Семь причин использовать технологию 3D-печати в сфере образования.

16.04.2021

Развитие современных технологий не обходит стороной учебные заведения. Потолочные проекторы в 1930-е, карманные калькуляторы в 1970-е, персональные компьютеры в 2000-е — технологии всегда использовались для вовлечения в учёбу и подготовки студентов к послевузовским реалиям.

Наступила эра, когда 3D-печать полностью изменит представление об учебных классах и лабораториях. Прогресс в 3D-печати позволил сделать технологию более удобной и доступной, способствуя росту популярности в образовательных кругах.

Работники практически любой научной дисциплины имеют возможность использовать 3D-печать в рамках учебного процесса как в классических очных семинарах, так и в онлайн занятиях. Продуманная интеграция этой технологии в образовательные площадки позволит преподавателям повысить показатели успеваемости благодаря развитию у студентов аналитических способностей и навыков критического мышления.

В этой статье мы расскажем о семи преимуществах использования технологии 3D-печати на примере 3D-принтеров Formlabs для создания реальной интерактивной образовательной среды, раскрытия творческого потенциала, подготовки студентов к «боевым» условиям и многого другого.
Семь причин внедрения технологии 3D-печати в учебный процесс:

  1. 1. Создание интерактивной среды обучения;
  2. 2. Развитие креативности и новаторства;
  3. 3. Улучшение восприятия реального мира;
  4. 4. Подготовка к последипломной практике;
  5. 5. Вовлечённость в цифровые процессы;
  6. 6. Проработка навыков решения проблем;
  7. 7. Развитие дизайн-мышления.

Создание интерактивной среды обучения

image3

Ученики с большим удовольствием погружаются в изучаемый процесс в том случае, если обучающая среда делает их участниками этого процесса. Материал, преподнесённый через слайды, в лучшем случае может лишь пробудить интерес и удержать внимание на короткое время. Технология 3D-печати делает обучение динамичным, побуждая студентов развивать навыки критического мышления во время разработки моделей. Интерактивные занятия позволяют более глубоко изучать продвинутые темы, параллельно развивая практические навыки, например, навык принятия решений и устранения проблем. Кроме того, 3D-печать доступна для студентов с разными особенностями восприятия материала, а значит, кинестетики и визуалы в равной степени испытают все преимущества такого подхода к обучению.

Например, в 3D-печать входит в состав практически всех инженерных курсов. Студенты изучают технологию 3D-печати для разработки продуктов и прототипирования, создания функциональных узлов и механизмов и т.д. Практикующие инженеры работают по аналогичному принципу. Это означает, что студенты получают возможность через практический опыт понять, в чём заключается реальная работа инженера.

image1

3D-печать по технологии стереолитографии (SLA) идеально подходит для проработки индивидуальных моделей, как, например, анатомических объектов для изучения биологии или других медицинских дисциплин.

3D-печать можно внедрять в учебный процесс не только на инженерных направлениях. В сфере преподавания существует масса возможностей для использования 3D-печати: студенты-биологи могут печатать анатомические модели органов, будущие химики — изучать строение молекул по их 3D-моделям, графические дизайнеры — создавать 3D-версии своих творческих работ, историки — воссоздавать исторические артефакты, архитекторы — печатать 3D-модели проектов зданий.

Несмотря на распространение удаленного формата обучения, возможность получить практические навыки сохранилась благодаря технологиям. Показательным примером стал случай Майкла Сильвера, профессора архитектуры в Колледже дизайна и архитектуры Университета Кентукки, который распечатывая и высылая почтой модели зданий, над которыми работали его студенты. Наличие физических моделей объектов помогает учащимся анализировать собственные концепции и идеи. В результате, несмотря на удаленный формат занятий, 3D-печать позволила сохранить важный принцип «погружённости в процесс».

Развитие креативности и новаторства

image4

Креативность, часто оставаясь недооценённой, тем не менее является критически важным навыком любого преуспевающего студента. Она влияет на способность генерировать новые идеи и прорабатывать инновационные решения. Технология 3D-печати полностью основывается на творческих навыках, побуждая студентов находить решения задач посредством 3D-печати, проектировать модели, используя программы для автоматического проектирования (CAD-программах), а также работать над оптимизацией процесса печати. В дополнение к этому ученики могут красить готовые модели, ещё больше раскрывая свой креативный потенциал.

image5

Готовые 3D-изделия, напечатанные по технологии стереолитографии (SLA), отличаются гладкостью поверхности, невероятной степенью детализированности и простотой покраски. 

В Массачусетском Университете, г. Лоуэлл, профессор Йоко Ода использует 3D-печать, чтобы совершенствовать свои учебные программы по 3D-дизайну, скульптуре, 3D-моделированию и анимации. Одно из последних значимых событий в мире скульптуры — использование технологии виртуальной реальности (VR) в комбинации с 3D-печатью. VR стирает границы 3D-дизайна, позволяя профессиональным художникам и студентам создавать в трёхмерном пространстве произведения искусства собственными руками с помощью таких программ, как Oculus Medium. Студенты профессора Йоко могут создать 3D-объект в виртуальной реальности за 30 минут и затем распечатать готовую работу на 3D-принтере. 3D-печать открывает новые перспективы для инноваций в мире творчества.

Улучшение восприятия реального мира

Институты высшего образования обязаны подготовить своих студентов к «реальной жизни» в профессии за пределами учреждения. Поэтому будущим специалистам крайне важно понимать, как применить полученные навыки в работе. «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать» — как раз в этом и может помочь 3D-печать!

image2

Студенты-стоматологи из Турции практикуют удаление зубного нерва на 3D-образцах.

Готовые 3D-объекты также могут стать частью обучения анатомии. В университете Canakkale Onsekiz Mart в г.Чанаккале, Турция, 3D-печать моделей зубов позволила обучать стоматологии в удалённом формате.

«Принтер Formlabs Form 3B — прекрасное устройство с большой платформой печати, на котором возможно изготовить 80 коренных зубов за 9 часов. Готовые модели отличаются высокой степенью детализации и точности соответствия оригиналам, что позволило использовать модели в качестве демонстрационных образцов», — говорит г-н Йосунчыр.

Для печати 3D-моделей органов, клеток и других элементов биологии и медицины используются полимеры, специально разработанные для индустрии здравоохранения, такие как Elastic Resin или BioMed Clear Resin. Для слушателей медицинских специальностей технология 3D-печати дает возможность тренировать проведение операций на готовых моделях. Так, высокая степень детализации напечатанных объектов позволяет командам хирургов планировать проведение сложных операций.

Подготовка к последипломной практике

Навык работы с 3D-печатью ценится среди работодателей. Эту технологию применяют не только в инженерной и производственной областях. 3D-печать затрагивает множество профессиональных сфер: от индустрии развлечений до изготовления ювелирных украшений. Согласно отчёту исследовательской компании, объём мирового рынка 3D-печати в 2019г. составил 11,58 млрд долларов. Кроме того, прогнозируется среднегодовой рост рынка на более чем 14% в период с 2020 по 2027 гг. За 2018 год по всему миру было поставлено около 1,4 миллиона 3D-принтеров. Ожидается, что к 2027 году этот показатель достигнет 8 миллионов единиц.

Такой мощный рост во внедрении 3D-принтеров в рабочие процессы определяет повышение спроса на навыки 3D-проектирования среди студентов направления графического дизайна. 3D-печать была бы невозможна без проектировщиков, создающих модели. В связи с увеличением спроса на товары, изготовленные по индивидуальному заказу, проектирование заказных моделей становится актуальным как никогда раньше. Научно-исследовательская деятельность также подразумевает владение навыками и знаниями о 3D-печати. Производство потребительских товаров требует проведения интенсивной аналитики. Технология 3D-печати позволит специалистам определить возможности для сокращения расходов и улучшения производительности процессов в своем проекте. Создание моделей также востребовано в сфере биологии, начиная от изготовления объёмно-скульптурных элементов и заканчивая проектированием моделей органов. 3D-печать весьма актуальна для профессионалов в области архитектуры и строительства, поскольку они сильно зависят от разработки «прототипов».

Студенты, которые владеют знаниями о 3D-печати, оказываются больше подготовлены к будущей работе. Осваивая 3D-печать во рамках учёбы, учащиеся развивают креативность, что позволит им в дальнейшем легко справляться с профессиональными обязанностями.

Вовлечённость в цифровые процессы

В сегодняшнем digital-мире учащимся необходимо уметь эффективно использовать имеющиеся технологические возможности. Зачастую современные технологии воспринимаются как негативный фактор, отвлекающий от учебного процесса, однако, при их корректном применении студенты смогут более продуктивно взаимодействовать с окружающим миром. При этом нет необходимости ограничиваться конкретной специализацией, поскольку технологическая модернизация затронула множество сфер профессиональной деятельности: от изобразительного искусства до фабричного производства. Включение изучения технологии 3D-печати в учебную программу позволит учащимся лучше ориентироваться в цифровых рабочих процессах. Концепция 3D-печати вмещает в себя больше, чем просто знания о 3D-принтере. В ходе обучения студенты всесторонне изучают данный феномен, разбирая все процессы полностью, начиная от проектирования модели в CAD-программе, заканчивая постобработкой готового изделия.

К примеру, можно изучать фотограмметрию, т.е. научно-техническую дисциплину, занимающуюся определением размера и прочих характеристик объектов по их фотоизображениям. В качестве основы для измерений используются несколько фотографий объекта, здания или человека, снятых с разных положений. Затем при помощи автоматических алгоритмов изображения переносятся на 3D-модель.

Проработка навыков решения проблем

Технология 3D-печати способна работать с задачами реального мира. Так, было найдено решение проблемы с нехваткой средств индивидуальной защиты (СИЗ) и медицинских расходных материалов для взятия проб во время пандемии коронавируса COVID-19. Аналогичным образом возможно построить и работу в рамках учебной аудитории. 3D-печать, несомненно, станет стимулом к развитию навыков решения проблем у студентов. На начальном этапе работы над своим проектом 3D-печати автору необходимо ответить на следующие вопросы:

  1.   Для чего будет использоваться распечатанный мною 3D-объект?
  2.   На что стоит обратить внимание при создании модели, выборе материалов, обработке готового объекта?
  3.  Как организовать процесс 3D-печати таким образом, чтобы он был наиболее эффективен и производителен?

Это лишь часть вопросов, на которые необходимо дать ответ уже на ранних этапах проекта. Подобные проблемы требуют наличия критического подхода. Учащиеся получат возможность пройти путь от абстрактной идеи до реального трехмерного объекта, анализируя то, как эти понятия соотносятся друг с другом. Работая над прототипированием, студенты смогут оценить, насколько близок к задуманной цели окажется их проект, не концентрируясь лишь на его функциональности. 3D-печать позволяет решать задачи с применением логического системного подхода, дополнительно развивая творческое мышление.

Развитие дизайн-мышления

Дизайн-мышление — больше, чем просто модное слово. Это явление определяется как “итерационных процесс, в ходе которого мы стремимся понять пользователя, опровергнуть предположения, переосмыслить проблему, чтобы найти неочевидные альтернативные решения”. Дизайн-мышление не быстропроходящий тренд, а действительно эффективный подход, который уже внедряется крупнейшими брендами, такими как Apple и Google. Каким образом 3D-печать связана с дизайн-мышлением?

Коллаборация и взаимодействие — ключевой принцип методики дизайн-мышления. 3D-печать открывает возможности для совместных творческих экспериментов среди студентов при выполнении групповых проектов. Работая над общим проектом 3D-печати, его участники перенимают видение и стиль работы друг друга. Выполнение итераций — это ещё один ключ к дизайн-мышлению. 3D-печать позволяет студентам модернизировать свои проекты, основываясь на результат предыдущих версий и собранной обратной связи.

Заключение

3D-печать — многопрофильная технология, позволяющая развивать самые разнообразные навыки. Любая программа обучения научным дисциплинам независимо от уровня сложности, дополненная изучением 3D-печати, может стать гораздо более увлекательной и прикладной, а также способствовать более высоким результатам освоения материала. Будоражащая воображение и раскрывающая секреты реализации собственных идей, технология 3D-печати является полноценным элементом современного образования.

Будем держать Вас в курсе последних новостей!

Ваша команда iGo3D Russia

Наши группы в социальных сетях: