Nous aimons voir comment nos imprimantes sont mises à l’épreuve dans les meilleures universités. Nous avons vu des architectes de l’ETH Zurich et des ingénieurs de la ZHAW et de l’Université de Calgary les utiliser pour des projets exigeants et de haute technologie. Cette fois, nous nous dirigeons vers une université qui utilise l’impression 3D pour façonner la façon dont elle enseigne les mathématiques. Bienvenue à Linz !

À l’Université Johannes Kepler (JKU) à Linz, en Autriche, l’accent est mis sur la formation des enseignants. Cette approche est un puissant multiplicateur : une nouvelle méthode d’enseignement développée ici peut atteindre d’innombrables étudiants alors que ces futurs éducateurs débutent leur carrière.

Le professeur Zsolt Lavicza, de la JKU Linz School of Education, l’explique simplement : « Nous utilisons beaucoup l’impression 3D dans nos projets, car nous sommes convaincus qu’elle fera partie intégrante de notre quotidien. » Avec son équipe, il équipe la prochaine génération d’enseignants avec des outils véritablement adaptés aux salles de classe modernes.

Sortir les mathématiques de l’écran

Personne ne comprend mieux ce défi que Markus Hohenwarter, le fondateur de GeoGebra, le logiciel de mathématiques dynamiques utilisé par plus de 100 millions d’étudiants et d’enseignants dans le monde. Bien que GeoGebra soit un outil fantastique pour visualiser les mathématiques numériquement, Markus savait qu’il y avait une barrière qu’il ne pouvait pas franchir seul.

« Une image en dit plus que mille mots ou équations », explique Markus. « Mais nous avons constaté que les élèves ont particulièrement du mal à comprendre les objets 3D sur un écran… L’impression 3D est un excellent moyen de concrétiser ce que l’on voit à l’écran. »

Cela a donné naissance à un processus simple mais performant : modéliser des objets mathématiques complexes dans GeoGebra et utiliser une imprimante 3D Prusa pour les transposer dans le monde réel.

Jeux, puzzles et modèles haptiques

C’est le travail quotidien du MSc. Mathias Tejera, assistant universitaire en éducation STEM à JKU. Il travaille avec les futurs enseignants pour développer des outils qui transforment l’apprentissage en un acte de découverte.

Un bon exemple est leur « Genius Square », un jeu de morpion à plusieurs niveaux imprimé en 3D. C’est une façon amusante d’enseigner la logique, le raisonnement spatial et les systèmes de coordonnées sans même que les enfants s’en rendent compte. Dans un autre projet, ils explorent le concept de volume en demandant aux élèves d’assembler physiquement les différentes pièces imprimées en 3D d’un cube. Fini la découpe abstraite d’objets virtuels ; ils peuvent voir et sentir comment ils s’assemblent.

L’équipe imprime également les graphiques de fonctions complexes, permettant aux étudiants de tenir une équation entre leurs mains. « Avoir ce graphique 3D entre les mains vous donne beaucoup d’idées sur la façon dont la fonction va se comporter », note Mathias.

Cette approche a même ouvert la voie à une incroyable inclusivité : l’équipe fait partie d’un projet destiné aux étudiants aveugles, utilisant des modèles imprimés de fonctions pour enseigner des concepts qui sont autrement inaccessibles. « Ils peuvent le toucher, le sentir et avoir une idée de ce dont nous parlons », explique Mathias. Pour lui, la conclusion est claire : « Avoir quelque chose dans la main, c’est une expérience complètement différente… L’impression 3D vient ici pour nous sauver. Je pense que c’est l’outil qui manquait. »

Choisir la bonne imprimante pour la tâche

Pour que cela fonctionne dans les écoles, la technologie doit être extrêmement solide. Les enseignants ont naturellement peu de temps à consacrer aux imprimantes qui nécessitent une maintenance constante.

« J’ai essayé beaucoup d’imprimantes », raconte Mathias. « J’en ai acheté une bon marché… et nous avons eu un problème avec le côté technique. Il fallait un professeur vraiment expert pour l’utiliser. Cependant, nous essayons actuellement les imprimantes Prusa et nous recevons des retours très positifs de la part des enseignants. Ils ne nous demandent pas d’aide pour la partie technique. Ils mettent simplement le fichier, appuient sur le bouton d’impression et obtiennent ce qu’ils veulent. »
L’équipe, qui a commencé avec l’Original Prusa i3 MK3, utilise désormais largement la MK4S. « Nous avions le sentiment qu’elle était encore plus simple. Vous n’avez pas besoin de calibrer la machine ; vous pouvez la déplacer, il suffit de la placer à un endroit et d’imprimer, et cela fonctionnera. » Il ajoute en riant : « L’Input Shaper. Cela change la vie. J’économise des heures de ma vie chaque jour »

L’ensemble de l’écosystème fait la différence. L’utilisation de Prusament signifie que les profils de filament sont déjà définis. « Ils sélectionnent simplement le profil dans le slicer », explique Mathias. « Avoir un filament parfaitement compatible avec l’imprimante est la meilleure option. » Ils partagent également leur travail et échangent avec d’autres enseignants sur Printables.com, adhérant ainsi à l’esprit communautaire open source.

L’avenir s’annonce prometteur !

À mesure que de plus en plus d’enseignants du programme ont accès aux imprimantes, la bibliothèque d’idées et d’outils pédagogiques sur mesure continue de s’agrandir. Pour Mathias Tejera, la voie à suivre est évidente.
« Je pense que dans 5, 6, 10 ans, ce sera comme un ordinateur à l’école », prédit-il. « Nous aurons une salle avec quelques imprimantes et chaque enseignant pourra l’utiliser, jouer avec, enseigner avec. Je pense que nous allons dans la bonne direction. »

Avec chaque enseignant diplômé de son programme, l’équipe de JKU Linz envoie un autre ambassadeur de l’apprentissage pratique dans le monde.

Et nous avons hâte de voir ce qu’ils vont construire.. hum… imprimer !