Dia da Fabricação 2020:Recursos STEM para alunos do ensino médio e universitários

Com a pandemia COVID-19, forçando muitas escolas a abandonar o ensino presencial por um ambiente de aprendizado remoto , o desafio de manter o envolvimento dos alunos assume cada vez mais importância. Isso é especialmente verdadeiro em cursos que envolvem disciplinas STEM (Ciências, Tecnologia, Engenharia e Matemática).

Quando ministrados em um ambiente presencial tradicional, os cursos STEM combinam a educação com o tratamento teórico do assunto ( recolhido de material escrito encontrado em livros didáticos) com o tratamento prático do assunto (desenvolvido por meio de trabalho prático em laboratórios, experimentação e o uso de instrumentos e materiais). Ao mudar para um ambiente de aprendizagem remoto, as técnicas para educar os alunos nos princípios básicos de um assunto são muito mais fáceis de transferir com sucesso do que os aspectos práticos mais práticos.

Para ajudar a preencher essa lacuna, identificamos alguns recursos que podem ser usados ​​para fornecer alunos no ensino médio ou nível universitário com projetos práticos que eles podem realizar e que os ajudarão a complementar sua educação em disciplinas STEM.

Os recursos abaixo contêm uma mistura de diferentes ideias de projetos em potencial, muitas das quais podem ser realizadas em casa com um necessidade mínima de adquirir fornecedores ou materiais especiais. Outros projetos com os recursos abaixo, especialmente aqueles de nível universitário, provavelmente exigirão que os alunos façam alguns investimentos em materiais, componentes e equipamentos que normalmente não seriam encontrados em uma casa típica. Esses são projetos de nível superior que normalmente seriam realizados em uma aula de laboratório da faculdade, possivelmente em um ambiente de grupo colaborativo, sob a orientação de um instrutor ou orientador.

Recursos do projeto STEM para alunos do ensino médio

Abaixo estão os recursos STEM que fornecem ideias de projetos adequados para alunos do ensino médio.

Amigos da ciência

O site da Science Buddies oferece uma seleção completa de diferentes projetos de ciências adequados para estudantes do ensino médio explorarem disciplinas STEM. O site permite que os usuários filtrem por assunto, como ciências da terra e meio ambiente, ciências da vida ou matemática e ciências da computação, e também se aprofundem nesses assuntos para escolher uma área mais específica. Por exemplo, em engenharia, as opções de subtópicos incluem engenharia civil, eletricidade e eletrônica, energia e energia, engenharia ambiental, ciência dos materiais, engenharia mecânica, robótica e exploração espacial.

Também há filtragem disponível para escolher o nível de classificação desejado para o projeto e para restringir os projetos com base nas preferências em relação à duração do projeto, o custo do projeto e a disponibilidade de materiais.

Quando um projeto específico é visualizado, detalhes adicionais são fornecidos, como um histórico do projeto, o material específico necessário e o procedimento a seguir para concluir o projeto. O site também fornece variações que você pode aplicar para personalizar o projeto e tem uma seção de ajuda com perguntas frequentes.

Caixa de Criação

O site da caixa de criação tem uma variedade de projetos estilo kit adequados para um aluno mais jovem, mas uma página em seu blog contém projetos mais avançados, como aqueles sobre o assunto de engenharia mecânica.

Aqui você encontrará uma mistura de projetos de complexidade variada, desde simples a sofisticados. Na extremidade inferior da escala de complexidade está um projeto como construir um braço robótico de papelão e alguns laços de zíper. Projetos de nível intermediário incluem a construção de um balão meteorológico de alta altitude completo com registrador de dados alimentado pelo IDE de código aberto Arduino (Ambiente de Desenvolvimento Integrado) que é executado em seu computador. No extremo mais alto da escala de complexidade está um projeto para construir um robô com autobalanceamento que evita obstáculos e se mantém em pé e equilibrado mesmo ao transportar uma carga. Este projeto também é construído usando a plataforma Arduino IDE.

ThoughtCo.

Além de apresentar um conteúdo valioso para educar os alunos em ciências, tecnologia e matemática, o site da ThoughtCo.com também tem uma página de ideias para projetos de feiras de ciências de engenharia. Esses projetos não são totalmente desenvolvidos na forma processual e, portanto, exigirão que o aluno que os realiza faça alguma pesquisa independente para definir melhor o escopo, o processo e a abordagem necessários para transformar a ideia em um projeto que possa ser executado com sucesso. É, portanto, mais adequado para um nível superior e para alunos que não se frustram facilmente por ter que definir seu projeto ao invés de executar um processo já desenvolvido.

Laboratório de Propulsão a Jato (JPL)

O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, que é um centro de pesquisa e desenvolvimento financiado pelo governo federal, administrado e gerenciado pelo California Institute of Technology (Caltech), tem uma série de atividades em sala de aula, laboratórios e conjuntos de problemas que cobrem o assunto STEM e que relacionam-se com a exploração espacial.

Os filtros na página de atividades permitem que os usuários filtrem por tipo de atividade, foco do assunto, nível de notas e tópicos específicos dentro da área de assunto geral. Os detalhes de cada atividade incluem uma visão geral, os materiais necessários, a base para a compreensão da atividade e os procedimentos a seguir.

A gama de tópicos é bastante ampla e inclui:

• Aeronáutica
• Astrobiologia
• Astronomia
• Química
• Programação de computador
• Ciências da Terra e do Espaço
• Eletricidade e magnetismo
• Calor e termodinâmica
• Luz e óptica
• Matemática
• Ciências Físicas

STEM-Works

O site STEM-Works possui uma seção de projetos dedicada às atividades que podem ser realizadas em casa. Esses projetos de ciências são voltados para estudantes do ensino médio e idades mais jovens e incluem projetos focados em climas extremos, inovações médicas, robótica, espaço, videogames, robótica e energia eólica. As páginas de atividades fornecem detalhes adicionais sobre como executar o projeto ou tarefa. Algumas das atividades são virtuais por meio de software interativo.

Exploratorium

O site do Exploratorium contém uma variedade de atividades para alunos do ensino médio e crianças pequenas. Os projetos de ciências são chamados de “Snacks de Ciências” e são atividades testadas por professores que usam materiais baratos e prontamente disponíveis. Os tópicos abordados incluem astronomia e ciências espaciais, biologia, química, ciências da terra, engenharia e tecnologia, ciências ambientais, física e matemática.

Ciência

Na ciência, há uma seção para projetos de ciências que vai até o nível do nono ano. Os tópicos do projeto incluem engenharia biomédica, química, biologia e ciência forense. Seus outros artigos também têm vídeos instrutivos.

Recursos do projeto STEM para estudantes universitários

Abaixo estão os recursos STEM que fornecem ideias de projetos adequadas para estudantes universitários ou alunos do ensino médio avançado.

Electronicsforu.com

Para aqueles que estudam engenharia elétrica, o site electronicsforu.com tem uma página de 30 ideias de projetos de engenharia elétrica que podem ajudar os alunos a criar placas de circuito funcionais e desenvolver sua compreensão de circuitos digitais e analógicos.

Cada projeto mostra uma breve descrição da função do circuito ou do problema que está sendo abordado e contém um link para uma página do projeto que mostra todos os detalhes desse projeto. Os detalhes incluem diagramas esquemáticos, listas de peças de componentes, tabelas de circuitos lógicos, descrições de operações de circuitos, orientações de montagem e PCB para download e diagramas de layout de componentes.

Alguns exemplos dos projetos incluem:

• Sistema de rastreamento solar Dual Axis
• Conversor de 5 Vcc para 48 Vcc para fontes de alimentação fantasma
• Buffer de áudio de alta impedância com JFET
• Sensor de incêndio baseado em diodo PIN
• Plus menos 5V da bateria de 9V
• Interruptor de relé com sensor de movimento infravermelho
• Detector de vazamento de GLP de baixo custo
• Rede de comutação automática, inversor solar ou gerador
• Gerador e inversor de sinal usando temporizadores NE555
• RS232 configurável para TTL para adaptador I2C

Simulações interativas PhET

A Universidade do Colorado em Boulder hospeda Simulações Interativas PhET, que oferece uma série de programas de simulação interativa que utilizam programação de software e gráficos para permitir que os alunos explorem os princípios fundamentais da ciência e da matemática por meio de uma simulação de laboratório virtual em seus computadores. Por exemplo, uma simulação da lei dos gases ideais permite que o aluno bombeie moléculas de gás em uma câmara fechada e, em seguida, observe as mudanças na pressão e na temperatura à medida que o calor é adicionado e removido ou o volume da câmara é alterado. Você também pode variar o tamanho das partículas das moléculas de gás e contar o número de colisões dessas moléculas com as paredes da câmara em um determinado período.

Mais de 150 simulações estão disponíveis para explorar e cobrir áreas temáticas, incluindo Física, Química, Matemática, Ciências da Terra e Biologia. Os filtros permitem ao usuário restringir os resultados por subtópico dentro das áreas de assunto gerais por nível de série, o que inclui tópicos de nível universitário, e por compatibilidade de software. Algumas simulações requerem Java ou Flash, enquanto outras rodam em navegadores HTML padrão. As opções de idioma também estão disponíveis para atender aos usuários de diferentes localidades.

Instrutíveis

No Instructables, os usuários carregam diferentes projetos que concluíram, juntamente com guias e vídeos. Embora haja uma variedade de categorias cobertas no site, os projetos relacionados a circuitos apresentam algumas que um estudante de engenharia elétrica poderia implementar em casa. Depois de criar uma conta, os usuários podem baixar PDFs e fazer perguntas a outros usuários sobre os projetos. Também há aulas disponíveis que cobrem tópicos como impressão 3D, CNC e eletrônica, bem como alguns tópicos de interesse geral, incluindo oficina, costura, artesanato, culinária, design e projetos para crianças.

GeeksforGeeks

O site GeeksforGeeks tem projetos de codificação adequados para programadores de nível universitário. Os usuários podem escolher um projeto por programa, que inclui projetos C ++, Java e Python. Existem também cursos online que podem ser realizados por alunos interessados ​​em ciência da computação.

Code.org

Code.org contém uma página de ideias de projeto em casa que oferece uma variedade de projetos de codificação, incluindo desenvolvimento de página da web, jogos e laboratório de aplicativos, laboratório de jogos, laboratório de sprite e desenho. Os alunos podem obter experiência prática com codificação e aprender fazendo aulas online gratuitamente.

Engenharia interessante

O interessante site de engenharia tem uma página de 12 projetos de engenharia elétrica que ajudarão os alunos a expandir seus conhecimentos sobre design, controle e manutenção de equipamentos elétricos. Os projetos são descritos resumidamente, mas não são totalmente detalhados, então o aluno precisará realizar pesquisas e trabalhar seus designs, listas de materiais e, em seguida, construir e testar o projeto, o que explica por que colocamos isso no STEM mais avançado seção de recursos do projeto.

Resumo

Este artigo deu uma olhada em alguns recursos de projetos relacionados a STEM que poderiam ser usados ​​para o ensino remoto de alunos do ensino médio e universitários. Uma variedade de recursos estão disponíveis, que vão desde projetos bem definidos com materiais e procedimentos já implantados até ideias de projeto que requerem pensamento de design e desenvolvimento de projeto mais criativos.

Para saber mais sobre tópicos relacionados a STEM, visite Thomas Insights, onde você pode encontrar artigos sobre as tendências atuais nos negócios e na indústria, incluindo iniciativas STEM.

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