Kuidas saab 3D -printimist kasutada hariduses ?
Table of Contents
Koolid leiavad uusi viise 3D-printeritega õpetamiseks. Algklasside õpilased saavad nüüd uurida inimkeha trükitud mudeleid, kolledži üliõpilased aga loovad inseneri prototüüpe. Õpetajad teevad õppevahendeid, mis aitavad selgitada keerulisi mõisteid, ja õpilased õpivad, luues füüsilisi objekte, mida nad saavad hoida ja uurida. 3D-printeritega töötamine aitab õpilastel säilitada huvi ja arendada praktilisi oskusi. Kuna need printerid muutuvad koolides levinumaks, aitavad need õpilastel paremini ühendada klassiruumi õppetunnid reaalmaailma rakendustega.
3D-printimise hariduslikud eelised
Parem arusaam keerukatest teemadest
Praktilisi teadmisi saavad õpilased ise esemeid kujundades ja luues. Selle asemel, et lihtsalt kontseptsioone lugeda, saavad nad oma ideid testida ja koheseid tulemusi näha. Kui õpilane prindib käigukasti või geomeetrilise kujundi, õpib ta katse-eksituse meetodil, tehes kohandusi, kuni saavutab soovitud tulemuse.
Parem mälu säilitamine
Füüsilised mudelid toovad kasu õpilastele, kes õpivad paremini nägemise ja puudutamise kaudu. Keemiatunnis molekulaarstruktuuridega hädas olev õpilane saab 3D-prinditud mudelit uurida iga nurga alt. Keerulised matemaatilised mõisted saavad selgemaks, kui õpilased hoiavad käes trükitud geomeetrilisi kujundeid. See praktiline lähenemine aitab eelkõige visuaalsetel ja kombatavatel õppijatel rasketest ideedest aru saada.
Täiustatud meeskonnatöö ja suhtlemisoskused
3D-printimise projektid soodustavad loomulikult meeskonnatööd ja probleemide lahendamise oskusi. Õpilased töötavad koos, et:
- Planeerige ja kujundage projekte
- Jagage vastutust ja ressursse
- Andke üksteise tööle tagasisidet
- Tehniliste probleemide lahendamine
- Täiustage kujundusi katsetulemuste põhjal
Nende rühmategevuste kaudu arendavad õpilased väärtuslikke suhtlemisoskusi, kriitilist mõtlemist ja projektijuhtimist. Kui väljatrükk ebaõnnestub või disain vajab täiustamist, õpivad meeskonnad probleeme analüüsima ja ühiselt lahendusi leidma.
Rakendused erinevatel haridustasemetel
Kasutamine alg- ja keskkoolis
Algklasside õpetajad kasutavad 3D-printerid õpetada põhifüüsikat lihtsate masinate, nagu rihmarattad ja hoovad, abil. Õpilased prindivad ajalootundide jaoks ajaloolisi esemeid, nagu iidsed tööriistad või arhitektuurielemendid. Keskkoolis muudavad prinditud rakustruktuurid ja DNA mudelid bioloogiatunnid konkreetsemaks. Gümnaasiumiõpilased loovad geograafia jaoks topograafilisi kaarte ja prindivad keemia jaoks molekulaarstruktuure.
Kolledži ja ülikooli taotlused
Inseneritudengid toodavad töötavaid prototüüpe oma vanemate projektide jaoks, alates robotiosadest kuni säästva energia seadmeteni. Arhitektuuritudengid prindivad oma hooneprojektidest mõõtkavas mudeleid. Arstitudengid loovad kirurgilise praktika jaoks kohandatud anatoomilisi mudeleid. Uurimislaborid kasutavad 3D-printimist spetsiaalsete seadmete ja katseseadmete jaoks, mis pole kaubanduslikult saadaval.
Karjäärikoolitusprogrammid
Tehnikakoolid valmistavad õpilasi ette kaasaegseteks tootmistöödeks, õpetades tööstuslikke 3D-printimise oskusi. Õpilased õpivad:
- Töötage erinevat tüüpi tööstuslikud printerid
- Kasutage professionaalset disainitarkvara
- Hooldada ja remontida trükiseadmeid
- Järgige tööstuse kvaliteedistandardeid
Kohalikud ettevõtted teevad nende programmidega koostööd, et pakkuda praktikakohti, kus õpilased töötavad tõeliste tootmisprojektidega. See vahetu kogemus aitab õpilastel pärast kooli lõpetamist sujuvalt tööstuslikele töökohtadele üle minna.
3D-printimise rakendused erinevatel teemadel
Loodusteaduste klassid
Füüsikatudengid prindivad heli- ja valguskäitumise uurimiseks lainemustreid.Keemiatunnid loovad mõistmiseks elektronide orbitaalmudeleid aatomi struktuur. Maateaduses toodavad õpilased vulkaanide ja tektooniliste plaatide ristlõikeid. Keskkonnateaduse tundides prinditakse väliuuringute jaoks metsloomade jälgimise seadmeid ja ilmaseirevahendeid.
Matemaatika- ja inseneriprojektid
Õpilased visualiseerivad arvutuskontseptsioone, printides keerukate funktsioonide 3D-graafikuid. Täiustatud geomeetria muutub selgemaks trükitud mudelitega, mis näitavad neljamõõtmeliste kujundite ristlõikeid. Inseneritudengid testivad konstruktsiooni terviklikkust sillakavandite printimise ja pingetestimisega. Arvutiteaduse tundides kombineeritakse programmeerimine 3D-printimisega, et luua automatiseeritud süsteeme ja roboteid.
Kunsti- ja disainiklassid
Kunstitudengid ühendavad traditsioonilisi tehnikaid 3D-printimisega, et luua ainulaadseid skulptuure. Moedisaini tundides trükitakse kohandatud tarvikuid ja eksperimentaalseid tekstiilkonstruktsioone. Arhitektuuriõpilased uurivad uusi vorme keeruka geomeetriaga trükitud mudelite kaudu. Digitaalkunsti kursused õpetavad õpilastele:
- Looge generatiivset kunsti koodi ja 3D-printimise abil
- Disain interaktiivsed installatsioonid
- Toota kineetilisi skulptuure
- Katsetage uute materjalide ja tekstuuridega
Need projektid aitavad õpilastel mõista seost digitaalse disaini ja füüsilise loomingu vahel, arendades samal ajal oma kunstilist visiooni.
3D-printimise rakendusjuhend koolidele
Vajalikud seadmed ja ruumivajadus
Eelarve 2-3 algajasõbralikud printerid (nagu QIDI Q1 Pro või Max3) põhiklasside jaoks ja 1-2 professionaalset mudelit (QIDI Plus4) edasijõudnute projektide jaoks. Pühendage 40-50 ㎡ tuba, kus on:
- 4 ventilatsiooniventilaatorit (igaüks vähemalt 200 CFM)
- Tulekindlad hoiukapid jaoks materjalid
- 6-8 arvutitöökohta koos 3D modelleerimise tarkvara
- Eraldi alad printimiseks, järeltöötluseks ja projektide hoiustamiseks
- Hädadušš ja silmaloputusjaam
Samm-sammuline õppekava koostamine
Alustage nende tõestatud stardiprojektidega:
- Nädal 1-2: lihtsad geomeetrilised kujundid (prindiaeg 2-3 tundi)
- Nädal 3-4: Põhilised mehaanilised osad (printimisaeg 4-5 tundi)
- Nädal 5-6: mitmeosalised koostud (kokku 6-8 tundi)
- Nädal 7-8: kohandatud disainiprojektid (kokku 10-12 tundi)
Jälgige õpilaste edusamme, kasutades standardiseeritud rubriike, mis mõõdavad disainioskusi, tehnilist arusaamist ja projekti lõpetamist.
Struktureeritud õpetajate arenguprogramm
Rakendage kolmefaasiline koolitussüsteem:
Põhikoolitus (16 tundi)
- Printeri kasutamine ja hooldus
- Tarkvara põhitõed (Tinkercad, Fusion 360)
- Ohutusprotokollid
- Põhiline tõrkeotsing
Edasijõudnute töötuba (24 tundi)
- Kompleksne mudeli disain
- Mitme materjali trükkimine
- Tarkvara täiustatud funktsioonid
- Projektijuhtimine
Pidev tugi
- Igakuised oskuste jagamise seansid
- Veebifoorum kiireks probleemide lahendamiseks
- Kord kvartalis toimuvad arenenud tehnika töötoad
- Tehnilise toe saamiseks tehke koostööd kohalike 3D-printimise ettevõtetega
Kooli 3D-printimise programmi edu sõltub seadmete järjepidevast hooldusest ja õppematerjalide regulaarsest uuendamisest. Koolid peaksid igal poolaastal oma rakendusstrateegiad üle vaatama ja kohandama, lähtudes õpetajate tagasisidest ja õpilaste tulemuslikkusest.
3D-printimise väljakutsed hariduses
3D-printimise juurutamine koolides toob kaasa erinevaid väljakutseid, mis nõuavad hoolikat planeerimist ja loovaid lahendusi. Koolid peavad nende väljakutsetega süstemaatiliselt tegelema, et tagada 3D-printimise tehnoloogia edukas integreerimine oma haridusprogrammidesse.
Rahalised väljakutsed
- Piiratud rahastamine mitme printeri jaoks erinevates klassiruumides
- Jooksvad kulud materjalidele erinevatel teemadel
- Tehnilise abi personali palganõuded
- Tarkvara litsentsitasud tervetele klassidele
- Seadmete hooldus- ja vahetuskulud
Praktilised õpetamise väljakutsed
- Pikad trükiajad on vastuolus tunniplaanidega
- Piiratud juurdepääs printerile suurte klasside jaoks
- Ebaõnnestunud prindid häirivad tunniplaane
- Erinevad õppimiskõverad õpilaste seas
- Panipaik õpilaste projektidele
- Aja juhtimine disaini ja trükkimise faaside vahel
Õppekava integreerimise küsimused
- 3D-printimise projektide vastavusse viimine standardsete õppekavadega
- Õiglaste hindamisstandardite loomine ainete lõikes
- Õppetundide asjakohane hoidmine kiirete tehniliste muutustega
- Ühtlase kvaliteedi säilitamine erinevates klassides
- Uute õpetajate koolitamine seadmete kasutamise alal
- Varuplaanide väljatöötamine tehniliste rikete puhuks
Lahendused ja strateegiad
- Jagage printereid osakondade vahel ajakava alusel
- Tehke materiaalse sponsorluse saamiseks koostööd kohalike ettevõtetega
- Koolitage valitud õpetajaid tehnilisteks koordinaatoriteks
- Kasutage tasuta õppetarkvara versioone
- Planeerige kompleksprintide tegemine väljaspool tunniaega
- Printeri tõhusaks kasutamiseks looge õpilaste rühmi
- Korraldage regulaarseid õppekavade ülevaatuskoosolekuid
- Koostage selged projektijuhised ja rubriigid
Nende väljakutsete regulaarne hindamine ja lahenduste kohandamine aitab koolidel säilitada tõhusa 3D-printimise programmi. Edu võti peitub paindliku süsteemi ülesehitamises, mis suudab kohaneda nii tehniliste edusammude kui ka muutuvate haridusvajadustega.
Pange 3D-printimine oma koolis tööle!
3D-printimine pakub õpilastele võimsaid õppimisvõimalusi kõigis õppeainetes ja klassitasemetel. Kuigi kooli printimisprogrammi loomine nõuab hoolikat planeerimist ja ressursse, on hariduslik kasu märkimisväärne. Õpilased omandavad praktilise õppimise kaudu sügavama arusaamise, arendavad tehnilisi oskusi ja valmistuvad paremini tulevaseks karjääriks. 3D-printimise programme läbimõeldult rakendavad koolid aitavad oma õpilastel ühendada klassiruumi kontseptsioonid reaalsete rakendustega.