Здравствуйте! С вами Опт-Детки и в этом обзоре мы рассказываем о применении 3D-принтеров и 3D-печати в образовании. Узнайте больше из этой статьи.
Использование 3D-печати в образовании
Источник: lpfrg.com
3D-принтеры уже давно перестали быть дорогим инструментом, доступным только для крупных компаний и ведущих исследовательских центров. Сегодня пользователем устройства 3D-печати может быть даже ребенок, а их цена начинается всего от нескольких сот долларов. Использование технологий 3D-печати революционно меняет методы обучения и выводит образовательный процесс на совершенно новый уровень развития творческих способностей учащихся.
3D-технологии могут применяться на всех уровнях образования, от начальных школ до университетов, не говоря уже о том, что практически любой предмет гораздо легче преподавать с помощью 3D-печати. Например, учитель физики при изучении принципов работы реактивного двигателя может попросить учеников создать действующую 3D-модель ракеты, а учитель географии – напечатать 3D-модель любой точки мира, чтобы помочь детям лучше понять изучаемый регион. Это делает процесс обучения более интересным, а знания, полученные с помощью такого опыта, гораздо более устойчивыми.
Источник: ultimaker.com
Можно назвать пять основных достоинств использования 3D-печати в образовании:
1. Обучение наукам и технологии (STEM)
Технология 3D-печати воспитывает в учениках созидателей. Вместо того, чтобы покупать или потреблять готовые изделия, они становятся изобретателями, определяющими свои потребности и находящими решения, творчески сочетая получаемые знания и навыки обращения с техникой.
3D-печать – технология, которую используют ученые и инженеры чтобы изменить мир. Передав эту технологию ученикам, можно познакомить их с проблемами, стоящими перед всем обществом и привить навыки, которые будут полезны в дальнейшем обучении и получении профессии.
2. Развитие воображения и творческого подхода
С 3D-печатью искусство постепенно возвращается в технику, а учащиеся становятся дизайнерами и художниками, используя передовые технологии для визуализации плодов собственного воображения. В процессе обучения развиваются пространственное мышление, умение проектировать и воплощать новое.
3. Привлечение «ленивых» учеников
3D-печать – все еще очень новая технология, которая не всегда доступна обычному потребителю. Поэтому у неё есть «вау-фактор», привлекающий учащихся, прохладно относящихся к своему обучению. Доступ к 3D-технологиям – отличный способ мотивировать учеников, отстающих и по другим предметам.
4. Воспитание социальных навыков
Использование 3D-печати в классе позволит ученикам стать частью растущего интернет-сообщества, посвященного 3D-печати, оценивать и комментировать изделия своих сверстников, быть терпимыми к их ошибкам и учиться на лучших примерах.
Связи между классными уровнями в школе, объединение учеников младшего и старшего возраста для совместной работы над 3D-проектом, позволяет старшим ученикам проявить себя хорошими учителями и научиться ценить то уважение, которым их награждают младшие товарищи.
5. Культивирование целеустремленности
С помощью 3D-печати все может быть реализовано практически. Для погружения в атмосферу древних обществ – дизайн и печать макета мумии или пирамиды. Ученик мечтает о путешествиях – печать острова сокровищ или горной вершины. Ребенок хочет защитить город от стихийных бедствий – разработка и печать дамбы от наводнений, которую можно немедленно испытать. У этого списка нет конца, важно только не останавливаться на стадии идеи, а воплощать ее.
Ученики узнают, что вполне допустимо потерпеть неудачу с первого раза, а затем повторить попытку, чтобы улучшить результат. Когда дети начинают понимать, что неудача является частью процесса, они все меньше боятся пытаться воплощать в жизнь новые и разные идеи. Это укрепляет уверенность учеников, и учителя получают удовольствие от того, что ученики мотивированы и уверены в себе.
Выбор 3D-принтера для использования в образовательном процессе
Вне зависимости от уровня обучения, приобретая 3D-принтер в образовательное учреждение следует учитывать несколько ключевых моментов:
- Безопасность. Нужно помнить о том, что с устройствами будут работать очень неопытные пользователи, испытывающие непреодолимое желание все потрогать. 3D-принтеры, работающие по технологии FDM/FFF, имеют головку печати с температурой от 100 до 500 OC, а фотополимерная смола очень плохо отмывается. Поэтому разумным выбором будет 3D-принтер с закрытой камерой печати. Обратите внимание, что при печати принтеры выделяют далеко не всегда безвредные пары материала печати, поэтому для образовательных учреждений необходимо, чтобы они были оснащены улавливающими фильтрами.
- Стоимость устройства. Какие бы меры предосторожности не предпринимал учитель, при обучении достаточно высока вероятность поломки устройства, а затраты на его ремонт могут быть высоки. В случае недорогого устройства, его можно будет заменить целиком или крупными узлами.
- Простота конструкции. Чем проще, жестче и надежнее конструкция, тем меньше вероятность того, что дорогое устройство будет выведено из строя какими-то неправильными манипуляциями.
- Доступность расходных материалов. Как бы не хотелось использовать очень дорогие фирменные материалы для получения идеальных изделий, следует помнить основную цель приобретения 3D-принтера – обучение. Поэтому брака всегда будет много, расход материалов будет всегда большим, а принтер должен уметь печатать самыми дешевыми и распространенными из них.
- Сервис. Удобство ремонта и замены вышедших из строя деталей. Обучение – непрерывный процесс, а расположенные неподалеку официальное представительство и сервисный центр производителя сэкономят немало времени и денег при ремонте.
- Использование бесплатного ПО. Начальное обучение не ставит своей целью превратить пользователя в профессионала. Учитель должен дать ученику начальные знания о 3D-технологиях и желание развивать их дальше. Использование сложных профессиональных программных пакетов, помимо их высокой стоимости, зачастую способно поселить в неопытном пользователе неуверенность в своих силах.
- Фирменные курсы обучения. Многие производители 3D-устройств, заинтересованные в рекламе своих продуктов, выпускают специальные обучающие курсы по работе со своими устройствами, как для учащихся, так и для преподавателей. Наличие такого курса позволит избежать многих ошибок и повысить эффективность обучения.
- Фирменные программы мотивации. Некоторые компании имеют собственные грантовые программы для мотивации наиболее талантливых преподавателей и учеников.
Подробнее о выборе 3D-оборудования для сферы образования можно прочесть в нашей статье.
3D-печать в школе
Источник: ultimaker.com
С какого возраста можно начинать обучение 3D-технологиям? С того самого момента, когда молодой человек будет способен осознать связь между своим действием и получаемым результатом. Большинство слышало об коэффициенте интеллекта (IQ) и эмоциональном коэффициенте (EQ), как о способах измерения умственных и эмоциональных способностей человека.
Источник: ultimaker.com
3D-технологии позволяют развить еще одну грань – пространственный интеллект или способность умственного манипулирования двумерными и трехмерными объектами, формирующуюся в самом раннем возрасте. Исследование группы ученых под руководством Дэвида Любински из Университета Вандербильта, проводившееся в течение нескольких десятков лет, показало, что пространственный интеллект является предиктором способности усвоения новых знаний, особенно в областях науки, техники, инженерии и математики.
Любински и его коллеги обнаружили, что этот вид интеллекта упускается из виду в современных системах обучения и тестирования. Они считают, что помощь учащимся в развитии пространственных способностей является ключом к созданию более интеллектуально развитых людей. Фактически, Любински отметил, что пространственные способности «могут быть самым большим из известных неиспользованных источников человеческого потенциала».
3D-печать в университете
Источник: lpfrg.com
Университеты и институты совершенствуют знания студентов, приобретенные в школах, и дают специальные знания при освоении профессии. Кроме того, они являются центрами научных исследований и разработки новых технологий. Использование 3D-печати ускоряет эти процессы. Используя 3D-печать, студенты-медики могут печатать человеческие органы, чтобы улучшить знание анатомии, студенты-технологи – быстро прототипировать новые продукты, студенты, изучающие архитектуру и дизайн – печатать свои макеты и модели.
Примеры использования
3D-печать в международной школе имени М. В. Ломоносова
Международная школа им. М. В. Ломоносова в Нижнем Новгороде – одна из немногих в России, обучающая детей по программе Международного Бакалавриата для начального и среднего образования (International Baccalaureate — Primary Years Programme, Middle Years Programme). Выпускники школы получают, в дополнение к аттестату государственного образца, сертификат, дающий право поступления в высшие учебные заведения по всему миру.
Для обучения детей современным технологиям школа приобрела в Top 3D Shop 3D-принтер Hercules российского производства. Устройство отвечает всем требованиям безопасности, позволяет учащимся наблюдать за процессом печати и понимать принципы технологии 3D-печати.
3D-печать в инженерно-технологической школе в Санкт-Петербурге
Это школа для учеников, проявляющих выдающиеся способности в технологических областях и творчестве, обучающая по специальным программам с использованием современного оборудования, дающая учащимся не только общие школьные знания, но и набор начальных навыков и компетенций для взаимодействия с современным производством.
Компания Top 3D Shop установила в школе настольные 3D-принтеры PICASO 3D Designer XPRO (FDM), фотополимерный Formlabs Form 2 (в настоящий момент принтер снят с производства, улучшенный аналог — Formlabs Form 3), полноцветный ProJet 260Plus и другое дополнительное оборудование. Появление современных технологий в школе позволило учителям не только изготавливать учебные пособия, но и создать класс моделирования и прототипирования, в котором дети могут проявлять свои инженерные и творческие способности.
Курс «Манипулятивное исчисление», Гарвардский Университет
Источник: manipulativecalculus.com
Многофакторное исчисление является крупнейшим в Гарварде математическим курсом и служит предпосылкой для курсов по всем дисциплинам STEM. Это первый курс по математике для большинства студентов, включающий трехмерные пространственные вычисления и визуализацию. Команда разработчиков учебных программ в Гарвардском университете пришла к выводу, что лучший метод преподавания этой дисциплины – передать предметы в руки студентов. Буквально.
Источник: manipulativecalculus.com
В 2017 году в учебный план был добавлен новый элемент — активное взаимодействие с 3D-моделями объектов. С 2018 года этот курс больше не преподается в лекционном формате, вместо этого занятия проводятся в секциях из тридцати и менее студентов, чтобы можно было изготовить достаточное количество копий различных 3D-моделей. Новый курс получил название «Манипулятивное исчисление». Все модели курса были изготовлены с помощью 3D-печати.
Как показала практика, студенты не только лучше понимают материал с помощью 3D-моделей, но и преподаватели могут лучше оценивать знания учащихся, объясняющих свои расчеты с использованием физических 3D-моделей.
3D-печать макетов космической техники для МАИ
Московский авиационный институт — крупнейший в России вуз, готовящий ученых и инженеров для авиакосмической отрасли. В 2018 году МАИ занял достойное место в рейтинге лучших вузов мира по версии Times Higher Education.
Коллективу ученых и студентов института понадобилось создать точные стендовые копии пилотируемых космических кораблей «Союз ТМА-М» и «Союз ФГ» для использования в качестве учебных пособий. Для этого было решено использовать технологию 3D-печати и проектирование в ПО SolidWorks.
С помощью специалистов компании Top 3D Shop и 3D-принтеров Anycubic Photon S, Phrozen Shuffle 2019, Formlabs Form 3, Picaso3D Designer XPRO иHercules Strong макеты были изготовлены с идеальной точностью.
Помимо космических аппаратов, также мы изготовили для Московского авиационного макет космодрома. Подробнее — в статье.
Заключение
Источник: edtechmagazine.com
Преимущества применения 3D-печати, 3D-принтеров и 3D-моделирования в образовании очевидны — они не только помогают усвоению знаний по традиционным дисциплинам, но и дают свои специфические знания и навыки, которые так востребованы в наше время и пригодятся для дальнейшего обучения и применения на практике. Понимая это, все больше учебных заведений обращает свое внимание на цифровые и аддитивные технологии, как имеющие решающее значение в подготовке учащегося к взрослой жизни. Видя эту тенденцию, производящие 3D-оборудование компании предлагают все больше продуктов и программ именно для образовательной сферы.
Подарите ученикам лучшее будущее с помощью — эксперта по интеграции 3D-оборудования и робототехники в государственных образовательных программах.
В ближайших статьях мы расскажем о федеральной государственной программе повышения качества образования «Точки роста» и ее связи с новейшими технологиями. Следите за обновлениями!