Giáo dục STEM với máy in 3D

Gốc
Với chi phí phần cứng giảm (có những máy chất lượng cao giá chỉ 300-500USD), máy in 3D đang được đưa vào các trường học ở Mỹ ngày càng nhiều. Công nghệ này giúp học sinh có cơ hội gắn kết nhiều hơn vào bài học bởi các khái niệm trừu tượng đã trở nên trực quan.

Kéo gần khoảng cách học và hành

Với máy in 3D, học sinh có thể in mô hình phân tử, mặt cắt ngang của trái tim, bộ xương... và hiểu rõ hơn đặc điểm của chúng. Đặc tính tạo sản phẩm nhanh của máy cho phép học sinh, sinh viên hợp tác sáng tạo sản phẩm học tập trong cách học theo dự án. Các em đưa ra ý tưởng từ cuộc sống, thảo luận và tìm giải pháp, cùng nhau xây dựng kế hoạch làm việc để có sản phẩm.

Tại Diễn đàn giáo dục STEM lần thứ sáu vừa diễn ra tại Florida, Mỹ, tiến sỹ (TS) James Green - Học viện Uwharrie Charter, North Carolina - chia sẻ: “Khi chúng ta tiến xa hơn trong nền kinh tế dựa vào công nghệ, việc kết hợp các công nghệ như in 3D trong lớp học là cách tạo ra môi trường học tập không chỉ thu hút sinh viên mà còn khiến họ suy nghĩ về sự hợp tác, sáng tạo và đổi mới”.

Giáo sư Lisa Blank - khoa Giáo dục khoa học, Đại học Montana - nói: "Với công nghệ in 3D, bạn có thể đi từ ý tưởng đến sản phẩm trong thời gian rất ngắn, tạo ra nhiều bản sao thiết kế của mình trên khắp thế giới. Học theo dự án giờ không chỉ nằm trong phạm vi địa phương nữa mà là toàn cầu”.

Giáo dục STEM với máy in 3D - Ảnh 1

Nhóm học sinh lớp 6 trường Irmo, South Carolina, Mỹ và sản phẩm bàn tay giả cho người khuyết tật làm bằng máy in 3D. Ảnh: Enablingthefuture

Các chuyên gia đều cho rằng, trong giáo dục, công nghệ in 3D khá mới mẻ nên còn nhiều tiềm năng khơi gợi hứng thú và sự sáng tạo của người học trong thế kỷ 21. Nhờ Internet và các thiết bị di động được kết nối wifi, việc học và thực hành sáng tạo có thể diễn ra mọi lúc, mọi nơi.

Hiệu quả với cả học sinh tiểu học

Chia sẻ với người viết tại Diễn đàn giáo dục STEM lần thứ sáu, TS Green cho biết, các trường tiểu học Mỹ đã tận dụng in 3D như một cách tiếp cận mới để học STEM sáng tạo hơn. Từ năm học 2015-2016, Trường Prescott South ở Tennessee đã tổ chức trò chơi thiết kế sân chơi qua máy in 3D dành cho học sinh lớp 4-5. Trẻ được yêu cầu vẽ sản phẩm trên giấy, tìm hiểu cấu trúc hình học và thông số kỹ thuật.

Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, các chi tiết được đơn giản hoá với cách giải thích phù hợp với nhận thức của các em. Sau đó, với sự hỗ trợ của giáo viên đồ hoạ máy tính, các bản thiết kế được chuyển thành hình ảnh 3 chiều và in.

Một điều tiện lợi là các giáo viên và học sinh tại Mỹ được giới thiệu chương trình mô hình 3D SketchUp - một phần mềm miễn phí dễ dùng vì không đòi hỏi người sử dụng có quá nhiều kiến thức về đồ hoạ vi tính. Họ cũng có thể tìm mẫu thiết kế mới tại các kho chia sẻ dữ liệu về file in 3D như Thingiverse (hơn 800.000 mẫu), Pinshape (hơn 70.000 mẫu).

STEM gắn với phục vụ cộng đồng

Các trường học ở Mỹ khuyến khích học theo dự án phục vụ cộng đồng. Dự án “Prosthetic Kid Hand Challenge" do TS Chris Craft - mạng lưới các nhà giáo dục công nghệ toàn cầu EdTechTeam - đề xuất là một sáng kiến nhằm giúp bất cứ học sinh nào cũng có thể truy cập máy in 3D để tạo tay giả cho trẻ khuyết tật trên khắp thế giới. TS Craft nói: "Học sinh của chúng ta giờ đây có thể học STEM gắn liền với phục vụ cộng đồng. Lúc đầu, các em mất khoảng 9 giờ để in sản phẩm hoàn chỉnh. Về sau khi các công đoạn được chuẩn hoá, quá trình này chỉ còn 4 giờ”.

Yêu cầu có sản phẩm khiến học sinh phải học tích hợp các môn STEM, đầu tiên là học về giải phẫu bàn tay, cách chuyển động của các cơ, xương (tức kiến thức khoa học - science). Tiếp theo, trẻ phải học cách sử dụng máy tính, các chương trình phần mềm, máy in và nguyên vật liệu (kỹ thuật - technology), học cách thiết kế mô phỏng trên máy tính, in các bộ phận và lắp ráp thành sản phẩm (công nghệ - engineering). Xuyên suốt quá trình đó, các em được sử dụng các công thức toán, đo đạc và tính kích thước sao cho phù hợp.

Một cánh tay giả ngoài thị trường có giá từ 3.000-5.000USD, nhưng các sản phẩm trong dự án này có chi phí nguyên vật liệu chỉ khoảng 20USD. TS Chris Craft chia sẻ: "Một ưu điểm nữa của sản phẩm in 3D là tiện sửa chữa. Nếu phát hiện trục trặc ở bộ phận nào, ta chỉ việc mở máy tính và in nó ra. Điều thú vị là không phải lúc nào quá trình in cũng nhanh chóng, dễ dàng. Các em được va chạm với nhiều vấn đề nảy sinh, từ lý thuyết đến kỹ thuật, đòi hỏi trẻ phải học cách giải quyết vấn đề - một kỹ năng quan trọng của thế kỷ 21”.

Tại Diễn đàn giáo dục STEM, các nhà giáo dục đều đồng ý rằng, mặc dù có khả năng hỗ trợ cao, máy in 3D cũng chỉ là một công cụ chứ không phải mục tiêu giáo dục. Điều quan trọng nhất là làm sao giúp học sinh ngày càng hứng thú với quá trình học STEM sáng tạo, gắn với phục vụ cộng đồng.

Nguyễn Thành Hải - Viện Nghiên cứu giáo dục STEM, ĐH Missouri, Mỹ

Tin nóng

Tin mới