは、生徒に天文学を体験的に学ばせる教材として最適です。さまざまな星座パターンを使って、歴史的にどのように星が利用されてきたかを学べます。

プロジェクト9：立体地形図

このプロジェクトでは、3Dプリントで地形モデルを作成し、地理や地形について理解を深めます。地図が標高や地形をどのように表現しているかを学び、異なる景観を調べます。平面地図を触れる立体モデルにすることで、地理の概念をわかりやすくします。

立体地形モデルは、生徒が2D地図記号と実際の地形特徴を結びつけるのに役立ちます。触れて地形を探ることで、地図が現実世界をどのように表しているかを学べます。

プロジェクト10：メカニカルキーホルダー

このプロジェクトでは、エンジニアリングと個人デザインを組み合わせて、生徒がギア機構付きのキーホルダーを作成します。生徒はギアの知識を活用し、実用的で個性的なアイテムを作ります。製品設計の基本を学ぶと同時に、機械概念を実用を通じて強化できます。

この実践的なプロジェクトを通して、生徒はエンジニアリング知識を使って自分だけの作品を作れます。機能性とデザイン性の両方を考えながら、日常的に使えるものを作成する体験になります。

3DプリントでSTEM学習を本物に！

これらの10のプロジェクトは、3Dプリントを通じて、小学生向けのSTEM学習をリアルで実践的なものにします。すべてのプロジェクトは、教師が難しい概念をわかりやすく教える助けになります。実際に設計し、物理的なオブジェクトをテストすることで、生徒は理解を深めます。教師はクラスの状況に合わせてプロジェクトを選び、進度に応じてカスタマイズ可能です。適切な説明と印刷ガイドを準備することで、これらのプロジェクトは教師にSTEMカリキュラムに3Dプリントを組み込むための強力な基盤を提供します。