Võimalus muuta maailma ─ 3D-pööre koolides


Avaldaja:Laura Vetik02. September 2015

Mida kujutab endast 3D-printimine, kust kõik alguse sai ja miks seda ka koolis õpetama peaks - sellest kirjutab Monica Sakk TTÜ Mektory Tehnoloogiakoolist.

Autor: Monica Sakk, TTÜ Mektory Tehnoloogiakooli koolituste projektijuht

Mis see 3D-printimine on?

3D-printimise üheks teerajajaks võib pidada Ameerika päritolu Chuck Hull’i, kes 1984. aastal leiutas protsessi, mida tuntakse kui stereolitograafia. See tähendab, et esemed valmistatakse kiht-kihi haaval vedelast polümeersest materjalist, mis tahkub UV-valguse käes. Hull defineeris protsessi süsteemina, mis on mõeldud kolmemõõtmeliste objektide ristläbilõike mustri loomiseks. 3D-printimise teeb unikaalseks ka lähteainete rikkalik valik, mida esemeid printides kasutada saab. Materjalide valik on šokolaadist metallini.
Kuni 2010. aastani seostus mõiste 3D-printimine ainult polümeeridega tegelevate tehnoloogiatega ja tootmine läbi materjali lisamise seostus metallidega, 2010. aastal omandasid mõisted 3D-printimine ja tootmine läbi materjali lisamise sarnase tähenduse.

Tänaseks hõlmavad 3D-printimise kasutusalad pea kõiki valdkondi ühiskonnas: arhitektuuri, ehitust, tööstusdisaini, auto-, kosmose- ja sõjatööstust, masinaehitust, biotehnoloogiat, moodi, aksessuaare, haridust jne.

progetiigrisuvekool.JPG

3D-printeri katsetamine ProgeTiigri suvekoolis. Foto: Mari-Liis Peets

Mida teiste riikide kogemus näitab?

Seoses 3D-printimise laialdase kasutusalaga erinevates tööstusvaldkondades kasvab ka vajadus viia 3D-printimise õpe ja praktika meie haridussüsteemi.

2010. aastal toetas USA valitsus 3D-printerite jõudmist 1000 keskkooli. Samuti alustati koostöös erasektoriga 2013. aastal projekti, mille käigus said ka kõik riigi alg- ja põhikoolid 3D-printerid. Projekti eesmärgiks oli pakkuda õpilastele võimalusi 3D-printimisega seonduvate oskuste omandamiseks. Jaapani valitsus käivitas 2014. aastal analoogse projekti, mille raames varustatakse kõik alg-, põhi- ja keskkoolid 3D-printeritega, eesmärgiks elavdada majandust ja viia Jaapan taas tehnoloogia valdkonna tippu. Oluliseks peetakse õpilaste loova ja tehnoloogilise mõtlemise toetamist. Jaapani majandusminister loodab, et printerid leiavad tänu sellele ka uusi rakendusmeetodeid. Samuti on plaanis luua uurimisarenduste keskused haridusinstitutsioonides ja koolides, kuhu kaasatakse ümbritsevad kogukonnad, et julgustada kohalikke ettevõtjaid ja kogukondi kasutama 3D-printereid.

Kuna turg on kiiresti kasvav, siis ka Suurbritannia ja Saksamaa kiirendavad protsessi märkimisväärselt, et varustada endi haridusinstitutsioonid 3D-printeritega. 2012.-2013. aastal toetas Suurbritannia haridusministeerium projekti 21 koolis, kus 3D-printereid kasutati STEM-ainetes (science, technology, engineering, mathematics) ja disaini õpetamisel. Projekti eesmärgiks oli uurida 3D-printimise potentsiaali, et toetada innovaatilisust ja stimuleerida erinevaid viise STEM ja disainiga seotud õppeainete õpetamiseks.

Euroopa Majandus- ja Sotsiaalkomitee väljendas eelnõus „Homne maailm. 3D-printimine kui Euroopa majanduse tugevdamise vahend“ (22.04.2015) oma arvamust, et kõik EL institutsioonid ja liikmesriikide valitsused peaksid valmistama inimese ette digitaalühiskonna väljakutseteks ning sellega seotud murrangulisteks tehnoloogiateks, nagu lisav tootmine eehk 3D-printimine, investeerides kultuuri-, haridus- ja koolitusprogrammidesse, mis vastavad tootmissüsteemide uue põlvkonnaga seonduvate ametiprofiilide dünaamikale ja nõuetele.

Hetkel ei ole 3D-printimist enamasti Euroopa koolide õppekavades ning sama kehtib ka koolijärgse väljaõppe kohta. Enamik koolituskursusi piirduvad tehnoloogiate ja nende potentsiaali kirjeldamisega ega aita õpilastel tegelikke oskusi omandada. Kohalikud omavalitsused peaksid kaasama lisava tootmise oma õppekavadesse, vähemalt kutseõppe korras.

Eesti on alles startimas

Võrdluseks võib tuua IT-riigi kuvandiga Eesti haridussektori, kus 3D-printimine on startimas alles nüüd. Üksikud koolid on 3D-printerid ise muretsenud ning õpetajate ettevalmistus selles osas on pea olematu. Sel aastal said 50 kooli projekti Eesti 2.0 raames 3D-printerid ja jääb vaid üle loota, et senisest rohkem tähelepanu hakatakse pöörama 3D-printimisega seotud võimalustele, mis aitavad rakendada koolis olulisi pädevusi ning anda nii õpilastele kui ka õpetajatele vastavad praktilised oskused edaspidiseks.

Oluline on ka kohalike omavalitsuste ja ettevõtete koostöö haridusasutustega, sest 3D-printimisega seotud oskused ja võimalused elavdavad kogukondlikku elu ja arenguvõimalusi.

3D-printimise revolutsioon klassis

3D-printerite kasutamine aitab avardada laste mõttemaailma, soodustab avatust uutele ideedele ning muudab neid vastuvõtlikumaks õpitavatele kogemustele ja infole. Protsessi juures on täiesti normaalne ja igapäevane nähtus ka ebaõnnestumine, millega kokkupuutumine vähendab laste edaspidiseid hirme projektide elluviimise osas.

3D-printimine annab õpilastele piiramatu võime disainida, katsetada ja luua, omandades väärtuslikke kogemusi, mis annavad neile suure eelise järgmise digitaalse revolutsiooni eel. 3D-printimisel on oma sõna pea iga õppeaine ümberstruktureerimisel, alates loodusteadustest, tehnoloogiast, disainist, kunstist,  lõpetades psühholoogia, antropoloogia ja veel mitme ainega.

Võimalused õppekava rakendamisel

Eesti koolides rakenduv õppekava on heaks pinnaseks 3D-tehnoloogia kasutamisel, sest mõiste hõlmab nii kolmedimensioonilisi virtuaalkeskkondi, kui ka 3D-mudeleid, mida saab modelleerida, manipuleerida ja ka printida. Õppekavas toodud erinevate pädevuste kujundamiseks on õpilastel võimalik kasutada mitmeid 3D-tehnoloogia lahendusi, nt suhtluspädevust toetab inglisekeelne töökeskkond, ettevõtlikkuspädevust toetab võimalus kasutada 3D-tehnoloogiat erinevates õpiprojektides jms. 3D-tehnoloogia toetab ka erinevate ainekavade rakendamist matemaatikas, bioloogias ja inimeseõpetuses, füüsikas, keemias, geograafias, ajaloos ning tööõpetuses koos käsitööga.

Teooria on selge, kuid 3D-tehnoloogiat pole võimalik koolis rakendada kui puudub 3D-printer, vastavad teadmised ja oskused nii printeri, tarkvara kui materjalide käsitsemiseks, samuti, kui õpetajatel puudub vastav ettevalmistus.  

Tehnoloogia kasutamine koolis mõjutab positiivselt õpilaste motivatsiooni

2013.-2014. aastal viidi Tartu Ülikooli, Tallinna Tehnikaülikooli ja Eesti Infotehnoloogia Kolledži ühistööna läbi uuring tegurite kohta, mis tekitavad  üliõpilastel huvi IT-valdkonna vastu. Uuringust selgus, et oluline impulss tehnoloogiasektori kasuks valiku tegemisel saadakse juba lapsepõlves. Enamasti läbi isikliku arvutitega seotud kogemuse ja mis veel olulisem, läbi kogemuse midagi ise arvutit ja tehnoloogiat kasutades valmis teha. Samuti toodi olulise faktorina huvi tekitamisel esile ka arvutiõpetuse või informaatikatunnid koolis.

Uuring näitas, et 60% vastajatest tegi oma erialavaliku juba põhikoolis või gümnaasiumis, seega on kool ja selles pakutavad võimalused põhiliseks suunaks õpilaste valikul. Uuringust selgus ka, et õpetajate hinnangul tõstab tehnoloogia kasutamine õpilaste motivatsiooni ja huvitatust ning muudab õppimise kiiremaks ja lihtsamaks. Õpilaste hinnangul on õppimine aga tänu tehnoloogiale huvitavam, meeldivam ja materjal arusaadavam. Tehnoloogia kasutamise positiivset mõju õpilaste motivatsioonile tõi välja ka 2013. aastal tehtud uuring  „IKT vahendite kasutusaktiivsus Eesti üldhariduskoolides“.

Isetegemise positiivset kogemust pakub ka TTÜ Mektory Tehnoloogiakool, mis juba kümme aastat on pakkunud koolidele tuge tehnoloogiavaldkondade ning nendega seotud erialade tutvustamisel. Mektory keskkond võimaldab kooliõpilastel ja õpetajatel lähemalt tutvust teha 3D-tehnoloogia ning 3D-printimisega. Keskuses on olemas 3D-printimise labor, lisaks tegutsevad siin erinevad edukad start-up ettevõtted, kelle tegevusvaldkond on seotud 3D-printimisega.

3D-printimise võimalusi tutvustatakse õpilastele ja õpetajatele töötubades, mis seni on piirdunud sissejuhatusega 3D-tehnoloogiasse ning 3D-printeri tööpõhimõtetega. Nüüd astutakse suur samm edasi ja pakutakse koolide meeskondadele esmakordset võimalust panna kokku oma 3D-printer.

Tallinna Tehnikaülikooli Mektory Tehnoloogiakool koostöös 2014. aasta ärimudelite konkursi võitja, ettevõttega 3D PrinterOS pakub uut laadi koolitust koolide meeskondadele, kuhu on kaasatud nii õpetajad kui ka õpilased. Koolituse formaat võimaldab õpilaste ja kooli töötajate koostööd, koosõppimist- ja meisterdamist ning toetab kaasavat õppimist/õpetamist. Koolitus toetab õppekava matemaatika-, loodusteaduste- ja tehnoloogiaalase, ettevõtlikkuspädevuse ja digipädevuse kujunemist koolis. Samuti toetab see tehnoloogia ja innovatsiooni rakendumist koolis läbi praktilise tegevuse. Koolitus on võimalik läbida nii eesti kui ka vene keeles.

Et koolides tehtud 3D-printimise tööd ja toimetamised ei jääks vaka alla, on kõik koolitusel osalenud meeskonnad oodatud 3D-ideelaadale. Paremad ideed, teostused ja sidusus ainevaldkondadega saavad autasustatud.

Vaata koolituste teavitust siit: ttü.pdf .

Samal teemal:

Harno logo