3D nyomtatás szerepe a tanórai modellépítés támogatásában
Egyre több tanár kollégát foglalkoztat az új technológiák megjelenése, beépítésük lehetősége az oktatásba. Tanári és tanulói oldalról nézve milyen lehetőségeket nyit a korszerű technológiák (pl. 3D tervezés, 3D nyomtatás) alkalmazása? Milyen hatással lehetnek ezek az eszközök a technika tantárgy fejlődésére? Néhány példát szeretnék felsorakoztatni arra, hogyan lehet a technika órák hasznos támogatója a 3D technológia.
Hobbi CNC-sként már korábban is készítettem olyan alapanyagokat, amiket a technika órákon vagy szakkörökben felhasználtunk. Egy olcsóbb lézervágó gép megvásárlásával több olyan modellt szerkesztettünk, ami építészeti célú habanyagok felhasználásával készült és a pontos méretre darabolást a lézervágás segítségével oldottuk meg. A gyerekek szívéhez mégis közelebb állt a LEGO. Ekkor szereztem be egy 3D nyomtatót.
A 3D nyomtatás lehetősége mégis soha nem próbált új és sikeres megoldásokat hozott.
2006-ban egy a Brémai Eg
yetemmel közösen folytatott módszertani kísérletben ismerkedtünk meg az Arduino vezérlővel. Az akkor újdonságnak számító eszköz mára komoly népszerűségre tett szert. Többféle változata jelent meg és az ára az olcsó kínai másolatoknak köszönhetően hatalmasat esett. Az eszköz kiválasztásánál a gyakorlatban alkalmazható tudás, a konstruálás, modellépítés lehetősége volt a legfontosabb számunkra. A LEGO modellépítési lehetőségei közismertek, így magától értetődő ötlet volt a két eszköz ötvözése.
Arduinos eszközök és alkatrészek integrálása LEGO kompatibilis eszközökbe olyan gondolat, amit már bizonyára nem csak engem foglalkoztatott. Néhány LEGO elvet feladva lehet olyan alkatrészeket nyomtatni, amik kapcsolódnak a LEGO felületekhez, de LEGO technológiát nem használnak, nem másolatai a LEGO kockáknak.
Ezekkel lerövidíthető a modellépítői munka, a fennmaradóm amúgy is szűkös időt más területeken használhatjuk a tanórán. Fontos szempont még az olcsóság. 37 darabos Arduino kompatibilis szenzor és aktív elem készlet elemeinek a beépítése a „Lego” elemekbe volt a legcélszerűbb, elsősorban az ár miatt. Lényeges volt a
z is hogy az érzékelők egységes „alaplapra” szerelve kerülnek forgalomba így jól szabványosítható a tervezés és a gyártás is. Példaként két egyszerű elemet mutatok itt be. Az egyik egy hangérzékelő, a másik egy 5V-os lézerpontozó. Mindegyik egyszerűen programozható az Arduinón keresztül. Természetesen további elemek is készültek, de ezeket hely hiányában nem akarom mindet felsorakoztatni. Jelenleg már több mint 20 Lego-hoz kapcsolható elemet készítettünk és fejlesztés nem állt itt meg. Ezzel a számmal már régen meghaladtuk a LEGO MINDSTROME akatív elemeinek számát. Terveink között szerepel mikromotor, különböző áramforrások, és Bluetooth vevő beépítése is.
Milyen előnyei lehetnek ennek a tevékenységnek? A legfontosabbnak azt tartom, hogy az már most rengeteg továbbfejlesztési lehetőséget látunk tanítványaimmal. Azon kívül, hogy az elektronikai modellezésben új és főleg nagyon olcsó utak nyílnak meg. Több olyan felhasználási ötlet fogalmazódott meg bennem és a tanulókban, amik megvalósítása korábban 3D technológia alkalmazása nélkül lehetetlennek tűnt. A 3D nyomtatás lehetősége a tanulók számára inspiráló és motiváló is egyben.
Sokáig nem értettem magam sem, hogy mire is hasznosíthatja egy iskola a 3D nyomtatást? A közoktatás mely szintjein terjedhet el és hasznosulhat ez a korszerű technológia. Az általános iskola szintjén már biztosan. Ezt most már gyakoroljuk nap mint nap.
Érdekes kérdés az is milyen műveltségterületeken támogathat még tanári hozzáadott értéket tárgyiasult formában ez a technika? A korábban említett pályázatokon több műveltségterület is megjelent „kvázi felhasználóként”. Ezeken a területeken történő elterjesztésben játszhat-e kísérletező vagy integráló, vagy éppen kiegészítő szerepet a technika tantárgy? Esetleg ezzel megváltozna tantárgy jelenlegi helyzete és szerepe, tartalma is?
Egy a fejlesztett modellek közül:
Fényérzékeny lézerpontozó.
További kérdés, hogy a korszerű technológiák milyen új szemlélet, pedagógia paradigma kialakulását támogatja, az oktatásban? Hol helye ezeknek a technológiáknak a tanórai folyamatokban, egyáltalán lesz-e helye a tanórán széles körben elterjedve?
Ha igen, milyen szerepet kaphat a 3D technológia?
- egyedi szemléltetőeszközök gyártása
- tanulói saját tervezésű eszközök, kreatív játékok, oktatási segédletek, saját innovatív ötletek megvalósítása
- Speciális igényű tanulók, (tehetséggondozott tanulókat is ide sorolva) továbbfejlődésének biztosítása, egyéni igények kiszolgálása
- A tanulás útjainak valóságos egyéniesítése
- Egyedi taneszközök készítése (akár a tanulók tervei alapján)
Ezeknek a feltevéseknek az igazolására is szívesen mutatok néhány példát:
Az első a hajtástípusokat szemléltető készlet, melynek segítségével a tanulók saját kísérleteik útján szereznek tapasztalatot az áttétel, gyorsítás-lassítás, fordulatszám fogalmáról. Illetve kísérleteket folytatnak az egyes hajtásmódok jellemzőinek megismerése érdekében.
A két modell a szíjhajtást és a fogaskerékhajtást szemlélteti.
A másik a mechanikai mozgás átalakítás modellezésére született. Nem csak technika, de fizika órán is alkalmazható szemléltető és kísérleti eszköz.
A tanulók által tervezett szerszámtartó.
A témához kapcsolódóan nagyon fontos a 3D tervezés, és 3D szerkesztő, tervező programok megismertetése a tanulók számára. Létezik ma már olyan online, ingyenesen használható program, ami segítség lehet ennek a problémának a megoldásában is. Csak megjegyezni szeretném, hogy a program több olyan export formátummal rendelkezik, amit a 3D nyomtatót meghajtó szoftverek ismernek és elfogadnak. A program használatának elsajátítása és begyakorlása mindössze egy-két órát vesz igénybe. (Ötödik osztályos tanulóknál is kipróbáltam.) A halmazlogikai elvekre épülő tervezési manipulációk pedig szintén jó gondolkodástechnika fejlesztési lehetőségeket rejtenek. A pontosságtól a térbeli látás fejlesztésén keresztül természetesen más területeken is fejlődhetnek tanítványaink a használat során.
Ingyenes, online felületen keresztül pedig a tanulók egymás között is könnyen megoszthatják produktumaikat. A legfontosabb előnyének mégis azt tartom, hogy más CAD programokhoz képest nagyon alacsonyra szállítja le azt a korosztályi határt, amitől kezdve megismerkedhetnek a tanulók a műszaki ábrázolás egy modern eszközével.
Kárász Péter
Kiskunhalasi Fazekas Mihály Általános Iskola tanára