07 giải pháp ứng dụng máy in 3D trong giáo dục

Công nghệ phát triển đã tạo ra những thay đổi lớn cho ngành giáo dục. Từ máy chiếu hắt của những năm 1930 cho đến máy tính cầm tay trong những năm 1970 hay sự phổ biến của máy tính để bàn vào những năm 2000, công nghệ đã giúp những người làm giáo dục khiến lớp học trở nên hấp dẫn hơn và trang bị cho sinh viên những kế hoạch rõ ràng sau khi tốt nghiệp.
Giờ đây, in 3D có sức mạnh lớn trong việc cách mạng hóa lớp học. Những tiến bộ trong in 3D ngày càng giúp công nghệ này trở nên dễ tiếp cận với chi phí đầu tư không quá cao, đặc biệt trong giáo dục.

Hầu hết mọi ngành học đều có thể ứng dụng giải pháp in 3D, từ những lớp học trực tiếp cho tới những lớp học trực tuyến. Khi những nhà giáo dục lồng ghép một cách cẩn thận và khoa học ứng dụng in 3D vào từng lớp học, họ có thể cải thiện đáng kể kết quả học tập, khả năng tư duy, phân tích và phản biện của sinh viên.

Hãy tham khảo bài viết sau về bảy giải pháp ứng dụng máy in 3D trong giáo dục được sử dụng để tạo ra môi trường học tập, thực hành, phát triển tư duy sáng tạo và trang bị cho sinh viên kế hoạch cụ thể trước khi trở thành lực lượng lao động và hơn thế nữa. Đó chính là:

1. Xây dựng môi trường học tập thực hành

2. Phát triển tư duy sáng tạo và đổi mới

3. Tạo điều kiện thuận lợi cho sự hiểu biết về thế giới thực

4. Chuẩn bị các kế hoạch sau khi tốt nghiệp

5. Tăng cường tương tác kỹ thuật số

6. Cải thiện kỹ năng giải quyết vấn đề

7. Tạo đòn bẩy trong tư duy thiết kế

XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP THỰC HÀNH

Sinh viên sẽ có nhiều sự hứng thú hơn khi môi trường học tập có sự tương tác qua lại. Dành thời gian trong lớp để xem các trang trình chiếu chỉ có thể thu hút sự quan tâm và chú ý của họ. In 3D làm cho việc học trở nên tích cực hơn. Nó giúp sinh viên áp dụng các kỹ năng tư duy phản biện trong việc tạo ra mô hình của chính mình.

Các lớp học hấp dẫn giúp sinh viên tiếp thu tốt các chủ đề nâng cao, đồng thời cải thiện các kỹ năng như giải quyết vấn đề. Ngoài ra, in 3D giúp các sinh viên có nhiều phương án học tập khác nhau: những người học bằng xúc giác và thị giác đều được hưởng lợi rất nhiều từ in 3D.

Ví dụ, tại Morrison Tech, hầu như tất cả các khóa học kỹ thuật đều kết hợp phương pháp in 3D. Sinh viên học in 3D để phát triển và tạo mẫu sản phẩm. Họ tạo ra các bộ phận chức năng như chi tiết máy. Các kỹ sư cũng trải qua quá trình nghiên cứu tương tự. Với in 3D, sinh viên có thể hiểu được cách các kỹ sư thực hiện công việc của họ, từ đó tích lũy thêm kinh nghiệm thực tế.

In 3D công nghệ SLA lý tưởng cho các mô hình tùy chỉnh chi tiết. Chẳng hạn, như những mô hình giải phẫu y học và sinh học

In 3D không dành riêng cho các môn học kỹ thuật. Có rất nhiều ứng dụng in 3D cho nhiều ngành học khác nhau như:

• In 3D các cơ quan trong ngành sinh học
• In 3D mô hình cấu trúc phân tử trong nghiên cứu hóa học
• In 3D mô hình nghệ thuật trong ngành thiết kế đồ họa
• In 3D hiện vật trong nghiên cứu lịch sử
• In 3D mô hình thiết kế tòa nhà trong ngành kiến trúc

Ứng dụng in 3D trong giáo dục giúp việc thực hành trực tiếp trên mẫu trở nên dễ dàng hơn đối với những lớp học từ xa. Như Michael Silver, giáo sư kiến trúc của Đại học Thiết kế và Kiến trúc thuộc Đại học Kentucky, đã chứng minh, sinh viên có thể thiết kế dựa trên những mô hình tòa nhà mà Silver đã in và gửi cho họ thông qua đường bưu điện. Việc có được một mô hình vật lý giúp cho sinh viên hiểu được các khái niệm. Mặc dù đây là một lớp học từ xa, nhưng in 3D đã làm cho lớp học trở thành một trải nghiệm thực tế và sống động hơn rất nhiều.

PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO VÀ ĐỔI MỚI

Kỹ năng sáng tạo không những bị đánh giá thấp mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển của một sinh viên thành công. Sáng tạo chính là cách mà những ý tưởng và giải pháp mới nảy sinh. In 3D là một phương pháp mang đến sự sáng tạo rất lớn. Nó kích thích người học suy nghĩ cách giải quyết các vấn đề thông qua việc ứng dụng in 3D. Các sinh viên có thể thiết kế mô hình bằng các phần mềm thiết kế CAD và tìm ra cách tối ưu quy trình in 3D. Hơn nữa, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến nghệ thuật, sinh viên có thể sơn, vẽ trực tiếp lên những mô hình in 3D của riêng mình, nâng cao khả năng sáng tạo lên một tầm cao mới.

Mô hình được in 3D (SLA) với mức độ hoàn thiện bề mặt cao, độ chi tiết đáng kinh ngạc và rất dễ dàng sơn phủ theo ý muốn

Tại UMass Lowell, Giáo sư Yuko Oda đã kết hợp in 3D để nâng cao các khóa học về thiết kế 3D, điêu khắc, tạo mô hình 3D và mô hình hoạt hình của cô ấy. Một sự phát triển vượt bậc trong điêu khắc là sự kết hợp của công nghệ thực tế ảo (VR) và mô hình in 3D. VR đang dần xóa bỏ các rào cản đối với thiết kế 3D. Nó cho phép các nghệ sĩ và sinh viên sáng tạo bằng chính đôi tay của họ trong những chương trình như Oculus Medium. Ở cấp lớp 8, Yuko đã dạy các học sinh cách tạo một vật thể 3D trong 30 phút trên VR và in tác phẩm này bằng máy in 3D. In 3D trong giáo dục đã mở ra con đường cho sự đổi mới.

ỨNG DỤNG IN 3D TRONG GIÁO DỤC TẠO ĐIỀU KIỆN THUẬN LỢI CHO SỰ HIỂU BIẾT VỀ THẾ GIỚI THỰC

Nếu chuẩn bị cho cuộc sống ngoài xã hội là một trong những mục đích của giáo dục đại học, thì điều quan trọng là những người làm giáo dục phải tạo cơ hội cho sinh viên hiểu rõ hơn về cách ứng dụng các kỹ năng đã được học vào công việc thực tế. Việc chỉ nói lý thuyết với sinh viên sẽ không hiệu quả bằng cách cho họ thấy các đối tượng thực tế. Và còn cách nào tốt hơn để thể hiện những đối tượng này bằng máy in 3D?

Các sinh viên nha khoa ở Thổ Nhĩ Kỳ thực hiện điều trị tủy răng trên mẫu in 3D

Ví dụ, các mô hình in 3D có thể giúp sinh viên nâng cao hiểu biết về giải phẫu học. Tại Đại học Canakkale Onsekiz Mart ở Thổ Nhĩ Kỳ, mô hình in răng in 3D cho phép đào tạo nha khoa từ xa.

“Formlabs Form 3B là một máy in 3D hoàn hảo với khổ in lớn cho phép chúng tôi in 80 chiếc răng hàm trong 9 giờ. Các chi tiết của răng được in thực sự sắc nét và  có độ chính xác rất cao. Vì vậy, chúng tôi đã sắp xếp để in các mô hình răng mẫu cho các học viên” ông Yosunçığır nói.

Sử dụng các loại nhựa được tối ưu cho các ứng dụng trong ngành chăm sóc sức khỏe như Elastic Resin hoặc BioMed Clear Resin, sinh viên có thể in mô hình 3D của xương, cơ quan, tế bào và các thành phần sinh học khác. Trong giáo dục y tế, in 3D có thể chuẩn bị cho sinh viên giải phẫu bằng cách tạo ra các mô hình. Loại hình ảnh trực quan này vô cùng có giá trị, giúp các nhóm phẫu thuật lên kế hoạch phẫu thuật của họ.

CHUẨN BỊ KẾ HOẠCH SAU ĐẠI HỌC

In 3D là một trong những kỹ năng rất được coi trọng bởi các công ty sản xuất hiện nay. Không chỉ gói gọn trong công việc của các ngành kỹ thuật và sản xuất sử dụng in 3D. In 3D đã chạm đến mọi ngóc ngách của cuộc sống, từ giải trí cho đến trang sức.

Một báo cáo của Grand View Research cho thấy quy mô thị trường in 3D toàn cầu được định giá 11,58 tỷ USD vào năm 2019 và dự kiến sẽ mở rộng với tốc độ CAGR vượt 14% từ năm 2020 đến 2027. Trên toàn cầu, khoảng 1,4 triệu máy in 3D đã được xuất xưởng vào năm 2018 và con số này dự kiến đạt 8 triệu máy vào năm 2027. 

Sự gia tăng sử dụng máy in 3D đang thúc đẩy nhu cầu về các bộ kỹ năng thiết kế 3D ở sinh viên thiết kế đồ họa. In 3D được thực hiện bởi các nhà thiết kế xây dựng mô hình. Khi nhu cầu về các sản phẩm thiết kế theo yêu cầu tăng lên, việc thiết kế các mô hình tùy chỉnh trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Những công việc nghiên cứu và phát triển (R&D) cũng liên quan đến kiến thức về in 3D. Sản xuất sản phẩm tiêu dùng đòi hỏi sự phân tích chuyên sâu và các chuyên gia R&D có thể tìm ra giải pháp giảm chi phí, nâng cao hiệu quả sản xuất bằng các công nghệ như in 3D.

Mô hình hóa các đối tượng nghiên cứu cũng rất cần thiết cho các công việc liên quan tới sinh học. Từ tay, chân giả cho tới các bộ phận khác trên cơ thể người. Mô hình kiến trúc và xây dựng cũng cho thấy nhu cầu lớn về in 3D, vì chúng phụ thuộc khá nhiều vào quá trình tạo mẫu.

Khi sinh viên được học về in 3D trong trường, khả năng chuẩn bị cho công việc của họ được cải thiện. Bằng cách học in 3D trong trường, sinh viên được trang bị kiến thức tốt hơn cho các công việc liên quan tới sáng tạo sau khi tốt nghiệp.

ỨNG DỤNG IN 3D GIÚP TĂNG CƯỜNG TƯƠNG TÁC KỸ THUẬT SỐ

Trong một thế giới đang được số hóa từng ngày, sinh viên cần học cách sử dụng công nghệ kỹ thuật số để làm lợi thế của họ. Công nghệ kỹ thuật số đôi khi bị mang tiếng xấu vì làm sao nhãng việc học tập. Nhưng khi được sử dụng đúng cách, công nghệ kỹ thuật số sẽ giúp sinh viên học được cách tương tác với thế giới một cách đa dạng hơn.

Không quan trọng bạn đang làm trong ngành gì: từ studio nghệ thuật cho tới xưởng sản xuất đều đã được hiện đại hóa. Với việc ứng dụng in 3D vào chương trình giảng dạy, những người làm giáo dục có thể khuyến khích học sinh hiểu rõ hơn quy trình công việc liên quan tới kỹ thuật số.

In 3D liên quan tới nhiều thứ hơn là chỉ một máy in: khi nghiên cứu chuyên sâu, người học cần phải hiểu toàn bộ quy trình từ thiết kế CAD cho tới xử lý hậu kỳ mẫu in. 

Ví dụ, sinh viên có thể học toàn bộ quy trình công việc của phép đo quang trắc (Photogrammetry), quá trình tính toán các phép đo chính xác từ những bức ảnh chụp. Phép đo này liên quan đến việc chụp một tập hợp ảnh chồng lên nhau của một đối tượng (tòa nhà, con người hoặc môi trường) và chuyển đổi chúng thành mô hình 3D bằng cách sử dụng một số thuật toán được viết trên máy tính.

CẢI THIỆN KỸ NĂNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

In 3D giải quyết vấn đề xảy ra trong thực tế. Ví dụ, in 3D là giải pháp để giải quyết tình trạng thiếu Thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) trong đại dịch Covid-19. Sự logic tương tự chuyển sang lớp học. Không nghi ngờ gì nữa, in 3D yêu cầu sinh viên sử dụng kỹ năng giải quyết vấn đề của họ. Khi một sinh viên bắt tay vào một dự án in 3D, họ phải đối mặt với các câu hỏi chính, bao gồm:

• Mẫu in 3D của mình sẽ được sử dụng để làm gì?
• Cần cân nhắc những gì trong quá trình thiết kế mô hình, lựa chọn vật liệu và hoàn thiện mẫu in?
• Làm thế nào để thiết lập quá trình in sao cho hiệu quả?

Đây chỉ là một vài câu hỏi. Nhưng chúng yêu cầu tư duy phản biện về dự án họ đang thực hiện. Các sinh viên cần phải có khả năng chuyển những ý tưởng trừu tượng thành một mô hình in 3D, hiểu được những ý tưởng đó liên kết với nhau như thế nào. Khi tạo mẫu, họ phải có khả năng kiểm tra và đánh giá mức độ thành công của thiết kế trong việc đạt được mục tiêu cuối cùng, không chỉ nghĩ tới những chức năng cơ bản. In 3D khuyến khích học sinh tiếp cận vấn đề một cách logic, có hệ thống, đồng thời khuyến khích tư duy sáng tạo.

TẠO ĐÒN BẨY TRONG TƯ DUY THIẾT KẾ VỚI IN 3D

Tư duy thiết kế không chỉ là một từ thông dụng. Nó được định nghĩa là “Một quá trình lặp đi lặp lại trong đó chúng tôi tìm cách hiểu người dùng, thách thức các giả định và xác định lại các vấn đề nhằm cố gắng xác định các chiến lược và giải pháp thay thế có thể không rõ ràng ngay lập tức với mức độ hiểu biết ban đầu.” Không chỉ là một xu hướng thoáng qua, tư duy thiết kế luôn hiện diện, với các thương hiệu lớn như Apple và Google đang áp dụng cách tiếp cận này. In 3D giúp ích như thế nào đối với tư duy thiết kế?

Hợp tác là một yếu tố chính của tư duy thiết kế và in 3D có thể thúc đẩy sự hợp tác giữa các đồng nghiệp trong khi những người làm giáo dục thiết lập các dự án nhóm. Trong các dự án in 3D nhóm, sinh viên học hỏi quan điểm và phong cách làm việc của nhau. Lặp lại là một khía cạnh quan trọng khác của tư duy thiết kế. In 3D khuyến khích sinh viên các cải thiện thiết kế của họ dựa trên những kết quả và phản hồi trước đó.

KẾT LUẬN

In 3D là công nghệ đa diện có thể mang lại những điều tốt nhất cho sinh viên. Những người làm giáo dục ở tất cả các ngành học và cấp độ có thể cung cấp trải nghiệm học tập tốt hơn, hấp dẫn hơn cho sinh viên và đạt được kết quả học tập bằng cách kết hợp in 3D. Từ việc khơi dậy trí tưởng tượng của sinh viên đến việc dạy họ cách áp dụng những kiến thức vào thực tế, in 3D là vô giá.

Nguồn: https://formlabs.com/blog/seven-ways-3d-printing-used-education/