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Sette modi in cui la stampa 3D viene utilizzata per l’istruzione

La tecnologia ha fatto grandi progressi in ambito didattico. Dalle lavagne luminose degli anni '30 alle calcolatrici portatili degli anni '60, fino all’uso diffuso dei computer negli anni 2000, la tecnologia ha aiutato gli educatori a rendere più coinvolgenti le lezioni e a preparare gli studenti alla realizzazione di piani post-laurea. 

L’utilizzo della stampa 3D ha il potere di rivoluzionare il lavoro in classe. Grazie ai continui miglioramenti, questa tecnologia è ora più accessibile e disponibile, e il suo utilizzo nel campo dell’istruzione è in costante crescita.  

Gli insegnanti di qualsiasi disciplina accademica possono utilizzare la stampa 3D in classe, sia di persona che online. Se gli insegnanti riescono a integrare in maniera ottimale questa tecnologia nelle loro lezioni, possono ottenere dagli alunni migliori risultati non solo nell'apprendimento generale, ma anche nell'acquisizione di abilità come l'analisi e il pensiero critico.

Continua a leggere per scoprire come la stampa 3D viene usata per creare ambienti di apprendimento pratici, potenziare la creatività, preparare gli studenti al lavoro e molto altro.  I sette ambiti di utilizzo sono i seguenti:

  1. Creare un ambiente di apprendimento pratico

  2. Potenziare la creatività e l’innovazione

  3. Facilitare la comprensione del mondo reale

  4. Prepararsi per i piani post-laurea

  5. Rafforzare l’impegno digitale

  6. Migliorare le capacità di risoluzione dei problemi

  7. Sfruttare il Design Thinking

Creare un ambiente di apprendimento pratico

Gli studenti si divertono di più se partecipano attivamente alle lezioni. Se passano il tempo in classe a guardare delle diapositive, non saranno molto stimolati e sarà difficile mantenere la loro attenzione. Grazie all’utilizzo della stampa 3D, però, è possibile rendere l’apprendimento più partecipativo, dando agli studenti la possibilità di usare il pensiero critico mentre creano i loro modelli. Quando le classi sono coinvolgenti e motivanti, gli allievi non solo possono affrontare meglio argomenti complicati, ma riescono anche a migliorare le proprie capacità di risoluzione dei problemi. Inoltre, la stampa 3D consente di coinvolgere alunni con diversi stili di apprendimento: sia chi predilige l'approccio visivo, sia chi preferisce quello tattile e pratico.

Per esempio, alla Morrison Tech, quasi tutti i corsi di ingegneria includono l'uso della stampa 3D. Gli studenti imparano a utilizzarla per lo sviluppo di prodotti, la prototipazione e la creazione di parti funzionali come ingranaggi. Gli ingegneri usano la stessa procedura: mediante la stampa 3D, gli allievi scoprono come gli ingegneri svolgono il proprio lavoro e hanno la possibilità di acquisire un'esperienza pratica.

La stampa 3D stereolitografia (SLA) è l’ideale per realizzare dettagliati modelli personalizzati, come modelli anatomici per l'uso in biologia o nelle discipline mediche.

La stampa 3D non è utile solo nei corsi di ingegneria. Può essere utilizzata in una grande quantità di ambiti didattici e accademici: gli studenti di biologia possono stampare organi, quelli di chimica possono studiare molecole stampate in 3D, gli allievi di graphic design possono creare versioni in 3D dei loro prodotti artistici, gli studenti di storia possono realizzare antichi manufatti e gli alunni di architettura possono creare modelli 3D dei loro progetti.

Un ambiente di apprendimento pratico può essere utile anche per le classi a distanza. Come ha dimostrato Michael Silver, docente di Architettura presso l’Università del Kentucky College of Design and Architecture, gli studenti in remoto sono riusciti a progettare modelli di costruzioni che il professore ha poi stampato e spedito loro per posta. Avere un modello fisico tangibile aiuta gli allievi a comprendere meglio i concetti. Malgrado la classe fosse a distanza, la stampa 3D l'ha resa un’esperienza coinvolgente.

Potenziare la creatività e l’innovazione

Le abilità creative non sono semplicemente più importanti di quanto si pensi: hanno un ruolo fondamentale nella formazione di studenti di successo. Creatività significa sviluppare nuove idee e trovare soluzioni innovative. La stampa 3D è profondamente creativa, perché stimola gli allievi a riflettere su come risolvere problemi, progettare modelli usando i software CAD e ottimizzare il processo di stampa 3D. Inoltre, specialmente nelle applicazioni in ambito artistico, gli studenti possono verniciare i modelli, così da poter liberare appieno la propria creatività.

Le parti realizzate con stampa 3D SLA vantano una finitura superficiale liscia, dettagli incredibili e sono anche molto facili da verniciare.

Alla UMass Lowell, la professoressa Yuko Oda ha integrato la stampa 3D per migliorare i suoi corsi di design, di scultura 3D e di modellazione e animazione 3D. Grazie all'unione di realtà virtuale (VR) e stampa 3D, è stato possibile raggiungere un traguardo importante nell'ambito della scultura. La realtà virtuale riduce i limiti del design 3D e permette ad artisti e studenti di creare oggetti con le proprie mani in programmi come Oculus Medium. Yuko ha insegnato a studenti di 12-13 anni come creare un oggetto in 3D in trenta minuti utilizzando la realtà virtuale, per poi stamparlo su una stampante 3D. È chiaro che l’utilizzo della stampa 3D offre moltissime possibilità di innovazione in diversi ambiti.

Facilitare la comprensione del mondo reale

Se la preparazione alla vita fuori dalla scuola è uno degli scopi principali dell’istruzione superiore, allora è importante che gli educatori insegnino agli alunni come applicare al meglio, nel mondo del lavoro, le abilità sviluppate in classe. Spiegare agli studenti un concetto non è così efficace come mostrare loro come funziona nella pratica. Ed è qui che la stampa 3D si rivela particolarmente utile.

In Turchia, degli studenti di odontoiatria hanno realizzato trattamenti di devitalizzazione e otturazione dentaria su campioni stampati in 3D.

Per esempio, i modelli in 3D possono aiutare a capire meglio l’anatomia. All’Università Canakkale Onsekiz Mart in Turchia, la stampa di modelli di denti in 3D ha permesso di realizzare corsi a distanza di odontoiatria.

“La Form 3B di Formlabs è una stampante 3D perfetta, con una grande piattaforma di stampa che ci consente di produrre 80 molari in 9 ore. I dettagli dei denti stampati sono davvero ottimi, con una precisione estremamente elevata, perciò siamo riusciti a stampare modelli di dimostrazione dei denti per gli studenti” ha spiegato Yosunçığır.

Usando resine ottimizzate per applicazioni del settore sanitario come la Elastic Resin o la BioMed Clear Resin, gli studenti possono stampare modelli in 3D di ossa, organi, cellule e altri componenti biologici. Nel campo dell'istruzione medica, la stampa 3D può essere utilizzata per realizzare dei modelli che aiuteranno gli studenti a prepararsi prima di eseguire gli interventi chirurgici. Questo tipo di visualizzazione è estremamente utile, perché facilita la pianificazione delle operazioni da parte dei chirurghi.

Prepararsi per i piani post-laurea

Le competenze nell'uso della stampa 3D sono molto richieste nel mondo del lavoro. Non solo nell'ambito delle aziende di ingegneria e produzione: la stampa 3D è utile in quasi tutti i settori, dall’intrattenimento alla gioielleria. Secondo Grand View Research, il mercato globale della stampa 3D aveva un valore di 11,58 miliardi di dollari nel 2019, e ci si aspetta che continui a crescere dal 2000 al 2027 con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) superiore al 14%. Nell’insieme, circa 1,4 milioni di stampanti 3D sono state vendute nel 2018, e si prevede che questo numero raggiunga gli 8 milioni entro il 2027.

Data questa crescita nell’utilizzo delle stampanti 3D, agli studenti di design viene richiesto sempre più spesso di avere tali abilità di progettazione grafica. In fondo, la stampa 3D è possibile solo grazie alla creazione di modelli da parte dei designer. Man mano che la domanda di prodotti su misura cresce, la capacità di progettare modelli personalizzati diventa sempre più importante. Anche le attività lavorative di ricerca e sviluppo (R&D) richiedono la conoscenza della stampa 3D. Per realizzare prodotti personalizzati bisogna eseguire analisi approfondite, e i professionisti del settore della ricerca possono scoprire come ridurre i costi e migliorare l’efficienza usando le tecnologie di stampa 3D. Tra gli altri ambiti in cui sono richieste abilità di modellazione troviamo lavori relazionati con la biologia, dalle protesi agli organi, ma anche l'architettura e la costruzione di modelli, dove la stampa 3D è di fondamentale importanza, dato che queste attività si basano molto sulla prototipazione.

Se gli studenti imparano a usare la stampa 3D e fanno pratica a scuola, saranno decisamente più preparati per entrare nel mondo del lavoro. Grazie all'acquisizione di tali abilità tecnologiche, saranno pronti a svolgere meglio attività creative dopo la laurea.

Rafforzare l’impegno digitale

In un mondo sempre più digitale, è necessario che gli alunni imparino a usare a loro vantaggio la tecnologia. Nonostante molti pensino possa distrarre gli studenti, se usata correttamente, li aiuta a scoprire come interagire con la realtà in maniera positiva ed è in grado di arricchire le loro competenze. Indipendentemente dal settore, dalle attività artistiche alle industrie moderne, inserendo nel curriculum la stampa 3D, gli educatori possono incoraggiare gli studenti a capire meglio i workflow digitali. Queste competenze non si limitano solo a saper usare una stampante 3D: gli allievi devono comprendere l’intero processo, dalla progettazione del design in CAD fino alla post-elaborazione. 

Per esempio, gli studenti possono apprendere il flusso di lavoro della fotogrammetria, cioè la capacità di ricavare misure precise dalle fotografie, che consiste nel prendere in esame un insieme di foto sovrapposte di un oggetto, di un edificio, di una persona o di un ambiente e trasformarle in un modello 3D utilizzando diversi algoritmi. 

Migliorare le capacità di risoluzione dei problemi

La stampa 3D consente di risolvere problemi del mondo reale. Per esempio, ha permesso di risolvere le carenze di dispositivi di protezione individuale (DPI) durante la pandemia di COVID-19. La stessa logica si può applicare anche in ambito scolastico. La stampa 3D stimola sicuramente gli studenti a usare di più le proprie capacità di risoluzione dei problemi. Quando uno studente affronta un progetto di stampa 3D, deve rispondere a diverse domande chiave, come:

  1. In quale campo sarà utilizzata la parte stampata in 3D?

  2. Cosa dovrei prendere in considerazione nella progettazione del modello, nella scelta dei materiali e nella rifinitura della parte?

  3. Come posso personalizzare il processo di stampa 3D per renderlo efficiente?

Queste sono solo alcune delle domande, ma richiedono di riflettere in maniera critica sul progetto da affrontare. Gli studenti devono essere in grado di passare dalle idee astratte a un oggetto stampato in 3D, comprendendo come questi concetti siano correlati tra di loro. Durante la fase di prototipazione devono poter testare e valutare l'efficacia del design in relazione all'obiettivo preposto, andando oltre la semplice funzionalità. La stampa 3D incoraggia gli studenti ad affrontare i problemi in modo logico, sistematico e, allo stesso tempo, li stimola a pensare in maniera creativa.

Sfruttare il Design Thinking

Design Thinking non è solo una parola di moda. Indica “un processo iterativo in cui si cerca di comprendere l'utente, mettere alla prova le supposizioni e ridefinire i problemi per identificare strategie e soluzioni alternative che inizialmente potrebbero non essere ovvie”. Più che una moda passeggera, il Design Thinking è un approccio consolidato che viene utilizzato da grandi brand come Apple e Google. In che modo la stampa 3D favorisce il Design Thinking?

La collaborazione è parte fondamentale di questo approccio, e la stampa 3D può promuovere la cooperazione tra gli studenti quando gli educatori formano gruppi di lavoro per i progetti. In questi casi, gli alunni imparano dalle prospettive e dai metodi di lavoro degli altri. L’iterazione è un altro aspetto chiave del Design Thinking. La stampa 3D incoraggia gli studenti a migliorare il proprio design in base ai risultati precedenti e al feedback ricevuto. 

Conclusioni

La stampa 3D è una tecnologia complessa, che può tirar fuori il meglio dagli studenti. Grazie all'inclusione della stampa 3D all'interno delle loro lezioni, i docenti di tutte le discipline e i livelli accademici possono offrire un'esperienza di apprendimento più coinvolgente, raggiungendo al contempo i risultati di apprendimento desiderati. Il valore della stampa 3D nel campo dell'educazione è quindi inestimabile, perché permette non solo di stimolare l’immaginazione degli studenti, ma anche di insegnare loro l'applicazione dei concetti teorici nel mondo reale.

Per maggiori informazioni sull'uso della stampa 3D nell'ambito dell'istruzione, visita la nostra pagina web relativa alle risorse didattiche.