3D-учитель. Как 3D-технологии помогают современным педагогам

В рамках государственных и региональных программ в школы и вузы приобретаются 3D-принтеры и сканеры. На сайте госзакупок можно найти десятки лотов, где фигурирует 3D-оборудование. В некоторых регионах дети знакомятся с FDM-печатью даже в детском саду. Так, 27 детских садов Пермского края получат 3D-принтеры по региональной программе «Детский Техномир».

Для школ ключевым стал Приказ Министерства образования и науки РФ от 30 марта 2016 г. № 336. В соответствии с ним в перечень средств обучения современного ученика вошли 3D-принтер профессионального качества, расходные материалы для 3D-печати, конструктор для сборки 3D сканера.

Вызовы времени накладывают повышенную ответственность на учителя. Он должен не только быстро освоить новое оборудование и научить с ним работать детей, но и заинтересовать учащихся. О работе высокотехнологичной школы рассказал Юрий Винницкий, кандидат педагогических наук, руководитель региональной опытно-экспериментальной площадки ГБОУ № 169 (Санкт-Петербург):

«Да, наша школа активно сотрудничает с такими компаниями как 3DQuality.ru, Московский завод торгового оборудования (MZ3D), Rubot (сейчас в составе ScratchDuino). Предметом сотрудничества являются как тестовое использование предоставленного оборудования в учебном процессе, так и обнаружение проблемных мест, усовершенствование принтеров.

Мы активно используем 3D-принтеры в рамках уроков по технологии (обучающиеся создают модели в FreeCad, далее — печать на 3D принтерах и сборка проектного изделия), а также на внеурочных и кружковых занятиях по робототехнике и конструированию.

3D-технология имеет огромный педагогический потенциал, предоставляя возможность выводить проектную деятельность (обязательную по новым ФГОС) на современный уровень. По сути, теперь в рамках проектной работы можно создавать как реальные объекты, востребованные в школе, так и прототипы сложных устройств, проходя все этапы настоящей коммерчески-ориентированной проектной работы.

В качестве одного из примеров удачного использования 3D-технологий в школе могу предложить проект по созданию «обвеса» робота MakeBlock Ranger для использования последнего в учебной деятельности. Такой обвес позволил повысить «живучесть» робота и его датчиков при многократном использовании учебными группами, добавил функциональности за счет дополненных подвесов датчиков и блоков питания.

Интересными проектами были и архитектурные макеты, выполненные совместно с учениками других школ Петербурга. На текущий момент в рамках нашего объединения «Лаборатория проектов» мы предлагаем такие совместные варианты деятельности, помогая именно с технической стороной печати придуманных в школах города моделей.

Однако при всем потенциале 3D-технологий, их распространенное активное использование в школах мы увидим не скоро. Здесь несколько проблем.

1. Технология еще не доведена до варианта: включил, получил результат. Изменение влажности пластика, проблемы адгезии пластика и рабочего стола, температурные режимы для пластиков от разных поставщиков и множество других мелких факторов, влияющих на печать.
2. Приведение в порядок вышедшей из строя техники возможно, конечно, в условиях мастерских компаний-поставщиков, но срок эксплуатации будет дольше гарантийного, да и сроки ремонта — это простаивание техники и ее неучастие в учебном процессе. Надо учить специалистов внутри школы. Могу сказать, что с начала сентября мы в 3-х принтерах уже прочищали сопла, где-то пришлось заменить датчик нагрева, где-то — вентилятор. Если бы мы отправляли технику на ремонт, уроков бы не состоялось. Так что обслуживать технику и проводить текущее обслуживание, мелкий ремонт должны уметь специалисты школы. А это проблема. По хорошему, нужны ставки техников по обслуживанию 3D-техники и ЧПУ станков в школах, нужно выстраивать систему их подготовки. Тогда из единичных вариантов удачного использования в учебном процессе, 3D-технологии станут такими же привычными как печать на «бумажных» принтерах».

Для высших учебных заведений использование 3D-оборудования выходит за рамки ознакомительных задач. В технических университетах возникают лаборатории аддитивных технологий, которые занимаются научными разработками. Прототипы, созданные в стенах таких лабораторий, имеют все шансы заменить изделия, изготовленные традиционными методами. Например, Лаборатории Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева напечатали на 3D-принтере камеру сгорания газотурбинного двигателя. В перспективе 3D-печатные двигатели могут совершить революцию в авиастроении.

Обычные студенты сталкиваются с 3D-принтерами на занятиях — часть учебных проектов невозможна без использования аддитивных технологий. Из-за этого при вузах часто создаются фаблабы и технопарки, оснащенные по последнему слову техники. Поработать в таком фаблабе могут не только студенты, но и желающие любого возраста. Правда, основная аудитория — учащиеся высших и средних учебных заведений.

Основная задача одного из крупнейших технопарков страны — ЦМИТ при Научном парке МГУ — вовлечь школьников и студентов в научно-техническую деятельность. Возможностями ЦМИТ пользуются и преподаватели МГУ, которые используют 3D-принтер для подготовки демонстрационных моделей. Рассказывает Виталий Морозов, заместитель директора Научного парка МГУ, руководитель ЦМИТ НП МГУ, куратор программы «Умник»:

«ЦМИТ при Научном парке МГУ предоставляет студентам Университета доступ к оборудованию для реализации учебных, научных и личных проектов. В том числе, это 3D принтеры разных моделей. Также мы работаем со школьниками, помогаем организовывать детские научно-технические лагеря, в которых дети сами разрабатывают и мастерят свои проекты. Раньше это было сложно и дорого, теперь 3D принтеры легко привезти в лагерь на машине и на месте напечатать все, что будет там разработано. Если у ребенка возникает идея, он всегда может прийти к нам для консультации, воспользоваться оборудованием и прислать на 3D модель по электронной почте.

3D-технологии дают педагогам принципиально новые возможности изготовления и демонстрации различных моделей с помощью 3D печати. Теперь это дешево и быстро, модель можно скачать из интернета, разработать самостоятельно, поставить задачу перед учащимися. Например, недавно мы сделали трехмерную модель порового пространства песчаника для Геологического факультета МГУ. А для сотрудники кафедры магнетизма Физического факультета печатают у нас детали для крепления материалов в исследовательских установках магнитного поля. Это не массовая продукция, основная ее ценность в уникальности и индивидуальности для конкретного потребителя».

Можно сетовать на недостатки современной системы образования, но то, что оснащение учебных заведений меняется в лучшую сторону — неоспоримый факт. Новое оборудование постепенно изменяет и сам учебный процесс, чтобы лучше соответствовать современным реалиям в производстве и промышленности. На передовой таких изменений находятся преподаватели. Именно они осваивают сложное оборудование, учат работать с ним школьников и студентов, прививают интерес к инновациям. От их знаний и терпения зависит, станет ли 3D-принтер удобным инструментом для реализации творческих проектов или будет пылиться в кладовой, доставаемый только перед проверками Рособрнадзора.

От лица редакции нашего портала мы поздравляем учителей, преподавателей и педагогов с Днем учителя!