پرینتر سه بعدی در آموزش و تحقیقات

احتمالاً شما هم تجربه حضور در مدرسه را به خاطر دارید که در آن، معلم به کمک گچ و تخته سیاه (یا ماژیک و تخته وایت برد) مطالب درسی را آموزش می دهد. نهایت استفاده از ابزارهای کمک آموزشی در این نوع از مدارس، به یک کره جغرافیایی یا نقشه های کاغذی آموزش جغرافیا محدود می شود!

شاید در مدرسه شما هم آزمایشگاه علوم وجود داشت که اگر خوش شانس بودید برای یک بار می توانستید از میکروسکوپ به نمایندگی از چهل همکلاسی تان استفاده کنید! تا بتوانید تجربه هیجان انگیز کار با آن را برای دیگران توصیف کنید.

حالا بیایید به جای این مدرسه، مدرسه ای را تجسم کنیم که در آن از چاپگر سه بعدی برای آموزش استفاده می شود. معلم با استفاده از نرم افزارهای طراحی سه بعدی می تواند ابزارهایی برای انتقال مفاهیم آموزشی طراحی کند مثلاً به جای استفاده از نقشه های کاغذی آموزش جغرافیا، نقشه های توپوگرافی سه بعدی را با استفاده از چاپگر سه بعدی بسازد آنهم نه یک عدد بلکه به تعداد دانش آموزان.

بدیهی ست که مفاهیمی همچون ناهمواریها یا رشته کوهها در درس جغرافیا توسط نقشه های برجسته و قابل لمس توسط دانش آموز بسیار بهتر و باکیفیت تر به دانش آموزان منتقل می شود تا نقشه های دوبعدی کاغذی. حالا این کیفیت آموزشی بی نظیر را به همه درسها و تمامی مفاهیم آموزشی تعمیم دهید. از تاریخ و جغرافیا گرفته تا زیست شناسی و علوم و فیزیک و ریاضی. به نظر شما خروجی این سیستم آموزشی از لحاظ راندمان یادگیری در مقایسه با سیستم سنتی آموزشی فعلی چه جایگاهی خواهد داشت؟

مهندسان آینده ای که به کمک روشهای آموزشی طراحی شده برمبنای استفاده از چاپگر سه بعدی تربیت شده باشند از درک شهودی بسیار بالاتر مفاهیم در علوم مختلف برخوردار خواهند بود.

بیایید تا به مثالهایی از کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش بپردازیم:

بیایید تا به مثالهایی از کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش بپردازیم:

بصورت کلی هرچه آموزش از حالت تئوری به سمت عملی تغییر مسیر دهد یا به بیانی دیگر؛ آموزش مفاهیم جنبه ملموس و شهودی به خود بگیرد، کیفیت آموزش ارتقا می یابد. پرینتر سه بعدی بهترین ابزار برای رسیدن به این هدف است. به کمک پرینتر سه بعدی می توان شکاف بین دنیای دیجیتال و دنیای فیزیکی را پر کرد. به بیان دیگر؛ ایده ها و افکار توسط نرم افزارهای طراحی بر روی صفحات مانیتور منتقل شده و توسط چاپگرهای سه بعدی به دنیای فیزیکی می آیند.

پرینتر سه بعدی از یکسو باعث کمک به معلم در روند تدریس می شود و از سوی دیگر موجب افزایش راندمان یادگیری در دانش آموزان می شود.

از منظر اقتصادی هم به کمک چاپگر سه بعدی می توان از ابزارهای کمک آموزشی، چندین نسخه تهیه کرد و آنها را در اختیار همه دانش آموزان کلاس قرار داد. تکثیر وسایل کمک آموزشی در مجموع باعث صرفه جویی زیادی در هزینه ها می شود (در مقایسه با خرید نمونه های حرفه ای و تجاری).

شرکت استرالیایی “Makers Empire” از شرکت های فعال در زمینه آموزش بر مبنای چاپ سه بعدی در مدارس در دنیا است. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به وبسایت آنها سر بزنید. یک شرکت آمریکایی هم در پروژه ای مشابه با عنوان “Mystemkits” برای کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش مدارس فعالیت می کند.

۱- ایجاد هیجان و لذت بردن از آموزش برای دانش آموزان:

علاوه بر اینکه کار با ابزارهای کمک آموزشی ساخته شده توسط پرینتر سه بعدی برای دانش آموزان لذت بخش است، روند طراحی و حتی ساخت آنها به کمک دستگاه هم برایشان هیجان انگیز می باشد. این روند می تواند حتی دانش آموزانی که در کلاس علاقه ای به درس از خود نشان نمی دهند را به یادگیری علاقمند سازد.

۲- تقویت تفکر سازنده، تفکر خلاقانه و تفکر نقادانه در دانش آموز: اکثر ما در طول زندگی مان این تجربه را داشته ایم که در موضوعی یک ایده به ذهنمان رسیده اما چیزی که باعث می شود تا ایده هایمان را دنبال نکنیم، ضعف در ساختن آن ایده است. پرینتر سه بعدی بهترین پاسخ برای مشکل ضعف در ساختن است. استفاده عملی دانش آموزان از قابلیت های پرینتر سه بعدی برای حل مساله، طراحی یک پاسخ برای آن مساله و ساختن چیزی برای رفع مشکلات آن، باعث می شود تا ذهنیت ساختن و خلاقیت و نقد راه حل (به منظور ارتقا و بهبود آن) در ذهن فرد شکل بگیرد.

۳- تقویت روحیه اعتماد به نفس و کار گروهی: تلاش دسته جمعی دانش آموزان برای ساختن اشیا به کمک پرینتر سه بعدی که شامل طی کردن کل زنجیره ایده تا اجرا می شود، باعث تقویت کار گروهی خواهد شد. همچنین دانش آموزان با دیدن نتیجه و خروجی عملی از تلاش شان که بصورت یک جسم فیزیکی و قابل لمس می باشد از اعتماد به نفس بیشتری برخوردار می شوند.

۴- به اشتراک گذاشتن طرح های آموزشی توسط معلمان و دانش آموزان با دیگران: طرح های آموزشی جدید که در قالب درسنامه و ساخت ابزارهای کمک آموزشی توسط معلمان و حتی دانش آموزان قابل انجام است، می تواند از طریق بسترهای نرم افزاری (پلتفرم) مرتبط (مانند نرم افزار تینکرکد) یا شبکه های اجتماعی با بقیه معلمان و دانش آموزان به اشتراک گذاشته شود. این امر موجب گسترش روشهای جدید آموزشی و کمک آموزشی خواهد شد.

۵- درک عمیق مفاهیم و آماده شدن برای مقاطع تحصیلی بالاتر و کسب مهارتهای شغلی: توسط قابلیت های چاپ سه بعدی می توان مفاهیم بیشتر و باکیفیت تری را به دانش آموزان منتقل نمود. این امر زمینه ساز تربیت دانش آموزانی با مهارتهای بیشتر می شود که خود، زمینه ساز آمادگی بیشتر آنها برای مقاطع بالاتر تحصیلی می شود. همچین به کمک پرینتر سه بعدی می توان کل زنجیره ایده تا خلق محصول را به دانش آموز و دانشجویان نشان داد و این همان مفهومی است که در صنعت و دنیای مهندسی کاربرد دارد.

۶- کمک به عدالت آموزشی بیشتر: توسط یک چاپگر سه بعدی می توان ابزارهای کمک آموزشی را توسط خود دانش آموزان و در هر نقطه ای از کشور، تولید نمود مثلاً می توان نمونه یک فسیل دایناسوری که تنها یک عدد از آن در موزه ای در یک کشور پیشرفته قرار دارد را در دورترین روستاهای ایران در اختیار دانش آموزان قرار داد. این امر به معنای فراهم نمودن فرصت های تحصیل و آموزش بهتر برای همه است که همان مفهوم عدالت آموزشی بیشتر را دربردارد.

هرچند تاکید به استفاده از پرینتر سه بعدی در مقاطع تحصیلی ابتدایی به دلیل کمک به یادگیری بیشتر برای فراگیرانی است که آموزش مفاهیم پیچیده به آنها مشکلتر است اما کاربرد چاپگر سه بعدی در آموزش محدود به مدارس نیست بلکه می توان از پرینتر سه بعدی در هنرستانها، دانشگاهها و حتی محیط های صنعتی و کاری نیز به منظور افزایش راندمان یادگیری استفاده کرد.

علاوه بر افزایش سطح یادگیری، امکان ارائه و دسترسی به آموزشهایی که به دلیل مسایل مالی و عدم دسترسی به تجهیزات خاص تا پیش از این فراهم نبوده، به آسانی ممکن خواهد شد. برای مثال مقاله “تولید مولاژهای پزشکی آموزشی به کمک چاپگر سه بعدی” را مطالعه کنید.

به عنوان مثالی دیگر؛ امکان در اختیار داشتن یک موتور جت برای تدریس مفاهیم مرتبط با رشته مهندسی هوافضا یا موتور یک مدل گرانقیمت خودرو برای دانشجویان رشته مهندسی مکانیک ممکن نیست اما به کمک پرینتر سه بعدی می توان مدلهایی از موتورهای یاد شده را، که حتی اجزای آن متحرک بوده و بصورت واقعی کار می کند، در اختیار داشت.

در مقاله “کاربرد پرینتر سه بعدی در علوم مهندسی” می تونید تصویر دقیق تری از کاربرد چاپ سه بعدی در رشته های دانشگاهی را داشته باشید.

نمونه ای از کاربرد چاپ سه بعدی در مراکز تحقیقاتی