Jak zainteresować dzieci i uczniów różnymi aspektami nauk przyrodniczych, takimi jak skład substancji czy łączenie się atomów podstawowych pierwiastków? Wykorzystać zabawną, interaktywną formę! Tak jak zrobił to Instytut Nauczania i Nauk Humanistycznych Uniwersytetu Chemii i Technologii w Pradze w Czechach. Kluczem do ich udanego podejścia są niesamowite wydruki 3D wykonane na drukarkach 3D Original Prusa.

Wszystko zaczęło się od modelu dla programu Prusa Education: magnetycznego zestawu konstrukcyjnego przedstawiającego pierwiastki chemiczne. Wydrukowane w 3D kule o różnych rozmiarach reprezentują różne atomy, takie jak tlen czy wodór. Dzięki magnesom można je łatwo połączyć w różne substancje.

Zestaw konstrukcyjny jest zarazem prosty, jak i realistyczny: kule mają realistycznie odwzoworane rozmiary, a kąty między nimi odpowiadają tym rzeczywistym. Dzięki temu można przejść od nieco abstrakcyjnego „H2O” lub prostego wzoru narysowanego na tablicy do czegoś, czego można dotknąć i lepiej zrozumieć! A zestaw konstrukcyjny jest ograniczony jedynie przez poziom ucznia lub to, co wymyśli nauczyciel.

Po sukcesie zestawu konstrukcyjnego, uczelnia kupiła kolejnych pięć drukarek Original Prusa MK3S+ i obecnie eksperymentuje z tym, co potrafią te maszyny: co można wydrukować, jak można to zrobić i jak zachowują się wydruki i materiały w różnych warunkach, np. gdy są wystawione na działanie pewnych substancji chemicznych. W najbliższym czasie planują uzyskać m.in. drukarkę 3D SLA – jako kolejny naturalny krok w ich podróży po świecie druku 3D.

Nie chodzi tylko o chemię

Choć jest to uczelnia skupiona na chemii, druk 3D wykorzystywany jest w kilku innych dziedzinach: przykładowo, jeden z letnich obozów był przeznaczony dla studentów biologii. Aby pomóc im lepiej zrozumieć przedmiot, pracownicy wydrukowali model czaszki dziobaka. To coś, co miejscowi studenci mogą normalnie zobaczyć tylko w podręczniku lub w dobrym muzeum (za szybą). Dzięki drukowi 3D studenci mogli nie tylko dotknąć jej i obejrzeć pod każdym kątem, ale także znacznie lepiej poznać samo zwierzę.

Model czaszki wywołał też naturalne zainteresowanie uczniów – od razu chcieli wiedzieć, co jeszcze można wydrukować i w jaki sposób. O dziwo, dzieci z klas pierwszych są najbardziej zaciekawione i najszybciej się uczą. Mimo, że dopiero poznają zasady czytania, w tym samym czasie rysują podstawowe modele w Tinkercad i drukują je z minimalną pomocą.

Również dlatego Instytut Nauczania i Nauk Humanistycznych ściśle współpracuje z kilkoma szkołami średnimi, aby podzielić się korzyściami i wiedzą na temat wykorzystania drukarki 3D w klasie. I sami dają przykład.

„Druk 3D stał się nieodłącznym elementem naszego nauczania. Staramy się włączyć go jak najwięcej i wykracza to poza zakres naszej uczelni. Zaangażowaliśmy zarówno dzieci ze szkół podstawowych, licealistów, jak i studentów uniwersytetu,” mówi dr nauk przyrodniczych Jan Havlík, asystent badawczy na Uniwersytecie Chemii i Technologii.

Mądre pomysły i rozwiązania

Druk 3D zachęca do eksploracji i znajdowania pomysłowych rozwiązań lub ulepszeń – a środowisko szkolne jest do tego idealne. Jedno z takich sprytnych rozwiązań zostało stworzone przez ucznia: wydrukowany w 3D spektrometr do pomiaru absorpcji światła. Wszystko czego potrzebujesz to puste pudełko po tic-tacach i smartfon z aplikacją – dzięki temu możesz mierzyć zanieczyszczenie wody. To sprytne rozwiązanie jest tanim, ale ważnym w pewnych sytuacjach zamiennikiem dla niektórych kosztownych urządzeń.

Wykorzystują też druk 3D bezpośrednio w laboratoriach.

„Rzeczy, które kiedyś były skomplikowane do zrobienia i musiały być wykonane na zamówienie przez wyspecjalizowane firmy, teraz mogą być wykonane na miejscu. Nie musimy wydawać dużych pieniędzy ani stosować skomplikowanych procesów obróbki, aby coś wyprodukować,” mówi Jan Havlík i pokazuje nam przykład.

„Nasze laboratorium potrzebowało stojaka, który mógłby pomieścić 20 probówek i być zanurzony w kąpieli ultradźwiękowej bez ryzyka skorodowania. Wykonaliśmy więc prosty stojak z PETG, który doskonale nadaje się do tego typu zastosowań i jest niemal niezniszczalny” – mówi Havlík.

Druk 3D można zobaczyć na wszelkiego rodzaju sprzęcie laboratoryjnym – naprawdę dużo tu drukują. A ich wybór drukarek 3D Original Prusa był trafny.

„Drukarki Original Prusa są bardzo wytrzymałe – mogę je zabrać do samochodu, przejechać pół kraju, a one nadal działają idealnie, przez większość czasu bez dodatkowej kalibracji,” mówi Havlík.

Przyszłość druku 3D w edukacji

Postęp w dziedzinie druku 3D sprawił, że drukarki 3D stały się standardowym narzędziem w wielu dziedzinach – takich jak nauka, produkcja, motoryzacja czy edukacja.

„Tak jak Internet, druk 3D stał się częścią naszego codziennego życia. Pomaga nam w jakiś sposób każdego tygodnia i jest niezwykle przydatną i wygodną technologią, którą można mieć pod ręką,” mówi Jan Havlík.

Jego przewidywania dotyczące przyszłości druku 3D w edukacji są bardzo optymistyczne:

„Teraz to do nas, nauczycieli, należy rozpoznanie i pełne zrozumienie potencjału tych urządzeń oraz włączenie ich do nauczania w angażujący i kształcący sposób. Naszym celem jest znalezienie innowacyjnych i przyjemnych sposobów na wykorzystanie pełnego potencjału druku 3D i sprawienie, aby nasze nauczanie było jeszcze lepsze i przyjemniejszym dla wszystkich,” Jan Havlík podsumowuje naszą wizytę.

– Jakub Fiedler, Štěpán Feik, Jakub Kmošek