Szkolenie “AI i długopisy 3D w edukacji”
Szkolenie “AI i długopisy 3D w edukacji”
Rozpoczął się nowy rok szkolny, a wraz z nim pojawiły się wyzwania związane z wykorzystaniem sprzętu zakupionego w ramach programu „Laboratoria przyszłości”. To program potrzebny, który może mieć wpływ na przyszłość edukacji. Zamierzeniem programu jest zapoznanie uczniów z najnowocześniejszą technologią. Wymusza to rewolucja przemysłowa i związany z tym Przemysł 4.0.
Szkoły mają możliwość zakupu nowoczesnego sprzętu, który może dać uczniom szansę na realizację ich pomysłów, rozwinąć pasje oraz uruchomić kreatywność. Jest także druga strona medalu. Nauczyciele nie otrzymali właściwego wsparcia w postaci zapoznania się między innymi z drukiem 3D, a ten właśnie sprzęt mają obsługiwać. W tym artykule chciałbym wskazać pewną drogę, którą przeszliśmy z uczniami, jakie napotkaliśmy problemy i skąd otrzymaliśmy pomoc.
Dzisiaj nie wyobrażam sobie, jak moglibyśmy realizować projekty, które odnoszą sukcesy w ogólnopolskich konkursach i olimpiadach bez druku 3D. Zaczęło się wszystko pięć lat temu od trudnego pytania ucznia – „Proszę pana, co mam zrobić, aby dostać ocenę celującą na koniec roku?”
Rok wcześniej zamówiliśmy w ramach projektu EFS specjalistyczny sprzęt do pracowni informatyki, a na samym końcu do budżetu dopisaliśmy drukarkę 3D. Koledzy z pracy pytali: „po co to wpisujesz?”, „gdzie to wykorzystasz?”, „będzie to coś stało i się kurzyło”, „kto to będzie obsługiwał?”. Jednak odważyłem się i wpisałem taki sprzęt, ponieważ czułem, że to będzie przyszłość edukacji zawodowej ze względu na niskie koszty eksploatacji w technologii, którą nazywa się przyrostową.
W tym samym czasie do naszej szkoły przyszła uczennica, która nie miała prawego przedramienia, a bardzo chciała zostać mechanikiem pojazdów samochodowych. Bez jednej ręki praca w tym zawodzie jest prawie niemożliwa. Postanowiliśmy pomóc dziecku. Zebrałem uczniów, którzy zapytali mnie o ocenę celującą na koniec roku. Opowiedziałem im o Kindze (tak miała na imię uczennica) i odpowiedziałem na ich pytanie – „Jeśli chcecie mieć ocenę celującą, to zróbcie jej rękę na drukarce 3D”. Zobaczyłem na ich twarzach w pierwszej chwili zwątpienie i myślałem, że nadal nie będziemy wykorzystywać drukarki 3D, ale minęły zaledwie 24 godziny, a przyszli do mnie i pokazali mi gotowy projekt w internecie. Byłem w szoku, że piętnastolatkowie tak szybko „ogarnęli” temat. Wyznaczyliśmy sobie termin – wydrukujemy rękę 3D na studniówkę! Od tego momentu nasze lekcje przeniosły się do mediów społecznościowych i trwały więcej niż 45 min. Po pewnym czasie zauważyłem, że to uczniowie zaczęli prowadzić lekcje, a ja wyznaczałem im tylko drogę. Oczywiście o laboratoriach przyszłości dla szkół nikt wtedy jeszcze nie myślał, sami musieliśmy rozwiązywać problemy, ale słowa dotrzymaliśmy. Kinga otrzymała najpierw rękę mechaniczną. Po pewnym czasie uczniowie stwierdzili, że idziemy o krok dalej i zrobili jej rękę elektroniczną. Zaczęła się sława, występy w telewizji i radio. Dzięki temu Kinga otrzymała rękę bioniczną od sponsora za ponad 150 000 zł. Projekt nauczył nas projektować, modelować, dobierać materiały do druku, drukować i naprawiać drukarki. To były najlepsze lekcje w mojej 25-letniej karierze nauczyciela. Nie skończyliśmy projektu na Kindze, co roku przychodzą nowi uczniowie i ręce 3D wykonujemy nadal dla innych dzieci z całej Polski. Robimy to przy wsparciu Fundacji e-nable Polska, a moi uczniowie stali się jej wolontariuszami. Rozdajemy ręce 3D za darmo, a projekt nazwaliśmy „Szczęście z plastiku”. Moi uczniowie stali się innymi ludźmi, zauważyli człowieczeństwo. Umożliwiła im to właśnie technologia przyrostowa.
Jak przygotować się zatem do optymalnego wykorzystania sprzętu, który trafił lub za chwilę trafi do szkół? Warto wybrać pomieszczenie, w którym będą pracować drukarki 3D. Należy zadbać o dobrą wentylację pomieszczenia, wskazane jest również utrzymywanie jednakowej temperatury i wilgotności powietrza. W naszym przypadku otwarcie pracowni druku 3D było strzał w dziesiątkę. Uczniowie pracują w niej nawet na wakacjach, a Ci którzy mają pełne moje zaufanie otrzymują szkolne drukarki 3D do domu. Uczniów ogranicza tylko wyobraźnia i szkoda mi, aby drukarki kurzyły się podczas przerwy od nauki. Co chwilę dostaję od nich filmy, co nowego zrobili i jak rozwiązali problem techniczny. Czego może więcej chcieć nauczyciel. Później ich pomysły staramy się zgłaszać do konkursów naukowych i olimpiad. Odpowiadamy na potrzeby lokalnej przedsiębiorczości i staramy się rozwiązywać problemy społeczne. W tej pracowni cały czas się coś dzieje. Dodatkowo zakupiliśmy sprzęt do obróbki ręcznej i mechanicznej, aby ułatwić im pracę nad realizacją pomysłów.
W szkołach podstawowych proponowałbym program bardzo intuicyjny w języku polskim od AutoDesk, czyli Tinkercad. To program, który jest darmowy dla szkół
i działa online. Ciekawe lekcje z tego programu prowadzi Łukasz Gierek, ambasador marki Banach 3D. Webinaria dostępne są w Internecie na stronie Ei System
i można z nich korzystać na lekcjach. Większość naszych projektów powstała właśnie w tym programie. Do szkół średnich proponuję program Fusion360 od tego samego producenta. Ma on bezpłatną licencję dla edukacji. Nauczyciel, który chce korzystać z tego programu, musi wysłać zaświadczenie ze szkoły, że jest pracownikiem, a w przypadku uczniów wystarczy zrobić zdjęcie legitymacji szkolnej i przesłać do producenta. Szybko jest to weryfikowane i można już po godzinie korzystać z programu do czasu, gdy się jest uczniem lub studentem. Program jest bardziej zaawansowany i można projektować w nim skomplikowane elementy do druku 3D.
Wszystkie lekcje „Tinkercad z Łukaszem Gierkiem” są dostępne na kanale YouTube naszego Wydawnictwa Ei System.
Drukarki możemy podzielić na drukarki z otwartymi lub zamkniętymi komorami druku. Sprzęt kupowany w ramach „Laboratoriów Przyszłości” musi być zgodny ze specyfikacją podaną przez Ministerstwo Edukacji. W przypadku drukarek 3D wymagane są zamknięte komory – pozwalają one na utrzymanie jednakowej temperatury w komorze druku i drukowanie z materiałów bardziej wymagających, o specyficznych właściwościach fizycznych i chemicznych. Zwróciłbym uwagę na rozmiar stołu drukarki i materiał, z którego jest on wykonany. Bardzo dobre rozwiązanie to wyginająca się podkładka magnetyczna. Bardzo łatwo zdjąć z nich materiał po wydruku. Na początek wystarczy rozmiar pola roboczego 210x210x210 mm. Mniejsze stoły ograniczają możliwości wydruku. Większe stoły to wyższe ceny drukarek, ale czy na początek to jest potrzebne? Należy pamiętać, rozpoczynając pracę z drukarką, o pierwszym poziomowaniu/kalibrowaniu stołu. To ważna procedura opisana w każdej instrukcji drukarki. Od tego zależy wydruk pierwszej warstwy modelu i może to mieć wpływ na wydruk całego elementu. Dobrze też zaopatrzyć się w kilka dysz do druku. Zdarza się często, że dysza się zabrudzi i nasz wydruk nie wygląda najlepiej. Należy ją wymienić. Pamiętajmy, że wymiana dyszy zawsze powinna odbywać się na gorąco. Instrukcje wymiany dysz można zaobserwować na kanałach YouTube.
To temat rzeka i każdy drukujący na drukarkach 3D ma różne doświadczenia z tym związane. Należy zadbać o to, aby do szkolnego laboratorium zabezpieczyć większą ilość tego materiału. Starajmy się zawsze, aby filament pozostawał w głowicy. Jego brak może mieć wpływ na zabrudzenie dyszy i jej „zapchanie”. Kolejna ważna rzecz, po odcięciu filamentu należy go włożyć do bocznego otworu szpuli, aby nie uległ poplątaniu. Odcinając filament, starajmy się to zrobić specjalnymi szczypcami (dołączone do drukarek) pod kątem około 45°. Łatwiej jest załadować później materiał do druku. Zadbajmy jeszcze o to, aby filament nie został zawilgocony. Może to spowodować złą jakość wydruku. Dobrze trzymać materiały w zamkniętych opakowaniach, przynajmniej w folii z opakowania.
Do najbardziej popularnych filamentów należy materiał PLA. Najlepiej go drukować w temperaturze 210°C na dyszy przy włączonych wentylatorach i chłodzeniu. Nie wymaga podgrzewania stołu, ale gdy jest taka możliwość, dobrze włączyć taką opcję na temperaturę 60°C, aby materiał przylegał do stołu. Nadaje się on do druku modeli i prototypowania. Po włożeniu do wrzątku można go swobodnie wyginać. Kolejny materiał, który często jest używany to PET-G. Wymaga wyższych temperatur na dyszy 220-250°C. Lepszą przyczepność daje środek adhezyjny (klej specjalistyczny) lub podgrzanie stołu do około 90°C. Jest łatwy w drukowaniu i ma właściwości sprężyste po wydruku. Wykorzystywany jest zwykle do elementów, które pracują na zginanie. Podczas drukowania można włączyć wentylatory.
Wspomnę jeszcze o ABS, który wymaga zamkniętej komory druku i wyższych temperatur druku. To 210°C do 250°C na dyszy. Podgrzewana platforma musi mieć temperaturę do 110°C. ABS gdy stygnie, kurczy się, a jeśli druk schłodzi się zbyt szybko, może pęknąć na pewnej wysokości druku. Z tego samego powodu wentylatory chłodzące powinny być wyłączone podczas drukowania. Jest bardzo wytrzymały na temperatury i odznacza się twardością.
Dowiedz się więcej o filamentach PLA -> ZOBACZ
Filmiki instruktażowe dotyczące filamentów znajdziesz na naszym kanale YouTube
Aby poprawnie przygotować plik, z którego będziemy drukować, należy użyć programu – tzw. slicera. Każda drukarka 3D ma swój dedykowany slicer. Większość z nich ma ustawione już standardowe parametry druku, wystarczy tylko podać: markę drukarki, rodzaj materiału do druku i wysokość warstwy druku, a program dobierze pozostałe parametry druku i wygeneruje tzw. gcode. Ten format pliku jest dopiero odczytywany przez drukarkę, z niego możemy rozpocząć drukowanie.
Szczęście z plastiku to projekt społeczny, który realizujemy we współpracy z e-nable Polska ze wsparciem dra Krzysztofa Grandysa, lekarza z Karkowa i jednocześnie szefa Fundacji. Nasi uczniowie są wolontariuszami Fundacji i jesteśmy z tego bardzo dumni. Zgłaszają się do nas rodzice z dziećmi, które mają ubytki kończyn górnych. Projekty sztucznych rąk są dostępne w internecie, na stronie www.thingiverse.com. Każdy może je pobrać i wydrukować elementy ręki 3D. Najważniejsze jednak jest odpowiednie dopasowanie sztucznej ręki.
W tym roku pomogliśmy dziewczynce z Jarosławia. Otrzymała od nas trzy ręce, jedną na rower, drugą do pracy, a trzecią na spacery. Jestem dumny z Kuby, Michała i Filipa, oni są dopiero nastolatkami, a już rozdają dobro ludziom. To tylko pokazuje, że już za chwilę, gdy drukarki 3D dotrą do naszych domów, będziemy mogli drukować nie tylko figurki, ale również wykonywać projekty, które będą pomagać w życiu codziennym. Nasze ręce nie są produktem medycznym i dajemy to rodzicom na ich własną odpowiedzialność. Rodzice otrzymują od nas wskazania, jak mogą z tego korzystać. Do tej pory nie odnotowaliśmy żadnych przykrych wypadków, wręcz przeciwnie. Dobro ucznia i bezpieczeństwo dziecka jest dla nas najważniejsze.
Ręce są wykonywane i rozdawane za darmo. Niektóre modele rąk wyposażone są w magnesy neodymowe zatopione w silikonach w opuszkach palców, aby można było podnieść nawet szpilkę. Inne modele mają już regulowane kąty chwytu i zabezpieczania przed wypuszczeniem chwytanego przedmiotu. Wiele elementów ręki wydrukowaliśmy na drukarkach Banach 3D School i filamentach od EiSystem z Poznania. Bardzo dziękujemy za tą pomoc.
Ale nie jesteśmy sami, dołączyła do nas Szkoła Podstawowa nr 25 im. Prymasa Tysiąclecia w Rzeszowie. Oni także posiadają laboratorium przyszłości i wydrukowali gumowe leje na rowerek dla chłopca z Poznania. Chłopiec ma dopiero 1,5 roku i nie mógł jeździć na rowerku, od lipca już może. Do tego mieszka przy torach i uwielbia pociągi. Na leju musiała się znaleźć ciuchcia. To naprawdę przyjemne uczucie, gdy widzi się uśmiech rodzica i dziecka, gdy otrzyma rękę 3D. Taka chwila jest nie do opisania, a uczniowie stają się lepszymi ludźmi. Zachęcam inne szkoły, dołączcie do nas. Pomożemy, będziemy rozmawiać na temat druku 3D. Będziemy wspólnie rozwiązywać problemy, a pracownia druku 3D będzie wykorzystywana w szczytnym celu.
To klawiatura programowalna, mechaniczna, ale też bezdotykowa. Nie ma takiej drugiej na świecie. Została wymyślona przez Filipa Piękosia, ucznia, który ma dopiero 15 lat. Została zgłoszona do Urzędu Patentowego i ten patent jest w zasięgu tego młodego człowieka. Czeka na decyzję. Powstała, ponieważ Filip poznał technologię przyrostową i mógł całą elektronikę umieścić w zaprojektowanej i wydrukowanej przez siebie obudowie. Klawiatura może składać się z dowolnej liczby klawiszy i dlatego wymaga personalizowanej obudowy. Możliwość taką daje właśnie druk 3D. Z klawiatury mogą korzystać i już korzystają osoby z SMA, stwardnieniem rozsianym i porażeniem mózgowym. Osoba niepełnosprawna może zaledwie zbliżyć pointer (specjalny patyczek) w okolicę klawisza na klawiaturze i zostanie uruchomiona akcja. Może to być np. wypisanie tekstu na ekranie, otwarcie programu, komunikatora itp. Klawiatura pracuje na 99 warstwach, więc jej możliwości są nieskończone. W tej chwili Filip pracuje nad kolejnymi urządzeniami, które będą wspierać osoby niepełnosprawne. Oczywiście pomaga mu w tym druk 3D. Filip jest dopiero w pierwszej klasie szkoły średniej, nie wiem, co wymyśli w klasie piątej. Druk 3D tak go wciągnął, że rodzice nie mogą go oderwać od komputera i drukarki. W przypadku tego ucznia mogę napisać z pełną odpowiedzialnością i świadomością, że Filip ratuje ludzkie życia.
Green Whale – ekologiczny projekt 3D
To projekt ekologiczny, którego zadaniem jest usuwanie plam olejowych, zanieczyszczeń i plastiku ze zbiorników wodnych. Projekt wymagał nakładu prac konstruktorskich, projektu, modelowania wspomaganych drukiem 3D. Uczniowie wykorzystali do tego drukarkę Banach 3D Rapid. W wyniku prac powstała łódź, która z pomocą odpowiednich modułów pomaga w utrzymaniu czystości wody w gospodarstwach wodnych. Wydrukowana została turbina, elementy mocujące elektronikę i części kadłuba. To musiały być elementy dedykowane do mocy tej łodzi i nie można było pozwolić sobie, ze względów finansowych, na ich zakup. Druk 3D rozwiązał problem, a uczniowie zdobyli II miejsce w Olimpiadzie Wynalazczości i Innowacji Technicznych. Otrzymali indeksy na wszystkie techniczne uczelnie wyższe w Polsce. Zasadnym wydaje się pytanie, czy to już nie jest czas na nowy zawód? – technik druku 3D lub technik technologii przyrostowej. Laboratoria przyszłości zaczęły działać. Musimy to wykorzystać. Jestem przekonany, że kreatywność nauczycieli i wyobraźnia uczniów przyniesie nam, już w niedługim czasie, efekty w postaci niesamowitych i futurystycznych projektów.
Autor: Artur Tutka