آخر الأخبار

كيف تحول الطباعة ثلاثية الأبعاد الفصول الدراسية إلى مصانع صغيرة؟

الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D Printing هي تقنية جديدة تعمل على تحويل المعلومات الرقمية إلى واقع مادي مجسد، عن طريق تنفيذ التعليمات البرمجية الموجودة في ملف تصميم رقمي. 

فباتباع الطابعة ثلاثية الأبعاد للتعليمات الموجودة في ملف التصميم، وباستخدام المادة الخامة البسيطة الملقنة بها، يتحول المخطط أو التصميم الرقمي إلى مجسم مادي.

هذا ليس كل شيء، فالجمع بين تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والتقنيات الرقمية المتاحة حاليا، والمتطورة على نحو متسارع، بالإضافة إلى شبكة الإنترنت، وتوفر الدوائر الرقمية المتطورة ومتناهية الصغير ورخيصة التكلفة، سيؤدي كل هذا بالتأكيد إلى فورة هائلة من الإبداع التكنولوجي والاجتماعي.

وسيؤدي إدخال هذه التقنية بشكل مدروس في العملية التعليمية وإدارة التعلم الخاص بها بطريقة مبتكرة، إلى نتائج رائعة، يمكن معها تحويل الفصول الدراسية إلى مصانع صغيرة فريدة.


3d-printing-in-education



الطباعة ثلاثية الأبعاد تفتح مجالات جديدة للتعلم متعدد الأبعاد

تمكن الطابعات ثلاثية الأبعاد 3D Printers من بناء مهارات التعلم للطلاب في القرن الحادي والعشرين، عن طريق استيعاب التعلم عن طريق الأنشطة التعليمية، وهو ما يؤدي إلى تطوير المعارف والاحتفاظ بالمعلومات بشكل جيد ولمدة أطول.



إذا كان يمكنك الاستحواذ على خيال طلابك، فتستطيع الاستحواذ على انتباههم


بالطبع يمكننا للطابعة ثلاثية الأبعاد أن تمكن المعلم من الاستحواذ على خيال الطلاب، الأمر بسيط للغاية، اصطحب طابعة ثلاثية الأبعاد رخيصة الثمن إلى الفصل الدراسي، وصلها بجهاز الحاسوب، أطبع نموذج بسيط.


kingroon-3d-printer


كون مجموعات من الطلاب، وكلفهم بمهام لإنشاء تصميمات ثلاثية الأبعاد منفصلة لتحقيق هدف مشترك. يطور ذلك من مهارات التواصل لدى طلاب المتمثلة في القيادة والمساهمة والتعاون بشكل أكثر فعالية.


اجعل الطلاب يعملون من خلال هذه المجموعات الصغيرة لوضع تصور للنماذج المطبوعة وتصميمها وإعدادها في شكل ثلاثي الأبعاد. يؤدي ذلك للاستفادة من نقاط القوة لدى كل منهم، وينمي من الاستعداد الوظيفي في الوقت الفعلي.

يؤدي هذا التعاون إلى تنمية مهارات الإبداع لدى الطلاب، فبداية من التصور إلى وضع تصميم النموذج، يتعين على الطلاب دفع الحدود وإنشاء حلول للعالم الحقيقي. 

يقود ذلك الطلاب إلى التفكير بعقلانية والنقد من خلال النماذج التي يقومون بإنشائها. فهي تلهم تفكير المستقبلي، وتمكنهم من حل المشكلات بشكل عملي وتطبيقي، حيث يحل الطلاب المشكلات ويمارسون استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الوقت الفعلي.


التعلم عن طريق الصنع: تدريس الهندسة والتصميم للأطفال

يمكن للمعلم في المرحلة الابتدائية أو المتوسطة استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد 3D Printer وتطبيقات التصميم الخاصة بها، في المساعدة على تدريس أساسيات ومفاهيم الرياضيات والفيزياء للطلاب. مثل أفكار الطاقة الحركية، والنسب الرياضية البسيطة، يحتاج الأمر إلى بعض التغيير في الترتيب ليس أكثر.

وبالطبع لن تصلح خطة الدرس التقليدية لهذا الغرض. 


كيف يمكن أن تبدأ؟

دعنا نبدأ من حيث انتهى الآخرون، يمكننا تتبع أسلوب البرنامج الدراسي تجريبي الأمريكي المسمى The FabLab Classroom.


fab-lab


يساعد هذا البرنامج المدرسين في صنع مناهج دراسية تجمع بين التصميم والطباعة ثلاثية الأبعاد، لغرض تدريس المبادئ الأساسية لمواد الرياضيات والعلوم. بهدف صنع جيل جديد من المهندسين الصغار، وغرس روح الحماس لديهم وزيادة اتجاههم نحو دراسة العلوم والرياضيات. يتم تمويل هذا البرنامج من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية وشركة موتورولا ومؤسسة ماك آرثر، ويقود المشروع جلين بول، الأستاذ في مجموعة تدريس الهندسة للأطفال بجامعة فرجينيا.


وقد تم من خلال هذا المشروع تطوير واختبار خطط خاصة لدروس تعليمية لمواد العلوم والرياضيات من قبل مجموعة من المعلمين المتخصصين، وأمناء المكتبات، وطلبة الدراسات العليا. وتم تطبيق هذه المناهج بشكل واقعي على حوالي 350 طالبا من الصفين الرابع والخامس، بالإضافة إلى عشرة معلمين.


وتعد خطة "التعلم بالصنع" إحدى مخرجات هذا المشروع، حيث يقوم الطلاب من خلال هذه الخطة بتصميم بتطوير وصناعة توربين لتوليد الكهرباء عن طريق الرياح، باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث أمكن للطلاب بالفعل طباعة التوربين الصغير وتجربته من خلال دائرة كهربية صغيرة، بعد تعريض التروبين لمروحة الفصل الدراسي.


وبمساعدة نحو عشرين صفحة ملونة تحتوي على صور وأشكال تخطيطية تعليمية واضحة، يُجري الطلاب عددًا من التجارِب العملية المباشرة التي تعرِّفهم على مفاهيم مجردة في العلوم والرياضيات؛ مثل:

  • الطاقة الحركية 
  • التيارات الكهربائية 
  • نسب سرعات التروس


يستعين الطلاب في خطط هذه الدروس التعليمية بأدوات قطع الأوراق التي تعتمد على الكمبيوتر، لتمكنهم من صنع ريش لتوربينات الرياح، وتوصيلها بالتروس البلاستيكية التي قاموا بطباعتها باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد، وغيرها من المكونات لتكوين النماذج المطلوبة.


مزايا استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في التعليم

تتمتع الطابعات ثلاثية الأبعاد بإمكانيات كبيرة كمصدر تعليمي ويمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على مشاركة الطلاب وتعاونهم في العملية التعليمية، ويمكننا إجمال هذه المزايا في النقاط التالية:


تجعل التعلم نشطًا

يتعلم الطلاب بشكل أفضل من خلال التفاعل والتطبيق. عن طريق العمل بدلاً من قراءة كتاب أو الاستماع إلى محاضرة. على هذا النحو، تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد طريقة ممتازة لنشر التعلم التطبيقي، ومنح الطلاب المزيد من الخبرات العملية. 

فباستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد، يمكن للمعلمين إنشاء أنشطة عملية لنقل المفاهيم العلمية من الإطار النظري إلى التطبيق العملي. كأن يقوم الطلاب بإنشاء نموذج لموتور، أو توربين لتوليد الكهرباء.


فهم العالم الحقيقي

تساعد الطابعات ثلاثية الأبعاد على وضع التعلم في سياقه الحقيقي، عن طريق ربط التعلم بالعالم الواقعي، بحيث يرى الطلاب قيمة الدروس في إطار حل المشكلات في العالم الحقيقي. على سبيل المثال، طور أحد المدرسين المتدربين نموذجًا أوليًا مذهلاً للنحل ثلاثي الأبعاد يأمل أن يسمح بزيادة عدد النحل.


تعزيز العملية التعليمية

يمكن للطلاب بسهولة تحديد مكان ارتكابهم للأخطاء ومناقشة هذه الأخطاء مع الفصل الدراسي والتعلم من هذه الأخطاء وتصحيحها.


تنمية الإبداع والتصور

تلهم الطابعات ثلاثية الأبعاد وبرامج التصميم الخاصة بها الإبداع وتشعل خيال المتعلمين. في الواقع، إن إمكانيات ما يمكن للطلاب إنشاؤه من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد لا حصر لها؛ ومن اللافت للنظر كيف يمكن للأطفال أن يكونوا مبدعين عندما يتم تمكينهم من خلال القدرة على تحويل تصميماتهم ثلاثية الأبعاد إلى أشياء مادية حقيقية!


غرس الذكاء المكاني

يتضمن الذكاء المكاني تحليل وتفسير الحجم والشكل والحركة والعلاقات بين الأشياء؛ وهو يعبر عن القدرة على استخلاص النتائج الصحيحة من مراقبة البيئات ثلاثية الأبعاد. 

وقد أثبتت بعض الدراسات، إن استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد في الفصول الدراسية يعزز الذكاء المكاني لدى المتعلمين، حيث يعد هذا الذكاء مؤشرًا مهمًا على الإنجاز في موضوعات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.


تعزيز المشاركة الرقمية

تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد نشاطًا عمليًا ممتعًا. لذلك، من خلال دمج هذه التكنولوجيا في الدروس التعليمية، يمكن للمدرسين اكتشاف طرق جديدة للحفاظ على تفاعل الطلاب؛ إضافة قيمة وأهمية إضافية للدروس بطريقة محفزة وممتعة عقليًا. 


تعزيز التفكير الحسابي

أصبح التفكير والمهارات الحسابية مثل التحلل والتعرف على الأنماط والتفكير المنطقي والتفكير وحل المشكلات ذات أهمية متزايدة. تساعد الطابعات ثلاثية الأبعاد في جعل التفكير الحسابي جزءًا أساسيًا من المناهج الدراسية الحديثة.


تساعد الطلاب على الاستعداد للمستقبل

أصبحت القدرة على الابتكار في عالمنا الرقمي ذات أهمية متزايدة، لذا فإن تشجيع الطلاب على استكشاف الأدوات التي تساعدهم على التفكير بشكل مختلف سيهيئهم للحياة بعد التعليم. 

يجب على المدارس استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد كطريقة لتعريف الطلاب بتكنولوجيا ومهارات القرن الحادي والعشرين وتجهيزهم للمستقبل.


الخاتمة

تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية جديدة تفتح آفاقا كبيرة في العملية التعليمية، وتدخل أنماطا وخططا دراسية جديدة إلى الفصول الدراسية، تكون كفيلة عند تطبيقها بشكل صحيح بتحويل هذه الفصول إلى مصانع صغيرة، حيث تمكن الطلاب من تعلم واتقان مهارات حياتية جديدة مبنية على أسلوب علمي كفيل بحل المشكلات. وهو ما يعزز من اهتمام الطلاب بالتعلم ويحول معرفتهم المجردة إلى مواقع ملموس.


المصادر

الطباعة الثلاثية الأبعاد: ميلاد ثورة صناعية جديدة

How to use 3D printers in the classroom

KENT SCHOOL Pre-Engineering Program

 




وضع القراءة :
حجم الخط
+
16
-
تباعد السطور
+
2
-