21个工程设计过程活动,让批判性思维者参与其中

 21个工程设计过程活动,让批判性思维者参与其中

Anthony Thompson

早期接触工程和设计可以使孩子们对STEM领域产生终生的兴趣,并发展他们的批判性思维、解决问题的能力和创造力。 然而,要找到娱乐性和适合年龄的活动来教授工程设计过程是很困难的。 本文包含21个引人入胜和互动的工程设计过程练习,供教育工作者与之享受这些活动旨在帮助青少年找到一种实践方式,创造性地提供日常问题的设计解决方案。

1.过程的解释

这对年轻人来说是一个很好的练习,因为它给了他们一个视觉和互动的学习体验,可能会激起他们对工程的兴趣,激发他们的创造力。 这个视频详细介绍了设计过程中的步骤,以及世界上可观察到的其他工程理念。

2.进行棉花糖挑战

因为它促进了合作、解决问题和创造性思维,所以棉花糖挑战是一个很好的工程设计过程练习。 他们的挑战只是用棉花糖和意大利面条建造一座摩天大楼。 最高的摩天大楼获胜。

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3.为孩子们报名参加工程营

让孩子们参加工程营是向他们介绍该学科的一个很好的方法。 学生们可以被分成工程小组,在那里他们将学习各种工程专业和工程设计过程,在磨练他们的批判性思维和解决问题的能力的同时进行小组项目。

4.设计并建造一个纸飞机发射器

这项活动允许学习者研究空气动力学、力学和物理学基础知识。 学生可以测试他们的原型,并使用不同的材料如PVC管、纸板、橡皮筋和弹簧进行实验。 使用不同的设计和发射策略,他们可以确定哪些产品飞得最远、最快。

5.使用家用物品创建一个自制的熔岩灯

这个工程设计活动教给青少年关于液体特性和密度的知识。 学生可以使用水、透明苏打水或油等液体的混合物,以及不同的颜色和物品来创造美丽的熔岩灯,同时学习背后的科学知识。

6.用乐高积木搭建一个简单的机器

用乐高积木构建一个基本的机器是一个很好的工程设计过程练习,可以鼓励创造力、解决问题和批判性思维。 青少年可以利用他们的想象力来设计和构建各种机器,如滑轮、杠杆或齿轮系统。

7.用纸板管和其他材料创造一个大理石跑道

教师可以把这个项目作为班级设计挑战交给学生,以促进创造力、解决问题和合作。 孩子们可以尝试不同坡度和障碍物的组合,构建一个独特的弹珠跑道。

8.冰棒棍弹射器

这项活动鼓励创造性,利用冰棒棍、橡皮筋、胶带、胶水和要发射的物体,学生可以尝试不同的设计,创造一个可以使用的弹射器,同时学习力学和物理学的基本原理。

9.用小电机和太阳能电池板建造一个迷你太阳能汽车

这个活动将教给孩子们可持续能源、力学和物理学基础知识。 学生们可以创造性地结合橡胶轮、PVC板、胶带、电线、直流电动机和金属棒等材料,创造一个迷你太阳能汽车。

10.利用回收材料制作自制乐器

这项活动将教会孩子们关于声波和声学的知识。 利用可折叠纸板、金属条和琴弦等材料,孩子们可以制作独特而实用的乐器,同时了解其背后的科学知识。

11.建造一辆风力汽车

这个有趣的活动让孩子们接触到了可再生能源。 学生们可以使用简单的材料,如瓶盖、一块平整的木板、一块可折叠的纸板和小木棍,在学习风能的同时,制作一辆实用的风力汽车。

12.用塑料瓶和沙子创建一个水过滤系统

用塑料瓶和沙子制作一个水过滤系统,是教青少年了解水过滤和净化概念的一个很好的练习。 学生可以用一个透明的塑料瓶、沙子、砾石、活性炭、胶带和棉絮来制作简单的过滤系统,同时了解对清洁水的需求。

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13.用纸板和其他材料设计和建造一个迷宫

这个迷宫项目鼓励解决问题和批判性思维。 孩子们可以先在纸上画出一个独特的迷宫设计,然后用纸板设置障碍和挑战,按照他们的设计形成一个正常的迷宫。

14.用电池和电线建立一个简单的电路

孩子们可以通过使用电池和电线创建一个基本的电路,作为参与工程设计过程练习的一部分,来学习电学和电子学的基础知识。 他们可以在此过程中测试不同的电压和电阻水平。

15.使用回收材料设计和建造一个迷你温室

这个练习鼓励可持续发展、创造性和解决问题。 孩子们可以用冰棒棒创建一个框架,使用胶水,他们可以在杯子上穿透通风孔后,将一个透明的塑料杯放在上面作为盖子。 完成后,他们可以在里面的迷你盆中放置一棵幼苗,看着它成长。

16.用吸管和气球创造一个气球动力汽车

这是一个有趣的、令人兴奋的练习,教给青少年有关机械和物理的知识。 在孩子们把纸板贴在一些塑料轮子上形成一个轮架后,把一根吸管部分插入气球,用橡皮筋紧紧地固定在气球上,然后用胶带固定在轮架上。 当孩子们向气球吹气时,空气的涌动会导致轮架的推进。

17.制作零食滑轮系统

创造一个零食滑轮系统的练习让孩子们了解滑轮和基本机器的工作原理。 为了建立一个有用的、有创意的零食滑轮系统,孩子们将把麻绳、胶带、塑料杯和一个纸板箱结合起来。

18.用轻木和纸巾设计和建造一个滑翔机

孩子们可以在纸上开始他们的设计过程;画出他们想要建造的滑翔机的基本原理图。 根据他们的原理图和导师的帮助,他们可以把轻木、发泡胶、纸板、纸和胶带等材料搭配起来,制作出独特的滑翔机。

19.用一个小电机和螺旋桨创造一个简单的电动船

在这项活动中,孩子们可以使用直流电动机、防水密封剂、螺旋桨、一些电线、胶水、剪刀、泡沫塑料和电烙铁等材料,根据自己的设计制作一艘电动船。 辅导员将需要随时帮助处理复杂的工具。

20.用气球和CD建造一个简单的气垫船

这个活动教给学习者有关气压和空气动力学的知识。 利用气球、胶水和光盘等材料,辅导员可以协助孩子们设计一个简单的气垫船,同时学习升力和推力。

21.用吸管和绳子设计并建造一个简单的机器手

这个设计项目鼓励创造力、解决问题和批判性思维。孩子们可以把绳子穿进吸管,然后把吸管固定在纸板底座上,在确保绳子被钉在吸管内之后。 一旦完成,这个简单的机器人手将能够在绳子被拉动或释放时关闭或打开。

Anthony Thompson

Anthony Thompson is a seasoned educational consultant with over 15 years of experience in the field of teaching and learning. He specializes in creating dynamic and innovative learning environments that support differentiated instruction and engage students in meaningful ways. Anthony has worked with a diverse range of learners, from elementary students to adult learners, and is passionate about equity and inclusion in education. He holds a Master’s degree in Education from the University of California, Berkeley, and is a certified teacher and instructional coach. In addition to his work as a consultant, Anthony is an avid blogger and shares his insights on the Teaching Expertise blog, where he discusses a wide range of topics related to teaching and education.