W ramach projektu edukacyjnego został przygotowany model pomocy dydaktycznej do nauki matematyki, a dokładniej zagadnienia „ułamki jako część całości”. Celem pracy było zaprojektowanie prostego modelu 3D, który można wydrukować na drukarce 3D i wykorzystać podczas zajęć edukacyjnych.
Projekt łączy w sobie kilka obszarów nauki i praktyki:
- matematykę,
- projektowanie 3D,
- obsługę programu Tinkercad,
- przygotowanie modelu do druku 3D.
Dzięki temu powstała pomoc dydaktyczna, która nie tylko wspiera naukę ułamków, ale także pokazuje, jak nowe technologie można wykorzystać w edukacji.
Na czym polega projekt?
Projekt opiera się na prostym założeniu: uczeń korzysta z przygotowanej rynienki i wkłada do niej jednakowe klocki.
W ten sposób można w praktyczny sposób przedstawić pojęcie całości oraz ułamka. Podstawowym elementem zestawu jest klocek o wymiarach 20 mm × 20 mm × 20 mm. Rynienki zostały zaprojektowane tak, aby mieściły określoną liczbę takich samych elementów.
Jak działa pomoc dydaktyczna?
Jeśli rynienka zostanie całkowicie wypełniona klockami, oznacza to 1 całość. Jeżeli natomiast część miejsc pozostaje pusta, można przedstawić ułamek.
W takim modelu:
- licznik oznacza liczbę klocków umieszczonych w rynience,
- mianownik oznacza maksymalną liczbę klocków, które mieszczą się w całości.
Jeżeli umieścimy sześć klocków w sześciu dostępnych polach otrzymamy reprezentację całości czyli jedności. Jeżeli umieścimy tylko trzy klocki w rynience z sześcioma polami otrzymamy reprezentację części całości 3/6 czyli 1/2 – połowę zapełnienia rynienki.
Taka forma nauki pozwala lepiej zrozumieć pojęcie części i całości, ponieważ uczeń może zobaczyć i samodzielnie ułożyć dany ułamek.
Założenia techniczne modelu
Aby model nadawał się do wydruku 3D i był wygodny w użytkowaniu, podczas projektowania przyjęto konkretne wymiary techniczne. Przyjęto następujące parametry rynienki:
- grubość ścianki: 5 mm
- głębokość otworu: 10 mm
- wolna przestrzeń przy dnie: 2 mm
Dzięki temu model jest stabilny, prosty do wykonania i odpowiedni do pracy z dziećmi lub uczniami.
Rodzaje zaprojektowanych rynienek
W projekcie przygotowano kilka wersji rynienek o różnych pojemnościach. Pozwala to przedstawiać różne ułamki oraz dopasować pomoc dydaktyczną do poziomu ucznia i rodzaju ćwiczeń. Warianty rynienek:
- 6 pól – układ 2 × 3
- 8 pól – układ 2 × 4
- 9 pól – układ 3 × 3
- 10 pól – układ 2 × 5
- 12 pól – układ 3 × 4
- 15 pól – układ 3 × 5
Każdy z tych wariantów może służyć do ćwiczenia innych przykładów matematycznych i pokazywania różnych relacji między licznikiem a mianownikiem.
Projektowanie modelu w Tinkercad
Do wykonania projektu wykorzystano aplikację Tinkercad – darmowe internetowe narzędzie do tworzenia modeli trójwymiarowych. Program umożliwia:
- projektowanie obiektów 3D,
- tworzenie prostych obwodów,
- korzystanie z podstaw kodowania blokowego.
Tinkercad jest wygodnym rozwiązaniem szczególnie dla osób początkujących, ponieważ działa w przeglądarce i nie wymaga instalowania zaawansowanego oprogramowania.
Jak przebiegała praca nad projektem?
Tworzenie modelu obejmowało kilka etapów:
- utworzenie darmowego konta na platformie Tinkercad,
- ustalenie wymiarów rynienki,
- przygotowanie projektu rynienki jako podstawowej bryły,
- wykonanie otworów na klocki,
- dopracowanie układu i proporcji modelu.
Dzięki temu powstał funkcjonalny model, który można wykorzystać zarówno do nauki, jak i do prezentacji możliwości druku 3D w edukacji.
Najważniejsze funkcje programu Tinkercad
Podczas pracy z projektem można było zapoznać się z podstawowymi funkcjami programu Tinkercad. W obszarze roboczym użytkownik ma dostęp do:
- płaszczyzny roboczej, na której umieszcza obiekty,
- biblioteki brył 3D,
- narzędzi do:
- przesuwania,
- obracania,
- skalowania,
- kopiowania,
- grupowania,
- wyrównywania,
- odbicia lustrzanego.
Program umożliwia również:
- importowanie gotowych obiektów,
- eksportowanie projektów,
- zmianę widoku roboczego,
- korzystanie z dodatkowych funkcji związanych z projektowaniem i modelowaniem.
Przygotowanie modelu do druku 3D
Po zakończeniu projektowania model został przygotowany do eksportu. Aby można było wykorzystać go na drukarce 3D, projekt zapisuje się w odpowiednim formacie pliku. Najczęściej wykorzystywanym rozszerzeniem jest: .STL To standardowy format plików wykorzystywany przy przygotowywaniu modeli do wydruku 3D. Dzięki temu gotowy projekt może zostać później otwarty w programie do obsługi drukarki i przygotowany do fizycznego wydruku.
Zastosowanie projektu w edukacji
Projekt rynienki do wydruku 3D może znaleźć praktyczne zastosowanie podczas zajęć szkolnych i pozaszkolnych. Możliwe zastosowania:
- nauka ułamków na lekcjach matematyki,
- zajęcia wyrównawcze,
- praca indywidualna z uczniem,
- ćwiczenia wspierające naukę przez działanie,
- prezentacja możliwości druku 3D w edukacji.
Tego typu pomoc dydaktyczna pozwala połączyć teorię z praktyką i sprawia, że nauka staje się bardziej angażująca.
Wnioski z realizacji projektu
Praca nad projektem była okazją do poznania podstaw projektowania 3D oraz lepszego zrozumienia możliwości, jakie daje druk 3D. Projekt pokazał, że:
- nowoczesne technologie mogą skutecznie wspierać edukację,
- matematyka może być nauczana w sposób bardziej praktyczny i zrozumiały,
- nawet prosty model 3D może mieć dużą wartość dydaktyczną.
Podczas realizacji pojawiły się również pewne trudności, między innymi związane z:
- ustawianiem obiektów na płaszczyźnie roboczej,
- dopasowywaniem wymiarów,
- korzystaniem z mniej intuicyjnych funkcji programu.
Mimo to projekt zakończył się powodzeniem i pokazał, że Tinkercad może być przydatnym narzędziem w pracy edukacyjnej i projektowej.
Podsumowanie
Projekt rynienki do wydruku 3D to przykład połączenia matematyki, technologii i kreatywnego podejścia do nauki.
Dzięki wykorzystaniu programu Tinkercad oraz technologii druku 3D możliwe było stworzenie praktycznej pomocy dydaktycznej, która może wspierać uczniów w zrozumieniu pojęcia ułamków.
To rozwiązanie pokazuje, że nowoczesne narzędzia mogą być skutecznym wsparciem w procesie nauczania i uczenia się.