Kā 3D drukāšanu var izmantot izglītībā ?
Table of Contents
Skolas atrod jaunus veidus, kā mācīt ar 3D printeriem. Pamatskolas skolēni tagad var apgūt drukātus cilvēka ķermeņa modeļus, bet koledžas studenti veido inženiertehniskos prototipus. Skolotāji izgatavo mācību rīkus, kas palīdz izskaidrot sarežģītus jēdzienus, un skolēni mācās, veidojot fiziskus objektus, kurus viņi var turēt un pārbaudīt. Darbs ar 3D printeriem palīdz skolēniem saglabāt interesi un attīstīt praktiskās iemaņas. Tā kā šie printeri kļūst arvien izplatītāki skolās, tie palīdz skolēniem labāk savienot klases stundas ar reālajām lietojumprogrammām.
3D drukāšanas izglītības ieguvumi
Uzlabota izpratne par sarežģītām tēmām
Praktiskās zināšanas studenti iegūst, paši projektējot un veidojot objektus. Tā vietā, lai lasītu tikai par koncepcijām, viņi var pārbaudīt savas idejas un redzēt tūlītējus rezultātus. Kad skolēns izdrukā pārnesumu sistēmu vai ģeometrisku formu, viņš mācās, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, veicot korekcijas, līdz sasniedz vēlamo rezultātu.
Labāka atmiņas saglabāšana
Fiziskie modeļi dod labumu studentiem, kuri labāk mācās, redzot un pieskaroties. Students, kurš ķīmijas stundā cīnās ar molekulārām struktūrām, var pārbaudīt 3D drukātu modeli no visiem leņķiem. Sarežģīti matemātiskie jēdzieni kļūst skaidrāki, kad studenti tur rokās iespiestas ģeometriskas formas. Šī praktiskā pieeja īpaši palīdz vizuālajiem un taustes audzēkņiem aptvert sarežģītas idejas.
Uzlabotas komandas darba un komunikācijas prasmes
3D drukas projekti dabiski veicina komandas darbu un problēmu risināšanas spējas. Studenti strādā kopā, lai:
- Plānojiet un izstrādājiet projektus
- Dalieties pienākumos un resursos
- Sniedziet atsauksmes viens par otra darbu
- Atrisiniet tehniskas problēmas
- Uzlabojiet dizainu, pamatojoties uz testa rezultātiem
Izmantojot šīs grupas aktivitātes, studenti attīsta vērtīgas komunikācijas, kritiskās domāšanas un projektu vadības prasmes. Kad izdruka neizdodas vai dizains ir jāuzlabo, komandas mācās analizēt problēmas un kopīgi meklēt risinājumus.
Lietojumprogrammas dažādos izglītības līmeņos
Izmantošana pamatskolā un vidusskolā
Pamatskolas skolotāji izmanto 3D printeri mācīt fizikas pamatus, izmantojot vienkāršas mašīnas, piemēram, skriemeļus un sviras. Skolēni vēstures nodarbībām drukā vēsturiskus artefaktus, piemēram, senos rīkus vai arhitektūras elementus. Vidusskolas zinātnē drukātas šūnu struktūras un DNS modeļi padara bioloģijas stundas konkrētākas. Vidusskolēni veido topogrāfiskās kartes ģeogrāfijai un drukā molekulārās struktūras ķīmijai.
Pieteikumi koledžai un universitātei
Inženierzinātņu studenti izstrādā darba prototipus saviem vecākajiem projektiem, sākot no robotizētām detaļām līdz ilgtspējīgas enerģijas ierīcēm. Arhitektūras studenti drukā savu ēku projektu mēroga modeļus. Medicīnas studenti veido pielāgotus anatomiskus modeļus ķirurģiskai praksei. Pētniecības laboratorijas izmanto 3D drukāšanu specializētām iekārtām un eksperimentālām iekārtām, kas nav komerciāli pieejamas.
Karjeras apmācības programmas
Tehniskās skolas sagatavo audzēkņus mūsdienīgiem ražošanas darbiem, mācot industriālās 3D drukas prasmes. Studenti mācās:
- Darbojas ar dažāda veida rūpnieciskie printeri
- Izmantojiet profesionālu dizaina programmatūru
- Drukas iekārtu apkope un remonts
- Ievērojiet nozares kvalitātes standartus
Vietējie uzņēmumi sadarbojas ar šīm programmām, lai piedāvātu prakses vietas, kurās studenti strādā reālos ražošanas projektos. Šī tiešā pieredze palīdz studentiem pēc skolas beigšanas vienmērīgi pāriet uz rūpnieciskiem darbiem.
3D drukāšanas lietojumprogrammas dažādiem priekšmetiem
Zinātnes nodarbības
Fizikas studenti drukā viļņu modeļus, lai pētītu skaņas un gaismas uzvedību.Ķīmijas nodarbībās tiek izveidoti elektronu orbītas modeļi, lai tos saprastu atomu struktūra. Zemes zinātnē studenti veido vulkānu un tektonisko plākšņu šķērsgriezumus. Vides zinātnes nodarbībās tiek drukātas savvaļas dzīvnieku izsekošanas ierīces un laikapstākļu uzraudzības rīki lauka pētījumiem.
Matemātikas un inženierzinātņu projekti
Studenti vizualizē aprēķinu koncepcijas, izdrukājot sarežģītu funkciju 3D grafikus. Uzlabotā ģeometrija kļūst skaidrāka ar drukātiem modeļiem, kas parāda četrdimensiju formu šķērsgriezumus. Inženierzinātņu studenti pārbauda konstrukcijas integritāti, drukājot un testējot tiltu projektus. Datorzinātņu nodarbībās programmēšana tiek apvienota ar 3D drukāšanu, lai radītu automatizētas sistēmas un robotus.
Mākslas un dizaina nodarbības
Mākslas studenti sajauc tradicionālās metodes ar 3D drukāšanu, lai radītu unikālas skulptūras. Modes dizaina nodarbībās tiek drukāti pielāgoti aksesuāri un eksperimentālas tekstila struktūras. Arhitektūras studenti pēta jaunas formas, izmantojot drukātus modeļus ar sarežģītu ģeometriju. Digitālās mākslas kursi māca studentiem:
- Izveidojiet ģeneratīvu mākslu, izmantojot kodu un 3D drukāšanu
- Dizains interaktīvas instalācijas
- Radīt kinētiskas skulptūras
- Eksperimentējiet ar jauniem materiāliem un faktūrām
Šie projekti palīdz skolēniem izprast saikni starp digitālo dizainu un fizisko radīšanu, vienlaikus attīstot savu māksliniecisko redzējumu.
3D drukāšanas ieviešanas rokasgrāmata skolām
Nepieciešamais aprīkojums un telpas prasības
Budžets 2-3 iesācējiem draudzīgi printeri (piemēram, QIDI Q1 Pro vai Max3) pamata klasēm un 1-2 profesionāliem modeļiem (QIDI Plus4) progresīviem projektiem. Atvēliet 40-50 ㎡ istabu ar:
- 4 ventilācijas ventilatori (katrs vismaz 200 CFM)
- Ugunsizturīgi uzglabāšanas skapji priekš materiāliem
- 6-8 datoru darbstacijas ar 3D modelēšanas programmatūra
- Atsevišķas zonas drukāšanai, pēcapstrādei un projektu glabāšanai
- Avārijas dušas un acu skalošanas stacija
Soli pa solim mācību programmas plānošana
Sāciet ar šiem pārbaudītajiem sākuma projektiem:
- 1-2 nedēļa: vienkāršas ģeometriskas formas (drukāšanas laiks 2-3 stundas)
- 3-4 nedēļa: pamata mehāniskās daļas (drukāšanas laiks 4-5 stundas)
- 5.-6. nedēļa: vairāku daļu komplekti (kopā 6-8 stundas)
- 7.-8. nedēļa: pasūtījuma dizaina projekti (kopā 10-12 stundas)
Sekojiet studentu progresam, izmantojot standartizētas rubrikas, kas mēra projektēšanas prasmes, tehnisko izpratni un projekta pabeigšanu.
Strukturētā skolotāju attīstības programma
Ieviest trīsfāzu apmācības sistēmu:
Pamatapmācība (16 stundas)
- Printera darbība un apkope
- Programmatūras pamati (Tinkercad, Fusion 360)
- Drošības protokoli
- Pamata problēmu novēršana
Papildu darbnīca (24 stundas)
- Sarežģīts modeļa dizains
- Vairāku materiālu druka
- Uzlabotas programmatūras funkcijas
- Projektu vadība
Pastāvīgs atbalsts
- Ikmēneša prasmju apmaiņas sesijas
- Tiešsaistes forums ātrai problēmu risināšanai
- Reizi ceturksnī progresīvās tehnikas darbnīcas
- Sadarbība ar vietējiem 3D drukas uzņēmumiem tehniskā atbalsta sniegšanai
Skolas 3D drukāšanas programmas panākumi ir atkarīgi no konsekventas aprīkojuma apkopes un regulāriem mācību materiālu atjauninājumiem. Skolām katru semestri jāpārskata un jāpielāgo īstenošanas stratēģijas, pamatojoties uz skolotāju atsauksmēm un skolēnu snieguma datiem.
3D drukāšanas izaicinājumi izglītībā
3D drukas ieviešana skolās nes dažādus izaicinājumus, kas prasa rūpīgu plānošanu un radošus risinājumus. Skolām šīs problēmas ir sistemātiski jārisina, lai nodrošinātu veiksmīgu 3D drukas tehnoloģiju integrāciju savās izglītības programmās.
Finanšu izaicinājumi
- Ierobežots finansējums vairākiem printeriem dažādās klasēs
- Pastāvīgās izmaksas par materiāliem dažādās tēmās
- Tehniskā atbalsta personāla algas prasības
- Programmatūras licences maksa visām klasēm
- Iekārtu uzturēšanas un nomaiņas izmaksas
Praktiskās mācīšanas izaicinājumi
- Ilgi drukāšanas laiki ir pretrunā ar nodarbību grafikiem
- Ierobežota piekļuve printeriem lieliem klases izmēriem
- Neizdevās izdrukas, kas izjauc stundu plānus
- Dažādi mācīšanās līknes studentu vidū
- Glabāšanas telpa studentu projektiem
- Laika pārvaldība starp projektēšanas un drukāšanas fāzēm
Mācību programmu integrācijas jautājumi
- 3D drukas projektu saskaņošana ar standarta mācību programmām
- Taisnīgu vērtēšanas standartu izveide visos priekšmetos
- Nodarbības atbilstība straujām tehnoloģiju izmaiņām
- Konsekventas kvalitātes uzturēšana dažādās klasēs
- Jauno skolotāju apmācība par aprīkojuma lietošanu
- Rezerves plānu izstrāde tehniskām kļūmēm
Risinājumi un stratēģijas
- Kopīgojiet printerus starp nodaļām pēc grafika
- Sadarbojieties ar vietējiem uzņēmumiem materiālu sponsorēšanai
- Apmācīt atlasītos skolotājus par tehniskajiem koordinatoriem
- Izmantojiet bezmaksas izglītības programmatūras versijas
- Plānojiet kompleksās izdrukas ārpus mācību stundām
- Izveidojiet studentu grupas efektīvai printera lietošanai
- Regulāri rīkojiet mācību programmas pārskata sanāksmes
- Izveidojiet skaidras projekta vadlīnijas un rubrikas
Regulāra šo izaicinājumu novērtēšana un risinājumu pielāgošana palīdzēs skolām uzturēt efektīvu 3D drukas programmu. Panākumu atslēga slēpjas elastīgas sistēmas izveidē, kas spēj pielāgoties gan tehniskajiem sasniegumiem, gan mainīgajām izglītības vajadzībām.
Iedarbiniet 3D drukāšanu savā skolā!
3D drukāšana sniedz studentiem jaudīgas mācību iespējas visos mācību priekšmetos un pakāpes līmeņos. Lai gan skolas drukāšanas programmas izveide prasa rūpīgu plānošanu un resursus, izglītības ieguvumi ir ievērojami. Studenti iegūst dziļāku izpratni, praktiski mācoties, attīsta tehniskās prasmes un labāk sagatavojas turpmākajai karjerai. Skolas, kas pārdomāti ievieš 3D drukāšanas programmas, palīdz saviem skolēniem savienot klases koncepcijas ar reālajām lietojumprogrammām.