Jak přivést děti a studenty k zájmu o takové věci jako je složení látek nebo vazby atomů základních prvků? Ideálně zábavnou a interaktivní formou. Tak, jak to dělají na Ústavu učitelství a humanitních věd na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze. A samozřejmě k tomu využívají 3D tiskárny Original Prusa!

Začalo to praktickým modelem pro program Prusa pro školy: Školy získají zdarma 3D tiskárnu pokud odevzdají projekt, který budou moci ostatní využít při výuce. A tak vznikla magnetická stavebnice chemických prvků. Různě velké 3D tištěné kuličky simulují jednotlivé atomy, např. kyslíku nebo vodíku. A díky magnetům je pak lze jednoduše sestavovat dohromady a tvořit tak jednotlivé prvky nebo látky.

Stavebnice je jednoduchá a přitom velmi realistická: Poměry velikostí tištěných atomů nebo úhly, které mezi sebou atomy při spojení svírají, plně odpovídají skutečnosti. Z prostého vzorce „H2O“ nebo kresby na tabuli se tak může snadno stát něco hmatatelného a lépe pochopitelného. A možnosti skládačky jsou omezené pouze schopnostmi žáků nebo pedagogů.

Po velkém úspěchu magnetické stavebnice si na VŠCHT pořídili dalších pět 3D tiskáren Original Prusa a v současné době zkoušejí, co tiskárny dokáží: Co všechno je možné na nich vyrobit a jak jsou různé výtisky a materiály odolné v určitých situacích nebo vůči specifickým chemikáliím. Do budoucna by si také rádi pořídili – coby další krok na jejich tiskařské cestě – SLA 3D tiskárnu.

Není to jen o chemii

I když to z názvu školy vyplývá, využití 3D tisku ve vzdělávání našli i v jiných oblastech, než je jen chemie. Například na letním táboře se zaměřením na talentované chemiky a biology vytiskli studentům lebku ptakopyska, což je artefakt, který za běžných okolností vidíte v učebnici nebo v muzeu ve vitríně. Díky 3D tisku si ji mohli studenti nejen osahat a prohlédnout ze všech úhlů, ale především získat daleko lepší představu o probíraném tématu a živočichovi.

3D tisk lebky ve studentech navíc podnítil zdravou zvídavost a začali se okamžitě zajímat o to, co dalšího by chtěli vidět a co všechno se dá vytisknout. Tohle nadšení navíc funguje univerzálně – největší panuje asi mezi dětmi na prvním stupni základní školy. Sice se teprve učí číst, ale modelovat základní předměty v Tinkercadu a následný 3D tisk už jim nečiní žádné problémy.

Ústav učitelství a humanitních věd VŠCHT proto úzce spolupracuje s řadou středních škol a ukazuje jim reálné přínosy při zapojení 3D tisku do výuky. Sami se snaží jít příkladem.

„3D tisk se stal nedílnou součástí naší výuky. Snažíme se ho zapojit do všech částí výuky – od dětí na základní škole, přes středoškoláky a i naši vysokoškolští studenti si díky 3D tisku připravují různé projekty,“ říká RNDr. Jan Havlík, Ph.D., odborný asistent a výzkumník na VŠCHT.

Chytré nápady

3D tisk ze své přímo vybízí ke zkoumání a nalézání chytrých řešení nebo zlepšováků – a na to je školní prostředí ideální. Jedno velice chytré řešení vymyslel student VŠCHT: Polní spektrofotometr, přístroj na měření absorpce světla. Díky tištěnému nástavci stačí krabička od oblíbených tic-taců a mobil s příslušnou aplikací a můžete měřit například znečištění vody. Chytré řešení, které dokáže v určitých situacích nahradit přístroje za desetitisíce korun.

Využití ale 3D tisk nachází i přímo v laboratoři.

„Věci, které se dřív dělali složitě, třeba zakázkovou výrobou, nyní zvládneme udělat sami, a to během několika hodin až dní, aniž bychom museli platit nějaké velké peníze za výrobu, nebo museli něco složitě lepit či obrábět,“ popisuje Jan Havlík a za příklad dává stojánek na zkumavky.

„Byla tu poptávka z naší laboratoře po tom, jestli je možné vyrobit stojánek do kterého se vejde 20 zkumavek a který je možné umístit do ultrazvukové lázně, tak aby tam uvnitř seděl a nepodléhal žádné korozi,“ jmenuje zadání a ukazuje nám výsledek: „Vyrobili jsme během chvíle jednoduchý stojánek z PETG, který skvěle slouží a je z hlediska laboratorních potřeb téměř nezničitelný.“

Stopy 3D tisku ale nese celá řada přístrojů a dalšího vybavení laboratoře. Je vidět, že tisknou opravdu hodně. 3D tiskárny Original Prusa si nemohou vynachválit.

„Original Prusa tiskárny jsou robustní – naložím je do auta a ať je převezu kamkoliv, mám jistotu, že budou fungovat, často i bez dodatečné kalibrace,“ líčí Jan Havlík.

Budoucnost 3D tisku ve vzdělávání

Pokroky v oblasti 3D tisku za posledních několik let umožnily jeho prudký rozmach a 3D tiskárna se tak stává standardním nástrojem nejen ve vědě, výrobě a průmyslu, ale i ve školách.

„3D tisk něco, co se stalo součástí naší běžné praxe a je to technologie, které nám každý týden v něčem pomáhá, to znamená je to taková užitečná věc, kterou je dobré mít po ruce,“ tvrdí Jan Havlík.

A ohledně dalšího rozvoje 3D tisku ve vzdělávání dodává:
„Míček je na naší straně, na straně pedagogů. Musíme přijít na to, jak plně využít potenciál 3D tiskáren ve výuce – aby byla hodnotnější a zábavnější.“

– Jakub Fiedler, Štěpán Feik, Jakub Kmošek