Mire használjuk a 3D nyomtatót az iskolában?

Miközben a finn és észt oktatásban már hétköznapi eszköznek számítanak, a magyar közoktatásban és szakképzésben is kezdenek felbukkanni a 3D nyomtatók. Csakhogy miután az újdonság varázsa elszáll, sok lelkes tanár küzd itthon és külföldön is azzal, hogyan építse be őket a tanmenetbe. A Maker’s Red Box fejlesztőcsapata öt éve keresi ennek a legjobb módját. Ez alatt az idő alatt sokezer gyereknek és több száz tanárnak tartottunk 3D nyomtatásra és más modern eszközökre épülő képzéseket, hogy segítségünkkel a legjobbat hozzák ki az új lehetőségekből. Most elmondjuk, mik a legfontosabb tanulságai ennek az öt évnek a 3D nyomtatásra nézve.

A 3D nyomtatókat övező felfokozott figyelem nagyjából öt évvel ezelőtt érte el a csúcsát. Egyre több eseményen lehetett találkozni felhasználóbarát 3D nyomtatókkal, és a technológiai első hívei arról beszéltek lelkesen, hogy a közeljövőben nyomtatható házak, cipők és emberi szervek írják majd át az életünket. Hogy a 3D nyomtatás több, mint egy múló szenzáció, arra a koronavírus-helyzet mutatott rá sokak számára élesben. Az első hullám alatt több olyan eszközt sikerült 3D nyomtatóval helyben előállítani, amire máshogy nem lehetett kielégíteni a hirtelen támadt igényeket. Magyarországon egy közel négyezer önkéntes tagot számláló Facebook-csoport kezdett 3D nyomtatott kiegészítőket gyártani egészségügyi és más intézmények számára.

A 3D nyomtatás közben az egyedi termékek gyártása és a prototípuskészítés területén is elkezdte átalakítani a gyártási folyamatokat. Az oktatásban is egyre több helyen kap szerepet abban, hogy felkészítse a gyerekeket a jövő munkáira, és segítsen elsajátítani az ezekhez szükséges technikai és puha készségeket. Itthon a szakképzésben nyílt az elmúlt egy-két évben közel hatvan 3D nyomtatókkal felszerelt digitális közösségi alkotóműhely.

Houston, van egy kis probléma!

Mivel a 3D nyomtatók még a nyugat-európai oktatásban is új eszköznek számítanak, sok tanárnak okoz fejtörést, mihez is kezdjen velük. Az interneten számtalan nyomtatásra kész, letölthető fájlt találni, de ha rosszul lőjük be a méretet, akkor egy menő akcióhős kinyomtatása könnyen fél-egy napot igénybe vehet, közben az alapanyag is gyorsan fogy, és a költségek is megugranak. Ha pedig valaki egy saját maga által megálmodott vagy személyre szabott tárgyat szeretne kinyomtatni, akkor jön a kérdés, hogy a sok 3D tervezésre szolgáló CAD program közül melyikkel kezdjen el ismerkedni.

A megfelelő eszköz, szoftver, metodika és nyomtatandó tárgy megtalálása jóval több időt vesz igénybe, mint maga a tervezés és a nyomtatás elindítása.

Minden kis lépés egy Holdra szállás

Ha számukra releváns problémákra kereshetik a megoldást, akkor a diákok lenyűgöző tárgyakat tudnak készíteni a 3D nyomtatók segítségével, de természetesen ehhez idő és komoly erőfeszítés szükséges. A jó hír az, hogy a gyerekeket nem rettentik el a nehéz kihívások, ha megtaláljuk a megfelelő motivációs eszközöket, és fokozatosan vezetjük el őket a könnyebb részfeladatoktól a komplex, nehéz munkafázisokig. Kezdhetjük készen kapott tervek nyomtatásával, hogy végül eljussunk a saját alkotások létrehozásáig, és menet közben minden apró lépéshez kapcsolódhat egy sikerélmény.

Ha kihasználjuk a történetmesélés magával ragadó erejét, akkor kis túlzással minden részfeladat teljesítésénél úgy érezhetik, mintha épp a Holdra szálltak volna.

Ezeknek az apró sikerélményeknek a motiváló ereje az első lépésektől az utolsókig fontos szerepet játszik.

A Jövő városa tananyagunkban a gyerekek szabadon megtervezhetnek egy olyan jövőbeli várost, ahol mindannyian szívesen élnének. Miután közösen megvitatják, mik a városok előtt álló legnagyobb kihívások, megépíthetik az ezekre kitalált megoldások prototípusait. Miközben a saját projektjeiken dolgoznak, először akkor kerülnek kapcsolatba a 3D nyomtatókkal, amikor az utcai LED-lámpákra átlátszó burát kell nyomtatni. Ezeknek a sablonjait készen kapják meg, így csak a nyomtatás beállítását és elindítását kell elvégezniük, és negyed óránál nem kell többet várni az eredményre. Ezután rögtön használni is tudják az elkészült tárgyakat, ahogy beépítik őket az általuk már előkészített közvilágítási rendszerbe: a fényérzékelővel összekapcsolt apró lámpák automatikusan felgyulladnak, ahogy lekapcsolják a teremben a villanyt.

Miért a profi szoftvereket ajánljuk?

Az első sikeres próbálkozások után a gyerekek készen állnak arra, hogy saját terveiket nyomtassák ki, és ehhez meg kell tanulniuk 3D-ben tervezni. Az alapokat nagyon könnyen el lehet sajátítani a Tinkercad nevű ingyenesen elérhető programmal, ezt kifejezetten kezdők és gyerekek számára fejlesztették, hogy minél több ember számára elérhetővé tegyék a 3D tervezést. A gyerekek pár perc ismerkedés után már képesek önállóan dolgozni benne. Mi mégis szívesebben vezetjük be őket a professzionális tervezőszoftverek használatába. Az Autodesk Fusion360 nevű programja például oktatási célra ingyen használható, mi ezt ajánljuk és használjuk a képzéseinken. Miután a profi tervezők is ebben dolgoznak, a gyerekek érzékelik, hogy ez a szoftver túlmutat az óra keretein, és nem csak egy játékot kapnak a kezükbe, aminek látják a határait.

A profi tervezőszoftverekben egy a közös: bármit le lehet bennük modellezni egy fogpiszkálótól egy működő űrhajóig. Mivel a lehetőségek száma végtelen, a gyerekek könnyen elképzelhetik magukat a jövő mérnökeiként, akik környezetbarát elektromos autókat terveznek, a jövő divattervezőiként, akik menő sportcipőket álmodnak meg, vagy a jövő tudósaiként, akik fenntartható mesterséges húst nyomtatnak. Igénylik is, hogy egyre nehezebb tervezési feladatokat kapjanak. Ha már megterveztek egy kört, akkor legközelebb kereket szeretnének tervezni, aztán egy futóművet, majd egy karosszériát, és a következő lépés már a felvételi lehet egy műszaki egyetemre.

“Ahogy a gyerekek elkészülnek a saját alkotásaikkal, először azt érezhetik, hogy most tettek valamit magukért, aztán ráébrednek arra, hogy ezekkel az eszközökkel tehetnek valamit másokért is.

Ezt az attitűdöt szeretnénk átadni a gyerekeknek, hogy képes vagyok alkotni, tervezni, rám mindig szükség van a világban

– mondja Fuchs Péter, a Maker’s Red Box alapítója.

A mérnökségen túl: 21. századi kompetenciák

Ahogy a gyerekek az elkészült mechanikus elemekből megépítik a saját marsjárójukat a Zöld mérnökök tananyagunk mentén haladva, arra talán még a konstrukcionista pedagógia atyja, Seymour Papert is elismerően csettintene. Papertet gyerekként lenyűgözték a fogaskerekek, és ez inspirálta később arra, hogy a tanulást egy aktív folyamatként értelmezze újra, az információk passzív befogadására épülő frontális oktatással szemben. Ha a gyerekek úgy ismerhetik meg a természettudományos alapfogalmakat, hogy közben létrehoznak valamit, az nemcsak hatékonyabb, de a gyerekek számára motiválóbb és élvezetesebb is.

A 3D nyomtatók remek szolgálatot tehetnek abban, hogy Papert elképzeléseit valóra váltsuk, de azt tapasztaltuk, hogy akkor működnek a legjobban, ha más technológiákkal vegyítve használjuk őket. Ezért gondolkozunk olyan digitális közösségi alkotóműhelyekben, ahol a 3D nyomtatók mellett elérhetők mikrokontrollerek, forrasztóállomások, egy lézervágó és számítógépek. Mire a gyerekek kinyomtatják az első lámpaburákat, addigra lézervágóval kivágták a város alapját, programoztak mikrokontrollereket és forrasztottak áramköröket, hogy a kész lámpák automatikusan felkapcsoljanak a sötétben. Ha ezeket a technológiákat ügyesen kombináljuk egymással, akkor egy jól felépített tananyag lehetőséget ad arra, hogy egy-egy részeredmény nyomán folyamatos sikerélményhez juttassa a gyerekeket. Emellett olyan szerteágazó technikai tudásra tesznek szert, amivel egyre profibban valósíthatják meg az ötleteiket, és az önállóan végzett kutatásaik során új lexikális ismereteket is szereznek.

Fontos, hogy ezek a tevékenységek egyáltalán nem csak technikai készségeket fejlesztenek. Ha úgy irányítjuk az alkotás folyamatát, hogy a személyes és szociális készségek fejlesztésére kiemelt figyelmet fordítunk, akkor egy alkotóműhelyben a gyerekek gyakorolhatják a problémamegoldást, a kommunikációt, a csapatmunkát, a kritikai gondolkodást és vállalkozói kompetenciákat is szerezhetnek.

A 21. század oktatásában egyre nagyobb hangsúlyt kap ezeknek a kompetenciáknak a fejlesztése, a 3D nyomtatónak és a többi modern eszköznek ez legfontosabb feladata. Így készíthetjük fel a gyerekeket a jövő munkahelyére, akár mérnökök lesznek, akár gyógytornászok, akár egy ma még teljesen ismeretlen tevékenységben teljesítik ki a tehetségüket.