Druk 3D podnosi on jakość i efektywność nauczania, zarówno w edukacji wczesnoszkolnej jak i wyższej. Jak wynika z ostatnich badań opublikowanych przez MOST Lab (Michigan Tech Open Sustainability Technology Laboratory), druk 3D może pomóc zredukować koszty pomocy naukowych nawet o 86%. Niskobudżetowe drukarki 3D RepRap mogą z łatwością wytwarzać projekty typu open-source, później używane do nauczania. Koszty produkcji modeli edukacyjnych za pomocą technologii przyrostowych są znacznie niższe niż cena ogólnodostępnych pomocy naukowych. Niskobudżetowe drukarki 3D, o cenie nieprzekraczającej 1000 PLN potrafią wytwarzać części o całkiem rozsądnej jakości, a koszt inwestycji zwraca się zaledwie w ciągu kilkanastu godzin. Z drugiej strony, zwrot inwestycji w drukarkę 3D lepszej jakości nastąpiłby w ciągu pierwszych stu dni od jej zakupu.
Niekonwencjonalne podejście do edukacji pozwala zwiększyć dostępność pomocy naukowych i umożliwia “drukowanie 3D na żądanie”. Dzięki istnieniu platform z darmowymi plikami open source, każdy może uzyskać dostęp do modeli 3D i je wydrukować. Autor badania, dr Joshua Pearce, profesor nauk o materiałach i inżynierii oraz inżynierii elektrycznej i komputerowej, jest dobrze znany z badań dotyczących dostępności materiałów open source do zastosowań w edukacji. Jednym z jego projektów jest stworzenie Open-source Lab, umożliwiającego studentom i badaczom drukowanie 3D sprzętu laboratoryjnego czy pomocy naukowych. Pozwoli to zredukować koszty, zarazem poprawiając ich dostępność, oraz zniwelować ograniczenia konwencjonalnych metod nabywania sprzętu i zasobów laboratoryjnych. Nowe podejście pozwoli na wytwarzanie przyrostowe niestandardowego sprzętu laboratoryjnego i udostępnianie go online dla innych naukowców i studentów. Taki proces będzie naturalnie wspomagał innowacje, poprzez chęć modyfikacji dotychczas używanych rozwiązań.
Według przeprowadzonych badań wytwarzanie przyrostowe pomocy naukowych jest opłacalne ekonomicznie. Biorąc pod uwagę koszty druku 3D i montażu, przeanalizowano 38 rodzajów pomocy dydaktycznych używanych w gimnazjum i liceum. Modele używane na różnych przedmiotach szkolnych, zostały pobrane z biblioteki MyMiniFactory. Przy wyborze projektów brano pod uwagę częstotliwość ich pobierania oraz użyteczność. Do porównania wykorzystano podobne modele znalezione na Amazon. W zestawieniu znalazły się między innymi zegar, mózg, pitagorejska pomoc wzrokowa, rdzeń kręgowy i silnik spalinowy. Wyniki pokazały, że wytwarzanie addytywne modeli edukacyjnych dostępnych open source pozwala zaoszczędzić nawet 45 000 USD na każdej z tych pomocy. Nowe podejście do nauki mogłoby zredukować koszty pomocy dydaktycznych o 1,7 mln USD na całym świecie.
Zdjęcie dzięki uprzejmości MDPI Journal, listopad 2020 r. I Michigan Technological University.
Badacze wzięli pod uwagę wszystkie koszty, w tym projekt produktu i jego rozwój, reklamę, opakowanie, wysyłkę oraz gwarancję. W badaniu uwzględniono także wartość dodaną produktu dla nauczyciela lub klasy. Cena produktu zawiera zawsze dodatkowe koszty, takie jak np. reklama, które nie wnoszą żadnych wartości edukacyjnych dla nauczyciela lub klasy. Wytwarzanie przyrostowe elementów open source nie posiada takich dodatkowych, ukrytych kosztów. Poziom oszczędności płynący z druku 3D pomocy dydaktycznych zależy jedynie od poziomu skomplikowania produktu i użytych materiałów. W przypadku maszyny wahadłowej oszczędności sięgają jedynie 30,4 procent, natomiast wydrukowanie śruby pozwala zaoszczędzić 99,92 procent, w porównaniu z produktami dostępnymi na Amazon. Podsumowując, średni koszt wydrukowania jednej pomocy naukowej to 3,10 USD, a zakup podobnego gotowego obiektu sięga prawie 30 USD.
Oprócz redukcji kosztów, drukowanie 3D pomocy dydaktycznych wprowadza element inwencji twórczej i kreatywnego myślenia do nauki. Takie pomoce dydaktyczne mogą także zawierać zaawansowane rozwiązania, np. ultradźwiękowe systemy wspomagania nawigacji lub inne używane na zaawansowanych zajęciach przyrodniczych, w tym systemy optomechaniczne, czy ilustrujące zjawiska bioadhezji. Druk 3D może być wykorzystywany w różnych sektorach edukacji, od medycyny i anatomii, po edukację specjalną czy mechatronikę, a także konstruowanie robotów. Możliwość drukowania 3D obiektów pozwoli także zmotywować uczniów do nauki i zainteresować ich dziedziną STEM. Dla dzieci widzących pracę drukarki 3D po raz pierwszy, wytwarzanie przyrostowe wydaje się fascynujące. Dzięki temu uczniowie odkrywają w sobie ciekawość świata i potęgę nauki. Wyposażenie szkół w drukarki 3D pomoże podnieść jakość edukacji i pozwoli podkreślić znaczenie technologii w obecnych czasach.
Wdrożenie technologii przyrostowych stawia przed nauczycielami i systemami informatycznymi wiele wyzwań i problemów. Pedagodzy będą potrzebować dodatkowych szkoleń, a systemy informatyczne będą musiały zapewnić niezawodny i bezpieczny dostęp do platform i projektów cyfrowych. Niemniej jednak taka transformacja edukacji jest potrzebna, zarówno dla nauczycieli, jak i dla uczniów.
Źródło: 3dprint.com