مواجهه اولیه با مهندسی و طراحی می تواند در کودکان علاقه مادام العمر به حوزه های STEM ایجاد کند و تفکر انتقادی، حل مسئله و خلاقیت آنها را توسعه دهد. با این حال، یافتن فعالیت‌های سرگرم‌کننده و متناسب با سن که فرآیند طراحی مهندسی را آموزش می‌دهند، می‌تواند دشوار باشد. این مقاله شامل 21 تمرین فرآیند طراحی مهندسی جذاب و تعاملی است تا مربیان از آنها با فرزندان خود لذت ببرند. هدف از این فعالیت‌ها کمک به جوانان برای یافتن راه‌حل‌های عملی برای ارائه خلاقانه راه‌حل‌های طراحی برای مشکلات روزمره است.

1. The Process Explained

این یک تمرین عالی برای جوانان است زیرا به آنها یک تجربه یادگیری بصری و تعاملی می دهد که ممکن است علاقه آنها را به مهندسی برانگیزد و خلاقیت آنها را تحریک کند. این ویدئو مراحل فرآیند طراحی و همچنین سایر ایده های مهندسی را که در جهان قابل مشاهده است، شرح می دهد.

2. چالش مارشمالو را انجام دهید

چون باعث ترویج همکاری، حل مسئله و تفکر خلاق می شود، چالش مارشمالو یک تمرین فرآیند طراحی مهندسی عالی است. چالش آنها صرفاً ساختن یک آسمان خراش از مارشمالو و اسپاگتی است. بلندترین آسمان خراش برنده می شود.

3. ثبت نام کودکان در کمپ مهندسی

ثبت نام کودکان در یک کمپ مهندسی روشی عالی برای آشنایی آنها با موضوع است. دانش آموزان را می توان تقسیم کردتیم های مهندسی که در آن با حرفه های مختلف مهندسی و فرآیند طراحی مهندسی آشنا می شوند و در عین حال بر روی پروژه های گروهی کار می کنند و در عین حال توانایی های تفکر انتقادی و حل مسئله خود را تقویت می کنند.

4. طراحی و ساخت پرتابگر کاغذی هواپیما

این فعالیت به زبان آموزان اجازه می دهد تا مبانی آیرودینامیک، مکانیک و فیزیک را بررسی کنند. دانش آموزان ممکن است نمونه های اولیه خود را آزمایش کنند و با مواد مختلف مانند لوله های PVC، مقوا، نوارهای لاستیکی و فنرها آزمایش کنند. با استفاده از طرح های مختلف و استراتژی های پرتاب، آنها می توانند تعیین کنند که کدام یک از آنها دورتر و سریع ترین پرواز را دارند.

5. با استفاده از وسایل خانگی یک لامپ گدازه خانگی بسازید

این فعالیت طراحی مهندسی به جوانان در مورد ویژگی ها و چگالی مایع می آموزد. دانش‌آموزان می‌توانند از مخلوطی از مایعات مانند آب، نوشابه شفاف، یا روغن‌ها، در کنار رنگ‌ها و اقلام مختلف برای ایجاد لامپ‌های گدازه‌ای زیبا و در عین حال یادگیری در مورد علم پشت آن‌ها استفاده کنند.

6. یک ماشین ساده با استفاده از آجر لگو بسازید

ساخت یک ماشین پایه از آجر لگو یک تمرین فرآیند طراحی مهندسی عالی برای تشویق خلاقیت، حل مسئله و تفکر انتقادی است. جوانان می توانند از تخیل خود برای طراحی و ساخت ماشین آلات مختلف مانند قرقره، اهرم یا سیستم دنده استفاده کنند.

7. با استفاده از لوله های مقوایی و مواد دیگر یک ران مرمر ایجاد کنید

معلمانمی توانند به دانش آموزان خود این پروژه را به عنوان یک چالش طراحی کلاس برای ارتقای خلاقیت، حل مسئله و همکاری ارائه دهند. کودکان می‌توانند ترکیبی از شیب‌ها و موانع مختلف را امتحان کنند تا یک مسیر مرمری منحصربه‌فرد بسازند.

8. منجنیق چوب بستنی

این فعالیت خلاقیت را تشویق می کند. با استفاده از چوب بستنی، نوار لاستیکی، نوار، چسب، و یک شی برای پرتاب، دانش آموزان می توانند طرح های مختلف را امتحان کنند و یک منجنیق کاری ایجاد کنند، در حالی که در مورد اصول مکانیک و فیزیک یاد می گیرند.

9. با استفاده از موتور کوچک و پنل خورشیدی یک اتومبیل مینی با انرژی خورشیدی بسازید

این فعالیت به بچه ها در مورد انرژی پایدار، مکانیک و اصول فیزیک آموزش می دهد. دانش‌آموزان می‌توانند موادی مانند چرخ‌های لاستیکی، تخته‌های PVC، نوار، سیم‌ها، موتور DC و میله‌های فلزی را برای ایجاد یک خودروی کوچک با انرژی خورشیدی ترکیب کنند.

10. با استفاده از مواد بازیافتی یک ابزار موسیقی خانگی بسازید

این فعالیت به کودکان امواج صوتی و آکوستیک را آموزش می دهد. با موادی مانند مقوای تاشو، نوارهای فلزی، و زه، بچه‌ها می‌توانند ابزارهای موسیقی منحصربه‌فرد و کاربردی بسازند و در عین حال درباره علم پشت آن‌ها یاد بگیرند.

11. ماشینی با نیروی باد بسازید

این فعالیت سرگرم کننده کودکان را در معرض انرژی های تجدیدپذیر قرار می دهد. دانش‌آموزان می‌توانند از مواد ساده مانند روکش بطری، یک تخته چوبی تخت، یک تکه مقوای تاشو و چوب‌های کوچک چوبی استفاده کنند.برای ساختن یک خودروی عملی با انرژی باد در حالی که در مورد انرژی باد یاد می گیرید.

12. ایجاد یک سیستم تصفیه آب با استفاده از بطری پلاستیکی و شن و ماسه

ساخت یک سیستم فیلتر آب از یک بطری پلاستیکی و شن و ماسه یک تمرین عالی برای آموزش مفاهیم فیلتراسیون و تصفیه آب به جوانان است. دانش‌آموزان ممکن است از یک بطری پلاستیکی شفاف، ماسه، شن، زغال چوب فعال، نوار چسب و پشم پنبه برای ساختن سیستم فیلتر ساده استفاده کنند و در عین حال در مورد نیاز به آب تمیز یاد بگیرند.

13. طراحی و ساخت ماز با استفاده از مقوا و مواد دیگر

این پروژه پیچ و خم حل مسئله و تفکر انتقادی را تشویق می کند. کودکان ممکن است ابتدا یک طرح پیچ و خم منحصر به فرد را بر روی کاغذ بکشند و سپس از مقوا برای راه اندازی موانع و چالش ها استفاده کنند تا یک پیچ و خم کاربردی مطابق با طراحی خود شکل دهند.

14. ساخت یک مدار الکتریکی ساده با استفاده از باتری و سیم

کودکان می توانند با ایجاد یک مدار الکتریکی اولیه با استفاده از باتری و سیم به عنوان بخشی از طراحی مهندسی جذاب، در مورد اصول برق و الکترونیک بیاموزند. تمرین پردازش آنها می توانند سطوح مختلف ولتاژ و مقاومت را در حالی که در آن هستند آزمایش کنند.

15. طراحی و ساخت یک گلخانه کوچک با استفاده از مواد بازیافتی

این تمرین پایداری، خلاقیت و حل مسئله را تشویق می کند. بچه ها می توانند از چوب بستنی برای ایجاد یک قاب با استفاده از آن استفاده کنندچسب، و آنها می توانند پس از سوراخ کردن سوراخ های تهویه از طریق فنجان، یک فنجان پلاستیکی شفاف را به عنوان پوشش روی آن قرار دهند. وقتی این کار کامل شد، آنها می توانند یک نهال را در یک گلدان کوچک داخل آن قرار دهند و رشد آن را تماشا کنند.

16. با استفاده از نی و بالون یک ماشین با بالون بسازید

این یک تمرین سرگرم کننده و هیجان انگیز است که به جوانان در مورد مکانیک و فیزیک می آموزد. بعد از اینکه بچه‌ها مقوا را به چند چرخ پلاستیکی وصل کردند تا یک فاصله بین دو محور ایجاد شود، نی‌هایی که تا حدی در بادکنک قرار می‌گیرد با یک نوار لاستیکی به بادکنک محکم می‌شود و به فاصله بین دو محور چسبانده می‌شود. وقتی بچه ها هوا را به داخل بالون می دمند، هجوم هوا باعث به حرکت در آمدن فاصله بین دو محور می شود.

17. یک سیستم قرقره اسنک بسازید

تمرین ایجاد سیستم قرقره اسنک به کودکان در مورد عملکرد قرقره ها و ماشین های اولیه آموزش می دهد. برای ساختن یک سیستم قرقره میان وعده مفید و خلاق، بچه ها ریسمان، نوار، فنجان های پلاستیکی و یک جعبه مقوایی را ترکیب می کنند.

18. طراحی و ساخت گلایدر با استفاده از چوب و کاغذ بالسا

کودکان می توانند فرآیند طراحی خود را روی کاغذ شروع کنند. ترسیم شماتیک های اولیه گلایدری که می خواهند بسازند. بر اساس نقشه های شماتیک خود و کمک مربیان، آنها می توانند موادی مانند چوب بالسا، پلی استایرن، مقوا، کاغذ و نوار را با هم ترکیب کنند تا گلایدرهای منحصر به فرد بسازند.

19. ایجاد یک قایق موتوری ساده با استفاده از یک موتور کوچک و ملخ

دردر این فعالیت، بچه ها می توانند از موادی مانند موتور DC، درزگیرهای ضد آب، پروانه، چند سیم، چسب، قیچی، فوم و آهن لحیم کاری برای ایجاد یک قایق موتوری بر اساس طرح های خود استفاده کنند. معلمان باید به راحتی در دسترس باشند تا به ابزارهای پیچیده کمک کنند.

20. ساخت یک هاورکرافت ساده با استفاده از بالون و سی دی

این فعالیت فشار هوا و آیرودینامیک را به فراگیران آموزش می دهد. با استفاده از موادی مانند بالون، چسب و یک دیسک فشرده، مربیان می توانند به بچه ها کمک کنند تا یک هاورکرافت ساده طراحی کنند، در حالی که آنها در مورد بلند کردن و هل دادن یاد می گیرند.

21. طراحی و ساخت یک دست روبات ساده با استفاده از نی و نخ

این پروژه طراحی خلاقیت، حل مسئله و تفکر انتقادی را تشویق می کند. بچه‌ها می‌توانند رشته‌ها را از میان نی‌ها بگذرانند و پس از اطمینان از اینکه رشته‌ها داخل نی منگنه شده‌اند، نی‌ها را به پایه مقوایی بچسبانند. پس از تکمیل، این دست ربات ساده می‌تواند با کشیدن یا رها شدن رشته‌ها بسته یا باز شود.