مقدمه
Education 4.0 آغازگر دورانی است که در آن فن‌آوران آموزشی و دانشگاهیان برای یافتن راه‌های نوآورانه برای مشارکت، جذب و حفظ دانش‌آموزان و دانشجویان همکاری می‌کنند. ادغام فناوری در آموزش مسیر پیش رو است.
بازار جهانی پرینت سه‌بعدی (3D-printing)، یا ساخت افزودنی (Additive Manufacturing)، شاهد رشد قابل توجهی است. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که حجم بازار تا سال 2028 به 15.3 میلیون پرینتر سه‌بعدی خواهد رسید. این تقاضای رو به رشد عمدتاً ناشی از نیازهای نمونه سازی در صنایعی مانند بهداشت و سلامت، خودروسازی، هوافضا و دفاع است.
برای برآورده کردن این خواسته‌های آینده، پرینت سه‌بعدی باید به عنصری محوری در تحقیقات آکادمیک و حرفه‌ای تبدیل شود و دانش‌آموزان و دانشجویان را برای نیروی کاری آماده کند که به تفکر انتقادی و همکاری بسیار اهمیت می‌دهد. تنها در ایالات متحده، فناوری‌های پرینت سه بعدی می‌توانند سه تا پنج میلیون شغل در دهه آینده ایجاد کنند.
در حالی که پرینت سه‌بعدی هنوز به یک استاندارد در آموزش عالی تبدیل نشده است، مدارس و دانشگاه‌های خاصی در مقیاس جهانی پیشرفت‌های چشمگیری در این زمینه دارند.
با استفاده از پرینترهای سه بعدی، مربیان می‌توانند تجربیات یادگیری همه جانبه ای را طراحی کنند که مفاهیم نظری را زنده می‌کند و یادگیری را از صفحه نمایش به دست دانش آموزان منتقل می‌کند. دانشجویان پزشکی می‌توانند اندام‌ها را پرینت کنند، دانشجویان شیمی مولکول‌های پرینت سه‌بعدی را با جزئیات مطالعه می‌کنند و دانشجویان تاریخ می‌توانند مصنوعات تاریخی را بازتولید کنند. این فناوری دانش آموزان را در سراسر رشته ها توانمند می‌کند.
مدارس و دانشگاه‌ها می‌توانند با پلتفرم‌های پرینت سه‌بعدی برای ایجاد نمونه‌های اولیه برای کلاس‌های شبیه‌سازی، بهبود مدل‌سازی و آموزش همکاری کنند.
روش های استفاده از پرینت سه‌بعدی در آموزش عالی
با استفاده از پلتفرم های مختلف پرینت سه‌بعدی برای مربیان، استادان، محققان و مدیران آزمایشگاه، هفت راه وجود دارد که موسسات می‌توانند از پرینت سه‌بعدی برای ایجاد محیط‌های یادگیری عملی، پرورش خلاقیت، آماده‌سازی دانش‌آموزان و دانشجویان برای نیروی کار و توسعه مهارت‌های نرم استفاده کنند:
1. ایجاد یک محیط یادگیری عملی:
پرینت سه‌بعدی یادگیری را فعال می‌کند و دانش آموزان و دانشجویان را درگیر تفکر انتقادی می‌کند. این روش شرایطی را فراهم می‌کند که یادگیرندگان به صورت لمسی و بصری مسائل را درک کنند و فهم خود را تقویت کنند.
2. توانمندسازی خلاقیت و نوآوری:
طراحی و بهینه سازی مدل‌های پرینت سه بعدی، خلاقیت و نوآوری را تقویت می‌کند. هنگامی که با واقعیت مجازی (VR) ترکیب می‌شود، راه های نوآوری جدیدی را باز می‌کند.
3. تسهیل درک دنیای واقعی:
پرینت سه‌بعدی به دانش آموزان و دانشجویان کمک می‌کند تا مدل‌های واقعی را تجسم و لمس کنند و شکاف بین دانشگاه و کار حرفه‌ای را پر کنند.
4. آماده شدن برای برنامه های تحصیلات تکمیلی:
پذیرش پرینترهای سه‌بعدی تقاضا برای مهارت‌های طراحی سه‌بعدی را به ویژه در زمینه هایی مانند تحقیق و توسعه، طراحی محصول مصرفی، زیست شناسی، معماری و مدل سازی ساخت و ساز افزایش می‌دهد.
5. تقویت تعامل دیجیتال:
فراتر از طراحی CAD و پس پردازش پس از آن، دانش‌آموزان و دانشجویان می‌توانند گردش کار فتوگرامتری دیجیتال را بیاموزند که در تولید مدل‌های سه‌بعدی از عکس‌ها بسیار مهم است.
6. بهبود مهارت‌های حل مسئله:
پرینت سه‌بعدی دانش‌آموزان و دانشجویان را تشویق می‌کند تا با مشکلات دنیای واقعی مقابله کنند، نمونه‌ای از آن در زمان همه‌گیری کووید-19 که کمبود PPE، (Personal Protective Equipment) تجهیزات حفاظت فردی از قبیل ماسک را برطرف کرد.
7. بکارگیری تفکر مبتنی بر طراحی:
تفکر مبتنی بر طراحی یک رویکرد حل مسئله است که درک نیازهای کاربران و ایجاد راه‌حل‌های نوآورانه را برای رفع آن نیازها در اولویت قرار می‌دهد. از مزایای آن می‌توان به کاربر محوری، نوآوری، تکراری و مشارکتی اشاره کرد. تفکر مبتنی بر طراحی یک رویکرد انسان محور برای حل مسئله است. این یک روش فکری است که بر درک نیازهای کاربران و ایجاد راه حل‌هایی متمرکز است که آن نیازها را برآورده می‌کند. این فرآیند شامل همدلی، آزمایش و تکرار است. تفکر مبتنی بر طراحی یک فرآیند خلاقانه و تکراری است که شامل مراحل زیر است:
همدلی:
نیازها و نکات تأثیرگذار کاربر را درک کنید.
تعریف:
مشکلی را که سعی در حل آن دارید تعریف کنید.
ارائه ایده‌ها:
ایجاد طیف گسترده ای از ایده‌ها و راه حل‌ها.
نمونه اولیه:
یک نمونه اولیه ملموس از بهترین راه حل ایجاد کنید.
تست:
نمونه اولیه را با کاربران تست کنید و بازخورد جمع‌آوری کنید.
تفکر مبتنی بر طراحی یک رویکرد حل مسئله است که به طور فزاینده ای در صنایع مختلف محبوب می‌شود. این یک رویکرد کاربر محور است که شامل درک نیازها، خواسته‌ها و رفتارهای کاربران برای ایجاد راه حل‌های نوآورانه است که هم عملی و هم امکان پذیر است.
تفکر مبتنی بر طراحی فقط به حوزه طراحی محدود نمی‌شود. می‌توان آن را برای هر موقعیت حل مسئله‌ای که در آن به خلاقیت و نوآوری نیاز است، اعمال کرد. تفکر مبتنی بر طراحی یک فرآیند خطی نیست. این یک فرآیند چرخه‌ای است که شامل رفت و برگشت بین مراحل مختلف است. هدف از تفکر مبتنی بر طراحی ایجاد راه حلی است که نیازهای کاربر را برآورده کند و قابل اجرا و عملی باشد. از روش تفکر مبتنی بر طراحی می‌توان در حوزه پرینت سه‌بعدی بهره گرفت. همه مؤلفه هایی که در بالا برای تعریف تفکر مبتنی بر طراحی ذکر شد از قبیل تعیین نیازهای کاربر، تعریف مسئله، ارائه ایده ها، ساخت نمونه اولیه و تست آن و از همه مهمتر همکاری و همفکری و ارائه دیدگاه های متنوع و نوآورانه توسط دانش‌آموزان و دانشجویان و بهبود نمونه و تکرار این چرخه برای رسیدن به نمونه دلخواه برای پرینت سه‌بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گنجاندن پرینت سه‌بعدی در آموزش عالی دانشجویان را به مهارت های ارزشمندی مجهز می‌کند، آنها را برای یک بازار کار در حال تحول آماده می‌کند و نوآوری را تقویت می‌کند که از مرزهای کلاس درس فراتر می‌رود.
برای آموزش دهندگان مهم است که فرصت هایی را برای دانش آموزان ایجاد کنند تا درک بهتری داشته باشند که چگونه مهارت‌هایی که به دست آورده‌اند را می‌توان پس از فارغ التحصیلی در زندگی واقعی کار حرفه‌ای به کار برد. پرینت سه‌بعدی یک پلتفرم ارزشمند برای ایجاد مدل‌های واقعی ارائه می‌دهد که امکان تجسم و لمس را فراهم می‌کند، مانند مورد انجام درمان ریشه روی نمونه‌های مدل‌های دندانی پرینت سه‌بعدی.
