edunext

tanulás, másképp.

Robotok és 3D nyomtatók reál tárgyak oktatásában
2023. Sep.07.

Robotok és 3D nyomtatók reál tárgyak oktatásában

Szerző: Kömlődi Ferenc

Egy arizonai oktatóközpontban 3D nyomtatással fejlesztenek robotokat a diákok, és közben elsajátítják a tervezőkészséget, a mérnöki tudományok alapjait.

A 2000-ben alapított arizonai Si Se Puede (Ha lehetséges) Alapítvány célja a STEM (tudomány, technológia, mérnöki területek, matematika) oktatás a társadalom leszakadt részeit, a Mexikóval határos szövetségi államban főként spanyol anyanyelvű latin-amerikaiakra jellemző megosztottságának felszámolása (a név is ezért van spanyolul).

Az alapítvány érdekképviseleti csoportként indult, a gyerekeket iskolán kívüli tevékenységgel, például focival és tánccal lekötve akarta kiemelni a nyomasztó hétköznapokból.

Szerszámgép-arzenál és robotok

Ma a technológiákhoz való hozzáférést és tréningeket igyekeznek garantálni az alulreprezentált és kevés anyagi forrással rendelkező közösségeknek, iskoláknak. A STEM ökoszisztéma támogatására tervezett új STEM központjuk széleskörű technológiai választékot, különösen a barkácsoló-gyártó mérnöki tevékenységekre alkalmas, szegényebb oktatási intézmények, családok számára nehezen megfizethető vagy megfizethetetlen készülékeket kínál.

Széles a választék: MakerBot Sketch és UltiMaker Method X 3D nyomtatók (a két vállalat nemrég egyesült), famegmunkáló gépek, CNC marók – a vezérlést végző, programozható mikroszámítógépet is tartalmazó szerszámgépek – és routerek, lézervágók, kézi esztergagépek, szalagfűrészek, darálók és egyéb masinák, plusz természetesen számítógépek és még sok minden más.

A berendezések használata ingyenes minden helyi és távolabbi iskolának, amelyeknek szükségük van rájuk. Faridodin Lajvardi, a Si Se Puede igazgatója elmondta, hogy a technológiai arzenállal a diákokkal meg akarják ismertetni a 21. századi sikerekhez nélkülözhetetlen technikákat. Ismeretükben nagyobb eséllyel találnak majd állást, tesznek hozzá valamit a gazdaság működéséhez.

Az alapítvány diákok által vezetett robotikai csapatoknak ad otthont, a központot robotjaik építésére és tesztelésére használják, hogy aztán versenyeken mérettessék meg magukat, mint például a középiskolásoknak kitalált nemzetközi FIRST Tech Challenge. A csapatokban tizenkilenc iskola ötven diákja tevékenykedik – mind a központban.

További tizenkét csapat, csapatonként tíz diákkal időnként szintén használja a központ egyes létesítményeit. A programban iparági szereplők és az Arizonai Állami Egyetem diákjai, valamennyien önkéntesek, mentorként szerepelnek. Segítik, irányítják a robotokat fejlesztő középiskolásokat.

A programok annyira népszerűek, hogy a központ hamarosan eléri a teljes kihasználtságot.

3D nyomtatóközpont

Az intézményen belül nemrég nyíltak meg az egyszerű labornál többnek szánt új 3D nyomtatás központ kapui, kilenc printerrel. A diákok folyamatosan dolgoznak benne: vagy prototípusokat készítenek, vagy alkatrészeket a robotokhoz. A gépek kihasználtsága maximális.

A központ a tervek szerint a MakerBot Tanúsítási tréningprogramján alapuló, hivatalos bizonyítványt adó 3D nyomtató-tanfolyamokat indít. A papír igazolja, hogy főként tanárok, de diákok is elsajátították a technológiát. (A MakerBot Tanúsítás a Nemzetközi Oktatási Társaság, az ISTE által elismert egyetlen átfogó 3D nyomtató-program.)

Lajvardi szerint a MakerBot bizonyítvány megszerzése azért fontos a tanároknak, mert géphasználat apró trükkjeit is megtanulják közben, és a hibákat is könnyebben észreveszik. A programot tovább szeretnék bővíteni, és el akarják érni, hogy utána a 3DP okleveles tanárok kapjanak nyomtatót, amit hazavihetnek, és otthon még jobban megismerik a technológiát. Az igazgató persze tudja, hogy ez csak egy ideális világban valósulhat meg, és Arizona egyelőre még nem az. 

2013 óta foglalkozik 3D nyomtatással, egy arizonai középiskola robotika-csapatát „edzette.” Autonóm vízalatti járműveket építettek, a részeket 3D printerrel készítették hozzájuk. Mivel házon belül rendelkezésre álltak MakerBot gépek, nem kellett külsős cégeknek kiadni a munkát. A diákok megtanulták a használatukat, közben a kritikus tervező- és a problémamegoldó-készség is kifejlődött bennük.

Tíz évvel később a STEM központban megbízhatóságuk és megfizethető áruk miatt használnak MakerBot gépeket, igaz, csak kettőt, ezért volt szükség még olcsóbbakra is. A 3D nyomtatás elméleti alapjait a diákok tökéletesen elsajátítják vele, és Lajvardi szerint a Sketch – az egyik gép – az általa eddig használtak közül a legmegbízhatóbb és a legkönnyebben kezelhető MakerBot nyomtató.

Felhasználóbarát jellege miatt tökéletes bevezető eszköz kezdők számára. Az egyik tanár elmondta, hogy tizenöt-húsz perces bemutató után tanítványai el is kezdtek nyomtatni.

A tervezőkészségek elsajátítása

A központot használó új diákok többsége egyáltalán nem, vagy csak kicsit használta korábban az ottani készülékeket, arról pedig fogalmuk sincs, hogyan tervezzenek velük. Az elején nagyon félénkek, kicsit tartanak is az ismeretlen gépektől. Az intézmény oktatási szakembereinek elbeszélése alapján viszont mihelyst elkezdenek dolgozni velük, egyre izgatottabbak, és lassan megjön az önbizalmuk,. A nyomtatási hibáktól sem félnek már, mert tudják, hogy előbb-utóbb úgyis sikerül.

A tesztelés szintén fontos – nemcsak a kész roboté, hanem minden egyes nyomtatott alkatrészéé is, hogy lássák: hibátlanul működik-e. Az ötlettel, a tervvel, a fejlesztéssel, a folyamat egészével, különösen az állandó minőségjavulást eredményező iteratív lépésekkel, kialakul bennük a tervezői gondolkodás.

Az ott tanultak, az elsajátított tervezői és mérnöki készségek a későbbiekben, az oktatási közegből kikerülve, a munka világában komoly előnyt jelenthetnek a központot megjárt diákok számára.