激动人心的儿童STEM活动:过山车挑战

激动人心的儿童STEM活动:过山车挑战

让我们来谈谈过山车!在您的下一个STEM(科学,技术,工程和数学)项目中创建过山车是一项令人兴奋的挑战。通过使用 工程设计过程,学生团队的任务是创造激动人心的旅程!学生将学习过山车的科学知识,包括各种形式的能量,然后使用工艺棒,纸和胶带等常见材料,设计一条乒乓球的轨道,以安全地将其放到底部的杯子中。这项活动无疑是我最喜欢的面向孩子的STEM活动之一!

哪个年龄最适合此挑战? 我已经向从幼儿园到八年级的学生介绍了这个项目。所有班级都喜欢它!挑战也是我们的常规任务 干家庭之夜,并相信我,整个家庭将与其他家庭领导的团队一道,参与建造最高的过山车。

挑战需要多长时间才能完成? 我们在一个小时的课程中使用了这项活动,学生们在乞求更多的时间!我们建议至少进行90分钟的讨论,以便有足够的时间进行工程设计过程的每个步骤,包括最后的反思和共享。  


步骤1:事先讨论什么 

在此活动中,我们谈到了土木工程作为STEM的职业。土木工程师是设计结构的工程师,从桥梁和建筑物到火车轨道和过山车!我还展示了不同类型的过山车的视频(下面有更多资源),以帮助他们集思广益潜在的设计思想。 

现实世界中的过山车: 

干职业连接:

请查看我们的过山车STEM课程,以获取有关STEM职业联系的学生指南。

看看我们的 过山车STEM课程 用于STEM职业联系的学生指南。

步骤2:说明任务 

每个团队的任务都是设计一个可以携带乒乓球的过山车 1英尺的距离,以 一杯光荣的土地。不断增加这个距离,或者需要多转弯才能发现!在STEM活动中,我们从让所有学生都能感到成功的特定目标入手,但我们保持开放性的挑战,以根据学生的能力进行区分。 

步骤3:集思广益

这是拆分团队的绝佳时机。理想的人数是每队三名学生。我们建议团队人数不要超过四个,因为有人会被排除在外。 

在建造之前,请向学生展示可用的材料,并让他们为过山车进行头脑风暴的设计。 我们的指南 包括每组数量的建议,但这取决于您的时间限制和学生水平。

您需要的耗材: 

  • 9盎司杯

  • 乒乓球

  • 施工图纸

  • 小纸盘

  • 工艺棒 

  • 美纹纸胶带

步骤4:设计与建造

不要显示任何示例来影响他们的思维!经过初步构想,提供建筑材料。我们的 过山车 干指南包括学生讲义,以指导他们完成工程设计过程的每个步骤。 

构建过程中的有用提示: 

  • 一开始不要提供示例。让学生探索材料并与初始设计作斗争。

  • 不断挑战学生团队,以更多的弯路建设更高的游乐设施。

  • 提醒学生测试赛道,以确保赛道足够宽

  • 乒乓球。

  • 球会飞出赛道吗?尝试添加壁架以使其保持在轨道上,或减小轨道的坡度以使其变慢。

  • 球停了吗?尝试增加轨道的坡度。

  • 可选的设计约束条件是轨道起点的最低高度要求,例如离地面8英寸。

步骤5:反思

干挑战应始终以反思和共享设计为最终目标。一些很棒的问题要问: 

  • 在团队合作中有哪些挑战? 

  • 您从交流中学到了什么?

  • 哪种材料最适合您的设计? 

步骤6:扩展学习 

对于年长的学生,过山车是讨论势能和动能的好方法。 这里有一个简短的背景:当骑车者上山时,机动链条将他们的手推车拉到顶部(这是您脚下听到的咔嗒声)。第一山通常是最高的,并且由于物体的高度而具有最高的势能或储存的能量总量。从第一座山落下时储存的能量足以将骑手带到骑行的尽头!第一座山越高,重力就可以将骑手向下拉的距离越远。当骑车者从山上摔下来时尖叫时,重力接管了一切。现在,所有累积的势能(存储的)都变为动能或动能。下山越远,您走得越快! 随着骑手上下山,能量从势能变为动能,并在每个山丘处返回。

在STEM活动中,让学生指出自己过山车设计中的势能和动能! 


干活动不必很无聊,通过添加科学和数学联系,实际应用和STEM职业,您将为孩子建立与STEM的更深层次的联系。作为老师,这绝对是您可以在一个小时内完成的一项活动,或者您可以将其扩展到为期6周的项目。就像我说的,成年人也喜欢这个挑战,因此非常适合家庭之夜或在不同的学校活动中展示。如果您的学校有 干家庭之夜,询问您的学生是否可以参加以展示他们的过山车设计。

是否想在您的教室或程序中实施此活动? 查看我们完整的老师和学生STEM指南 这里。其中包括工程设计过程中每个步骤的学生讲义,从幼儿园到中学的适应活动的提示,以及土木,心理学和过山车背后的科学的STEM指南。 

寻找历史联系? 查看美国过山车STEM挑战赛,这是我们的一部分 干探索者套装。这项活动是每个大洲与一项发明相关的七项活动之一!