Девять замечательных способов применения 3D-принтеров в преподавании математики и естественных наук

Ознакомившись с этими идеями, вы обязательно захотите купить 3D-принтер — если, конечно, его у вас еще нет. Наиболее доступные и популярные модел можно выбрать из ассортимента компании wanhao.

Мы прекрасно понимаем: само слово «3D-печать» может звучать для школьного педагога несколько устрашающе. Однако эта технология открывает исключительно много возможностей для учащихся, особенно если речь идет о математике или естественных науках.

Не бойся и не сомневайся, отважный педагог! Неважно, пылится ли твой 3D-принтер без дела в дальнем шкафу или ты со своими учениками активно распечатываешь на нем изделия. Вот идеи, которые наверняка станут для вас источником дополнительного вдохновения.

1. Создавайте по авторским эскизам рамки для произведений искусства

Этот проект идеально подходит для учащихся начальных классов. Проектируя модель рамки для конкретного произведения искусства, они будут практиковать свои навыки геометрии, а также вычислять размеры и вес изделия, находить оптимальный баланс. В качестве дополнительного задания вы можете предложить ученикам создать декоративные элементы для рамки, которые можно включать и выключать с помощью дисплея с индивидуальными настройками.

2. Освойте межпредметный подход

Доказано на личном опыте: это крайне увлекательная идея! Брок Перкинс, учитель пятого класса Винчестерско-Терстонской школы в Пенсильвании, ведет межпредметную группу по Средневековью. На занятиях он доносит до учеников чрезвычайно большой объем знаний: они знакомятся с жизнью средневековых крестьян и знати, со строением и дизайном замков той эпохи, а также изучают осадные машины наподобие катапульт и таранов.

Брок Перкинс впервые ввел 3D-печать в учебный процесс вместе с Кэти Вебер, специалистом по учебным технологиям школы. Они распечатали несколько конструкций катапульт, найденных на сайте www.thingiverse.com. Учащимся они предложили спрогнозировать способность этих машин запускать снаряды, а потом проверить эти прогнозы в реальности на распечатанных моделях. Затем они провели мозговой штурм, в ходе которого ученики разработали катапульту по собственному чертежу и распечатали ее на 3D-принтере.

«Перед ними поставили задачу создать противоосадную машину для защиты своих замков от захватчиков. Сначала они набросали свои идеи на бумаге, а затем приступили к разработке собственных машин в CAD-программе Tinkercad», — объясняет Вебер. — У наших учеников постарше уже есть довольно большой опыт работы в CAD-программах, поэтому они смогли помочь пятиклассникам. После многих проб и ошибок, в том числе изменения размеров и переворачивания конструкций, конечные изделия в итоге выглядели так же замечательно, как и их изначальные проекты».

3. Поставьте перед учениками не ограниченное по времени задание

Например, придумать решение для некоей реальной жизненной проблемы. Десятилетний школьник в Техасе с помощью 3D-принтера создал прототип реально работающего устройства для спасения от смерти детей и животных, которых случайно оставили запертыми в машине на жаре. Сейчас это устройство находится в разработке, и, вероятно, его изобретатель получит на него патент.

4. Печать трехмерных географических карт

Учительница Крисси Мал помогла своим ученикам использовать школьные 3D-принтеры для создания трехмерных географических карт Вирджинии, чтобы показать им пять регионов штата. Распечатанные модели иллюстрируют прибрежные равнины, Пьемонт, Голубой хребет в западной части штата, долину и горы, а также Аппалачское плато. Отличный способ сделать урок географии максимально наглядным!

5. Изучайте геометрию с 3D-моделями

Возможно, идея создания 3D-моделей вместе с учениками пока что кажется вам недостижимой целью. Но в одном третьем классе Государственной школы Хайкасл в Торонто, провинция Онтарио, сделали именно это. Здесь ученикам на уроке математики пошагово объяснили процесс 3D-печати, и вскоре они проектировали и распечатывали свои собственные трехмерные замки.

6. Проектировать и печатать насекомых

Кларк Барнетт, преподаватель и консультант по образовательным технологиям в объединенном школьном округе долины Конехо в Таузенд-Оакс, штат Калифорния, выяснил: если предложить ученикам разрабатывать и распечатывать жуков по собственным эскизам, это станет для них прекрасной мотивацией для изучения энтомологии, экосистем и инженерного дела одновременно.

«Хоть мы и изучали насекомых, нам пришлось всерьез заняться инженерным делом. Например, ноги должны быть сконструированы так, чтобы выдерживать вес тела жука. 3D-печать позволяет легко применять инженерные методы на практике и смотреть, как все работает», — говорит Барнетт.

7. Изучайте дроби и площадь

Учитель Джейсон Падилья из PS 39 школы Фрэнсиса Дж. Мерфи-младшего убежден в полезности 3D-печати для образовательного процесса. Его ученики используют 3D-принтеры для создания математических подручных материалов, помогающих им изучать дроби и площади.

«Они видят, что фигуры имеют определенную площадь и занимают определенное место в пространстве», — говорит Падилья. — Распечатывая формы, которые они сами же и создают, ученики должны убедиться, что их отпечатки не слишком велики для принтера».

Его ученики также распечатывали кубики, чтобы использовать их для создания моделей площадей различных размеров. Кроме того, они отправили на принтер диаграмму с частями целого, которая помогает им визуализировать части дроби, понимать, как часть соотносится с целым, определять, какая дробная единица больше и как связаны между собой обычные и десятичные дроби.

8. Печать уравнений

Маркос Навас занимает должность технического консультанта в Совете по образованию Юнион-Сити, штат Нью-Джерси. Он с удовольствием находит новые способы вовлечения студентов в учебный процесс. С помощью 3D-принтеров он помогает старшеклассникам, изучающим алгебру, распечатывать 3D-визуализации уравнений. Это помогает им визуализировать и концептуализировать математические задачи с трехмерными объектами.

«3D-печать является мощным мотивационным инструментом для студентов", — говорит Навас. — Когда они могут воплотить в жизнь то, над чем работали в теории, и подержать это в руках, это дает им стимул продолжать учиться».

9. Вычисление объема

Инструктор-технолог Келли Хонг из независимого школьного округа Хутто, штат Техас помогает пятиклассникам вычислять объем неправильных 3D-фигур в математике с помощью 3D-принтера. Сначала учащиеся используют Tinkercad для построения неправильных фигур. Затем они распечатывают их и вычисляют объем. Отличный подход для развития как математических, так и творческих способностей!

«Я всегда поражаюсь тому, насколько быстро школьники осваивают технологические инструменты", — говорит Хонг. — Если позволять ученикам задействовать технологию для решения проблем, проведения исследований и визуального воплощения идей, они получают наилучшее реальное представление о тех навыках, которые развивают. А еще они будут постоянно вовлечены в процесс».

Ознакомиться с ценами, обзорами или выбрать подходящую модель можно в интернет-магазине 3d-принтеров https://vektorus.ru/.

* Настоящая статья и изображения подготовлены и предоставлены для размещения организацией. Независимое информационное агентство "Нижний Новгород" не несет ответственности за содержание статьи, финансовые, правовые и иные последствия ее опубликования.