设计火星殖民地:STEM项目

设计火星殖民地:STEM项目

您是否正在寻找基于项目的终极STEM挑战?您是否需要工程或科学展览项目或夏季STEM展示柜?

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我们很高兴分享我们的流行 第三阶段 干项目:在火星上设计一个殖民地!学生将学习火星,集思广益并研究食品,水,能源和其他关键系统的设计解决方案,并从回收材料中建立菌落模型。这是基于项目的将STEM或STEAM程序提升到新水平的完美方法 挑战!

设计火星殖民地是一个真正的多学科项目,因为学生们认为既要使人类活着又要快乐。殖民者将如何获得食物?火星环境如何?沙尘暴期间会发生什么?殖民者将如何娱乐?

火星殖民地是我STEM计划的重点项目,过去五年来我一直在进行调整和改进。我们的课程是德克萨斯州圣安东尼奥市全市STEM竞赛的基础,但是您可以轻松地将此指南用于自己的教室或课程展示。 Vivify即将在一项面向所有学校的国家级太空殖民地竞赛中宣布一项重大公告!

单击视频以预览该项目,或者更好的是,这是在教室中使用该项目的老师的反馈:

这是我今年最好的购买。该项目已经进行了8周,我的孩子(四年级和5年级)将在本周完成他们的殖民地模型。他们一直积极参与各个方面。到目前为止,他们已经对该项目进行了一些最佳研究。简直太神奇了!
— Elizabeth L.

火星殖民地STEM挑战概述

带着火星上的殖民地将时事带入您的教室! SpaceX,NASA和其他公司正在计划 派人去火星,并且该项目允许学生设计自己的殖民地版本。请记住,您不需要成为火星专家!学生将带头进行研究,设计和建造。我们有一个项目指南,活动和交互式计划工具,可以指导团队从头脑风暴到建设!

挑战: 设计一个长期栖息地,以使殖民者在火星上存活并快乐。

年级: 适用于4年级-9年级

持续时间: 至少10个1小时的课程

项目大纲:

  1. 找出问题(1节)

  2. 头脑风暴解决方案(2节)

  3. 计划殖民地布局(2节)

  4. 测试和重新设计版式(1节)

  5. 建立菌落模型(3次以上)

  6. 现在的设计(1节)


步骤1:找出问题

要理解这一挑战,我们必须首先反思我们在地球上的生活。我们需要什么生存?要成为一个富有生产力和快乐的人,我们需要什么?学生了解到生活不仅仅是食物,水,空气和住所的基本知识。我们需要社会互动,社区,学习,目标等等!

接下来,我们如何在火星上创造这种生活?学生将需要探索火星的大气,重力,地理和资源,以确定缺少的东西。我的学生完成了在线寻宝游戏,探索 Google火星​​地图,通过短文或PSA向全班教授他们的知识,并玩火星琐事游戏。 所有这些活动都可以在这里找到!

以下是一些我最喜欢的火星视频,以介绍该项目:


步骤2:集体讨论解决方案

现在,学生已经对火星有了基本的了解,他们需要开始计划其殖民地设计,以保持人类的生存和幸福。研究和头脑风暴解决方案围绕两个问题:

  • 什么样的当前或新技术将使人类在火星上存活?

  • 您如何预防火星上的心理健康问题?

我已经制定了项目指南,指导学生完成工程设计过程,在以下领域进行头脑风暴和设计解决方案:食品,水,空气,能源,交通,娱乐,政府和乡愁。 您可以在此处访问该项目指南。

警告:学生不知道如何研究!我知道这令人震惊。我做“研究”的中学生是Google图片或Wikipedia。开放式研究阶段让学生不知所措,他们错过了许多很棒的NASA技术,而我最终不得不大力指导他们的工作,以使解决方案始终基于现实。因此,以上指南非常适合那些有上进心或更高水平的学生群体,但是如果您的学生需要更多指导,请继续阅读。

火星计划游戏!

今年,我改变了一切。我决定通过游戏介绍可能的解决方案!通过游戏卡,向学生介绍真正的NASA技术,例如水培法,太阳帐篷,MOXIE制氧机等。当学生阅读每张游戏卡时,他们将辩论真实技术的利弊,以支持自己对火星的任务。团队还必须保持预算和能力限制内,并保持幸福水平。

而且有效!学生喜欢玩游戏,在每个系统上都进行了有意义的辩论,这是他们殖民地设计的完美入门。他们可以在两个大型计划板上可视化所有必需的系统,并且团队能够一致地绘制出他们的设计。游戏卡仅提供了足够的信息来引起人们的兴趣,从而导致了进一步的研究以了解该系统。

在这里查看游戏!


第三步:建筑布局

一旦确定了每个殖民地“区域”(例如食物,水,能源和通讯)的解决方案,团队就需要考虑整体设计。过去,我会要求团队设计出不同的设计,但是很难做到这点。今年,我们使用了一块大海报板作为殖民地地图,学生们剪出了不同颜色的正方形代表每个区域。例如,一个广场是睡眠区,另一个广场是太阳能板等电力系统,而第三个区域是浴室。每个区域都是根据相对比例确定的,以确保厕所不像自助餐厅那么大!

当学生布置区域时,他们可以确定是否需要多个级别以及整合火星的地理位置。不同的颜色代表了殖民地的各种高度,例如火山口的边缘或熔岩管内部。 我们的指南将引导您完成此过程。


步骤4:测试

是时候对每个殖民地进行测试了!计划好所有系统后,我将挑战具有现实场景的团队,以查看其殖民地能否生存。这提供了在建造阶段之前进行重新设计的机会。方案示例:

  • 一场大规模的沙尘暴袭击了您的殖民地,气象学家预测这可能持续数月。沙尘暴遮挡了大部分阳光。

  • 您殖民地的秩序正在瓦解。一些殖民者变得懒惰,不从事分配的工作。其他人则浪费时间,洗个澡或过度使用电子设备。

  • 在吃了相同的食物几个月之后,由于食物选择有限,殖民者变得无聊和沮丧。

  • 殖民者想念他们的朋友和家人回到地球上。

我还请一家当地的建筑公司出来,并提供有关殖民地布局的反馈。这是增加STEM专业人士作为团队指导的绝佳时机!


步骤5:建立菌落模型

时间到了有趣的部分!学生将回收的材料(从纸板到谷物盒的所有材料)引入,以创建其殖民地的3D模型。我们在与2D布局所用海报板尺寸相同的泡沫板上构建。这使学生可以使用布局中的相同比例进行构建。这是我与大型团队一起建立的过程:

  1. 为每个团队成员分配一个区域,例如食物,水,睡眠区。我通常给每个学生一个工程和心理健康专区,因为工程专区需要更多的研究。

  2. 每个学生都通过提供的网站研究该系统,以详细了解其工作原理和外观。我们使用了Google幻灯片来收集信息和照片。

  3. 每个学生都会建立一个适合他们在殖民地板上分配区域的比例模型。

  4. 每个学生将模型粘贴到殖民地委员会。

  5. 每个学生都会向其他团队成员介绍他们的区域。


步骤6:目前的模型

我的学生参加每年在圣安东尼奥市举办的年度太空殖民地竞赛。我们汇集了来自当地STEM行业和大学的评委,对学生的工程,心理健康和建筑组成进行评分。获胜的团队将获得很酷的奖项,例如四旋翼直升机,NASA之旅等等!这绝对是今年的亮点!

准备在您的教室或程序中实施此操作? 在这里查看我们的完整项目指南!


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