2020 年制造业日：面向高中和大学生的 STEM 资源

随着 COVID-19 大流行迫使许多学校从面对面教学转向远程学习环境，保持学生参与度的挑战变得越来越重要。在涉及 STEM 学科（科学、技术、工程和数学）的课程中尤其如此。

在传统的面对面授课时，STEM 课程将教育与学科理论处理相结合（从教科书中的书面材料中收集）以及对该主题的实际处理（通过实验室的动手工作、实验以及仪器和材料的使用开发）。当转移到远程学习环境时，与更实际的动手方面相比，用于教育学生有关学科基本原理的技术更容易成功转移。

为了填补这一空白，我们确定了一些可用于为高中学生提供的资源或大学水平的实践项目，他们可以执行这些项目，这将有助于他们补充 STEM 科目的教育。

以下资源包含不同潜在项目创意的混合，其中许多可以在家中使用极少需要购买特殊的供应商或材料。以下资源中的其他项目，尤其是大学级别的项目，可能需要学生对材料、组件和设备进行一些投资，而这通常不会在典型家庭中找到。这些是更高级别的项目，通常会在大学实验室课程中完成，也可能在教师或顾问的指导下在协作小组环境中完成。

高中生 STEM 项目资源

以下是提供适合高中生的项目创意的 STEM 资源。

科学伙伴

Science Buddies 网站提供了一系列适合高中学生探索 STEM 科目的不同科学项目。该站点允许用户按学科进行筛选，例如地球与环境科学、生命科学或数学和计算机科学，还可以深入研究这些学科以选择更具体的领域。例如，在工程学中，子主题的选择包括土木工程、电力与电子、能源与电力、环境工程、材料科学、机械工程、机器人技术和空间探索。

还可以进行筛选以选择项目所需的等级，并根据项目持续时间、项目成本和材料可用性等偏好来缩小项目范围。

查看特定项目时，会提供其他详细信息，例如项目背景、所需的特定材料以及完成项目所需遵循的程序。该网站还提供了可用于自定义项目的变体，并有一个包含常见问题解答的帮助部分。

创造箱

创建箱网站有各种适合年轻学生的套件样式项目，但他们博客上的一个页面包含更高级的项目，例如围绕机械工程主题的项目。

在这里，您会发现从简单到复杂的各种复杂项目的组合。在复杂度的低端是一个项目，例如用纸板和一些扎带构建一个机械臂。中级项目包括构建一个带有数据记录器的高空气象气球，该数据记录器由从您的计算机运行的 Arduino 开源 IDE（集成开发环境）提供支持。在复杂性规模的较高端是构建一个自平衡机器人的项目，该机器人可以避开障碍物，即使在承载负载时也能保持直立和平衡。该项目也是使用Arduino IDE平台构建的。

ThoughtCo.

除了提供有价值的内容来教育学生科学、技术和数学之外，ThoughtCo.com 网站还提供了一个工程科学博览会项目创意网页。这些项目还没有完全发展成程序形式，因此需要承担它们的学生进行一些独立研究，以进一步定义将想法变成可以成功执行的项目所需的范围、过程和方法。因此，它更适合更高年级的学生，以及那些不会因为必须定义他们的项目而不是执行已经开发的流程而容易受挫的学生。

喷气推进实验室 (JPL)

NASA 的喷气推进实验室 (JPL) 是一个由联邦资助的研发中心，由加州理工学院 (Caltech) 管理，拥有一系列涵盖 STEM 主题的课堂活动、实验室和问题集。与太空探索有关。

活动网页上的过滤器允许用户按活动类型、学科重点、年级和一般学科领域内的特定主题进行过滤。每项活动的详细信息包括概述、所需材料、了解活动的背景以及应遵循的程序。

主题范围相当广泛，包括：

• 航空
• 天体生物学
• 天文学
• 化学
• 计算机编程
• 地球与空间科学
• 电与磁
• 热量和热力学
• 光与光学
• 数学
• 物理科学

STEM 作品

STEM-Works 网站有一个项目部分，专门介绍可以在家完成的活动。这些科学项目面向高中生和更年轻的学生，包括专注于极端天气、医学创新、机器人技术、太空、视频游戏、机器人技术和风能的项目。活动页面提供有关如何执行项目或任务的其他详细信息。部分活动采用交互式软件进行虚拟化。

探索馆

Exploratorium 网站包含针对高中生和年幼儿童的各种活动。这些科学项目被称为“科学小吃”，是经过教师测试的活动，使用廉价、现成的材料。涵盖的主题包括天文学和空间科学、生物学、化学、地球科学、工程和技术、环境科学、物理学和数学。

科学

在科学上，有一个部分是针对九年级水平的科学项目。项目主题包括生物医学工程、化学、生物学和法医学。他们的其他文章也有教学视频。

大学生 STEM 项目资源

以下是提供适合大学生或高中生的项目创意的 STEM 资源。

Electronicsforu.com

对于学习电气工程的学生，electronicsforu.com 网站有一个包含 30 个电气工程项目创意的页面，可以帮助学生创建功能性电路板并加深他们对数字和模拟电路的理解。

每个项目都显示了电路功能或正在解决的问题的简要说明，并包含一个指向项目页面的链接，该页面显示了该项目的完整详细信息。详细内容包括原理图、元器件清单、逻辑电路表、电路操作说明、组装指南以及可下载的PCB和元器件布局图。

这些项目的一些例子包括：

• 双轴太阳跟踪系统
• 用于幻象电源的 5V DC 至 48V DC 转换器
• 具有 JFET 的高阻抗音频缓冲器
• 基于 PIN 二极管的火灾传感器
• 来自 9V 电池的正负 5V 电源
• 红外动作感应继电器开关
• 低成本 LPG 泄漏检测器
• 自动电源开关电源、太阳能逆变器或发电机
• 使用 NE555 定时器的信号发生器和逆变器
• 可配置的 RS232 转 TTL 转 I2C 适配器

PhET 交互式模拟

科罗拉多大学博尔德分校举办 PhET Interactive Simulations，它提供一系列交互式模拟程序，这些程序利用软件编程和图形，让学生通过计算机上的虚拟实验室模拟来探索科学和数学的基本原理。例如，理想气体定律的模拟允许学生将气体分子泵入一个封闭的腔室，然后观察压力和温度随着热量的增加和去除或腔室体积的变化而发生的变化。您还可以改变气体分子的粒径，并计算给定时间内这些分子与室壁碰撞的次数。

超过 150 个模拟可用于探索和涵盖学科领域，包括物理、化学、数学、地球科学和生物学。过滤器允许用户按年级（包括大学级别的主题）和软件兼容性按一般学科领域内的子主题缩小结果范围。一些模拟需要 Java 或 Flash，而其他模拟将在标准 HTML 浏览器上运行。还提供语言选项以适应不同地区的用户。

说明

在 Instructables 上，用户上传他们完成的不同项目以及指南和视频。虽然网站上涵盖了各种类别，但电路相关项目的特色是电气工程专业的学生可以在家中实施。创建帐户后，用户可以下载 PDF 并向其他用户询问有关项目的问题。还有一些课程涵盖 3D 打印、CNC 和电子等主题，以及一些更普遍的兴趣主题，包括研讨会、缝纫、工艺、烹饪、设计和儿童项目。

GeeksforGeeks

GeeksforGeeks 网站有适合大学水平编码员的编码项目。用户可以按程序选择项目，包括C++、Java 和Python 项目。也有对计算机科学感兴趣的学生可以参加的在线课程。

Code.org

Code.org 包含一个家庭项目创意页面，提供各种编码项目，包括网页开发、游戏和应用实验室、游戏实验室、精灵实验室和绘图。学生可以通过免费在线课程获得编码的实践经验和学习。

有趣的工程

这个有趣的工程网站有一个包含 12 个电气工程项目的页面，这些项目将帮助学生扩展他们在电气设备的设计、控制和维护方面的知识。这些项目被简要描述但并不完全详细，因此学生需要进行研究并制定他们的设计、材料清单，然后构建和测试项目，这解释了为什么我们将其置于更高级的 STEM 中项目资源部分。

总结

本文提供了一些与 STEM 相关的项目资源，这些资源可用于高中和大学生的远程教育。可以使用各种资源，其中包括已制定好材料和程序的明确定义的项目，以及需要更多创造性设计思维和项目开发的项目创意。

要详细了解 STEM 相关主题，请访问 Thomas Insights，您可以在其中找到有关当前商业和行业趋势的文章，包括 STEM 计划。

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