Kursy • Poradniki • Inspirujące DIY • Forum
Drukarka 3D w szkole to już praktycznie norma. Dzięki temu urządzeniu możliwe jest rozbudzenie wyobraźni uczniów i samodzielne wydrukowanie niestandardowych pomocy edukacyjnych.
Czy drukarka 3D przyda się tylko na informatyce? Zdecydowanie nie! Sprzęt ten znajdzie znacznie więcej zastosowań, m.in. na biologii i geografii.
Od września 2022 roku zdecydowana większość polskich szkół podstawowych posiada drukarki 3D, które z założenia mają unowocześnić edukację. Nie każdy wie jednak, jak używać takiego sprzętu. Z tego artykułu dowiesz się, czym jest drukarka 3D i jak można wykorzystać ją w szkole.
Jest to ogólny tekst, który może być inspiracją dla uczniów i nauczycieli. Nie wnikamy tutaj w szczegóły techniczne. To krótki zbiór podpowiedzi na temat możliwości zastosowania druku 3D w szkole. Sprawdzimy też, jakie efekty uzyskano w Wielkiej Brytanii, gdy wyposażono szkoły w tego typu sprzęt.
Ogólnie rzecz biorąc, drukarka 3D to urządzenie, które wykonuje trójwymiarowe obiekty z materiałów o różnych właściwościach (np. biodegradowalnego plastiku lub materiałów elastycznych). Obiekty te powstają poprzez nakładanie i stapianie ze sobą kolejnych warstw specjalnego plastikowego „drutu”, czyli tzw. filamentu. Materiał ten najczęściej dostarczany jest na specjalnych szpulach. Dla uproszczenia można przyjąć, że w szkole najczęściej będzie można drukować jednokolorowe, twarde obiekty.
Drukarka 3D łączy ze sobą kolejne warstwy materiału, który jest czymś w rodzaju plastikowego drutu
Druk 3D odbywa się w stosunkowo wysokich temperaturach. Głowica drukująca rozgrzewana jest do temperatury 190–260°C, aby móc przetopić materiał termoplastyczny. Musi on mieć konsystencję, która nie będzie się rozlewać, ale tworzyć kształty. I tak, warstwa po warstwie, powstaje nasz przedmiot.
Przykładowy niebieski filament oraz przykładowe głowice drukarki 3D
Drukarki 3D nie są aż tak nową technologią, jak się wydaje. Pierwsze urządzenie tego typu zostało opracowane w 1984 roku i opatentowane w 1986. Jednak przez długie lata ich ceny były zawrotnie wysokie, a dostępność ograniczona. Współcześnie sytuacja jest już inna: drukarki 3D są powszechnie używane przez różne branże, duże i małe firmy, a nawet użytkowników prywatnych. Najwyższa pora, aby urządzenia te stały się również atrakcyjną pomocą dydaktyczną.
Obecnie – zależnie od konkretnej technologii – druk 3D pozwala na wykonanie części do różnych urządzeń (nawet samochodów i samolotów). Można stworzyć też zwyczajne przedmioty, takie jak kubki, zabawki, wazony i figurki. Technologia ta jest również używana w medycynie, np. do tworzenia implantów lub druku modeli czaszek czy kości.
Przykładowe obiekty, które powstały na drukarce 3D
Jednak to nie koniec. Drukarki 3D mają już zastosowanie w gospodarstwach domowych, w okulistyce, jubilerstwie i wielu innych branżach, z których większość osób może nie zdawać sobie sprawy. Drukarki 3D dają szerokie pole do popisu: z ich użyciem może powstać breloczek, portfel, ale też część do samolotu, czy elementy wykorzystywane w przemyśle.
Drukarki 3D od kilku lat coraz częściej pojawiały się w polskich szkołach. Jednak od września 2022 takie urządzenie powinno być już dostępne w każdej polskiej publicznej szkole podstawowej. Wszystko za sprawą programu Laboratoria Przyszłości, w ramach którego wszystkie chętne szkoły otrzymały środki na zakup m.in. drukarki 3D oraz rzeczy do nauki elektroniki i programowania.
Tak samo jak stopniowo do szkół wchodziły komputery, projektory i tablice multimedialne, tak samo teraz czas na popularyzację elektroniki i drukarek 3D.
Dla nauczycieli i pedagogów drukarki 3D mogą czasami wydawać się zbędnym dodatkiem, na który nie będzie czasu – bo kto i kiedy ma z nich korzystać? Warto jednak uświadomić sobie, że dostęp do takiego sprzętu to wyjątkowa okazja nie tylko do tego, by pokazać nowoczesne technologie, ale również by zdobyć nowe narzędzia do pracy.
Zajęcia z informatyki wydają się idealne do tego, aby zaznajomić uczniów z podstawami druku 3D. Już nawet podczas jednej lekcji można przedstawić podopiecznym ogólną zasadę działania takiej drukarki i wydrukować coś prostego (np. gwizdek).
Druk 3D na informatyce pozwala nawiązać do wielu innych tematów
Oprócz obcowania z nowymi technologiami druk 3D pozwoli nawiązać do innych tematów, np. do programowania i projektowania 3D. Dzięki prostym programom dosłownie każdy uczeń będzie mógł całkiem szybko zaprojektować np. swój breloczek, który później powstanie na drukarce 3D.
Trzeba koniecznie uzmysłowić sobie, że drukarka 3D to narzędzie, dzięki któremu można wykonać wiele pomocy edukacyjnych. Nie jest więc to sprzęt, który należy kojarzyć wyłącznie z zajęciami technicznymi. Oprzyjmy to na przykładzie: grupa uczniów uczy się budowy ludzkiego serca. Mając do dyspozycji model, który można obejrzeć i dotknąć, zainteresowanie lekcją znacząco wzrasta.
Przykładowe serce z drukarki 3D, na którym dodatkowo pokolorowano część naczyń krwionośnych
Zależnie od możliwości dostępnej drukarki odwzorowanie ludzkiego serca okaże się lepsze lub gorsze. Jednak niezależnie od precyzji nadal będzie to fizyczny obiekt, który można wziąć do ręki, dotknąć i obejrzeć pod dowolnym kątem, dzięki czemu uczniowie mogą zapamiętać różne szczegóły. Tym samym zwyczajna lekcja zamienia się w interaktywne zajęcia, które angażują wyobraźnię. Na lekcji biologii można wydrukować też np. komórki roślinne i zwierzęce czy model ludzkiej czaszki.
Do tej pory część uczniów wykonywała różne przestrzenne figury z papieru, inni tylko obserwowali modele, które były umieszczone w szklanej gablocie. Technologia druku 3D wszystko zmienia, a nauka geometrii staje się większą frajdą. Drukarka 3D świetnie sprawdzi się zresztą nie tylko na tym przedmiocie – będzie niezastąpiona również na fizyce i chemii.
W Wielkiej Brytanii już w 2013 roku testowano, jak druk 3D może przydać się w szkole.
Podczas tego badania wyposażono 21 szkół w drukarki 3D w celu sprawdzenia, jak nowe, innowacyjne narzędzia mogą wspierać naukę zgodną z duchem STEM (ang. science, technology, engineering, mathematics). Wśród zalet wymienionych w tym raporcie znaleźć można informacje, że wykorzystanie drukarek 3D miało wyraźny motywujący wpływ na uczniów, a szkoły odnotowały większe zainteresowanie przedmiotami STEM.
Przykładowe wykorzystanie drukarek 3D przez uczniów z Wielkiej Brytanii
Raport dotyczy również przykładowego wykorzystania druku 3D. Nauczyciele matematyki testowali, jak druk 3D sprawdzi się przy zadaniach z geometrii. Dzięki możliwościom drukarki 3D można było w praktyczny sposób omówić np. kwestie związane z objętością stożków oraz ich fragmentów.
Z kolei inni nauczyciele zdecydowali się wykorzystać druk 3D do omówienia tego, czym jest środek ciężkości – tworzenie praktycznie dowolnych elementów znacznie uatrakcyjniło zajęcia. Nic nie stoi też na przeszkodzie, aby w analogiczny sposób powstały modele cząstek i atomów, które sprawdzą się świetnie na lekcjach chemii.
Tak, przedmioty humanistyczne także można uatrakcyjnić dzięki technologii druku 3D. Tutaj możliwości druku jest wiele – od historycznych naczyń i skamielin, przez miniaturowe pomniki, aż po makiety całych miast lub popularnych zabytków.
Można również pokusić się o drukowanie elementów, które będą symbolizowały ważne wydarzenia (jak np. lot w kosmos). Możliwe jest też drukowanie ruchomych elementów mechanicznych, które mogą uatrakcyjnić lekcje dotyczące przełomowych wynalazków.
Drukarka 3D umożliwia np. stworzenie przestrzennego modelu pasma górskiego lub całego kontynentu. Demonstracja ruchu płyt tektonicznych także będzie znacznie bardziej atrakcyjna. Jeśli cofniemy się w czasie, to będziemy mogli również obcować z dinozaurami lub groźnymi zwierzętami, których raczej nie spotkamy w szkole.
Przykładowa czaszka z drukarki 3D
Pamiętajmy, że proces druku 3D jest dosyć czasochłonny. O ile nauczyciel może zainteresować uczniów samą technologią, o tyle najważniejsze jest to, że dzięki takiej drukarce ma szansę wydrukować, stosunkowo tanim kosztem, nowatorskie materiały dydaktyczne. To daje duże możliwości, ale nie zawsze dzieje się na oczach uczniów.
Czas wydruku uzależniony jest od wielu czynników, np. wydrukowanie małego breloczka może zająć 15 min, ale modelu serca – nawet wiele godzin. Całkiem normalne jest, że wydrukowanie jakiegoś obiektu zajmuje 5, 10 albo i 20 godzin. Na szczęście większość obecnie dostępnych drukarek można spokojnie zostawić włączonych np. na noc.
Druk pojedynczego koła zębatego zajmie kilka minut, ale cały, duży mechanizm to już kilka godzin
Jakie są plusy stosowania drukarek 3D w szkole?
Warto pamiętać, że drukarki 3D nie są tylko „zabawkami”. Druk 3D jest już wykorzystywany w wielu branżach, również tych, w których jakość użytych elementów jest kluczowa. Potrzebne są wówczas inne, bardziej profesjonalne drukarki 3D, które działają nieco inaczej, ale ogólna zasada jest podobna.
Dobrym przykładem jest przemysł lotniczy i Boeing – firma, która jako jedna z pierwszych wydrukowała 20 000 części 3D dla samolotów wojskowych oraz pasażerskich. Przykładowo Dreamliner 787 ma 30 komponentów z drukarki 3D – to m.in. kanały powietrzne i niektóre zawiasy.
Przykładowa przemysłowa drukarka 3D
Z kolei w przemyśle motoryzacyjnym wiele znanych marek, jak Audi, Porsche i Lamborghini, korzysta z elementów drukowanych w 3D. W ten sposób tworzy się już niemalże wszystkie niezbędne części, np. podzespoły dla samochodów wyścigowych czy przedmioty używane przy produkcji części (także zamiennych) do tradycyjnych samochodów.
Ford stosuje technologię druku 3D już od 1980 roku. W 2014 roku firma wydrukowała 500 000 pokryw silnika dla Mustanga. Oszacowano, że przy wykorzystaniu tradycyjnych modeli produkcji cały proces byłby o wiele bardziej kosztowny i długotrwały. Przy tego typu produkcji firma korzysta ze zrobotyzowanych, automatycznych stanowisk z drukarkami 3D, które widoczne są poniżej.
Drukarka 3D to takie samo narzędzie jak komputer, tablica interaktywna czy zwykła drukarka. Opcji jest wiele, wszystko zależy jedynie od naszej kreatywności. Drukarek 3D na pewno nie powinno łączyć się tylko z informatyką. Wręcz przeciwnie, obiekty powstające na drukarce mogą się przydać prawie na każdym możliwym przedmiocie.
Już w 2013 roku 21 szkół w Wielkiej Brytanii otrzymało dofinansowanie na zakup drukarek 3D, by sprawdzić, w jaki sposób technologia ta wpłynie na pracę nauczycieli i uczniów. Większość placówek zauważyła wzrost zaangażowania uczniów. Początkowo praca z drukarką opierała się na metodzie prób i błędów, ale to również ważne podczas nauki – nie wszystko od razu musi nam wyjść.
Lasery są z nami od ponad 70 lat i można je znaleźć w niemal każdym domu. Ilu z Was jednak…... Czytaj dalej »
Przeczytaj powiązane artykuły oraz aktualnie popularne wpisy lub losuj inny artykuł »
druk 3d, edukacja, STEM, szkola
Dołącz do 20 tysięcy osób, które otrzymują powiadomienia o nowych artykułach! Zapisz się, a otrzymasz PDF-y ze ściągami (m.in. na temat mocy, tranzystorów, diod i schematów) oraz listę inspirujących DIY z Arduino i RPi.
Trwa ładowanie komentarzy...