Az Emberi Erőforrások Minisztériuma által finanszírozott Nemzeti Tehetség Program keretében egy 3D nyomtatóra pályáztunk, amely a gimnáziumunkban kialakítandó digitális innovációs műhely alapját képezi. A 3D nyomtató segítségével lehetőségünk nyílt a logikai-matematikai és a térbeli-vizuális tehetségterületen erős fiatalok fejlesztése műhelymunka keretében. A program további célja volt a nyomtató által nyújtott lehetőségek megismertetése a tantestülettel illetve a diákokkal, valamint kísérleti/demonstrációs eszközök fejlesztése, és ezek alkalmazása a tanórákon.
Az első feladat a nyomtató beszerzése, és a projekteket vezető kollégák képzése volt. A választott, magyar fejlesztésű Craftbot XL típusú nyomtató kifejezetten alkalmas oktatási célokra, könnyű kezelni és alkalmas viszonylag nagyméretű tárgyak kinyomtatására is. A Modern Oktatási Eszközök Kft munkatársai által tartott képzésen 4 pedagógus (informatika, matematika, fizika, kémia szakos kollégák), és egy technikai dolgozó vett részt. Ezután 3 hétig még a diákok bevonása nélkül ismerkedtün
k a modellezés alapjaival. Modellezőszoftverként a továbbképzésen javasolt „tinkercad” ingyenes webes programot választottuk. Ezen kívül próbanyomtatásokat végeztünk, valamint kipróbáltuk a nyomtató karbantartásával/üzemeltetésével kapcsolatos műveleteket (filament csere, nyomtatófej csere, tálcabeállítás, nyomtatás megszakítása/újraindítása) is.
Ezt követte az első diákcsoport képzése. Itt, már a pályázat benyújtásakor elsősorban a gimnáziumban működő természettudományos önképzőkör, az Indukció Tudományos Diákkör (ITDK) tagjaira gondoltunk. A diákkör profilja – a természettudományok népszerűsítése, kísérletezés, önálló kutatások – jól illeszkedett a pályázat témájához. A szakköri formában lebonyolított képzésen, két csoportban 36 tanuló vett részt. Nekik péntekenként tartottunk 60 perces foglalkozásokat. A modellezést a számítástechnika szaktanteremben, a nyomtatást és az utómunkálatokat az ITDK klubszobájában végezték a diákok, ahol a 3D nyomtató végleges helyét kialakítottuk. A foglalkozások során, elsősorban a modellezés alapjait – méretezés, alakzatok átformálása/összeolvasztása, forgatás/tükrözés, kész objektum felszeletelése a nyomtatáshoz – vettük át a diákokkal. A modellezendő tárgyak egy részét úgy igyekeztük megválasztani, hogy azok már kapcsolódjanak az oktatáshoz (mágnestartók, kémcsőtartók, küvetta tartó…).
A másik fő célunk az volt, hogy kedvet csináljunk a modellezéshez. Ennek érdekében a szakkör második felében a tanulóknak lehetőségük volt szabadon választott témában modelleket készíteni. Mivel korábban a programban résztvevő szaktanárok többsége sem foglalkozott 3d modellezéssel, mi is sok új tapasztalattal gazdagodtunk, ami segítségünkre lehet jövőre, a további diákok oktatásánál. A szakkör vége felé több tanuló, illetve kolléga is kipróbált más – bonyolultabb, de több lehetőséget nyújtó – modellezőprogramokat (Blender, Fusion 360), valamint egyedül, illetve 2-3 fős csoportokban megpróbálkozhatott összetettebb feladatokkal – oktatási segédeszköz tervezése, modellkészítés fénykép alapján… – is. A szakköri munka során a diákok sokat fejlődtek a modellezés terén, bár még rengeteg dolgot – pl. többszínű nyomtatás, mozgó alkatrészeket tartalmazó modell készítése – nem tudtunk kipróbálni. A legjobb terveket közzétettük a www.thingiverse.com – többek között 3D modellezéssel foglalkozó – internetes oldalon „szmg 3d project” néven, a kinyomtatott modellekből pedig az iskola nyílt napján tervezünk kiállítást.
A szakkörrel párhuzamosan folyt a 3D nyomtató bemutatása/népszerűsítése a gimnáziumban. A diákok számára erre az informatika, illetve kémia órákon került sor. Itt általában egy egyszerű tárgy nyomtatását mutattuk be, és ismertettük a nyomtató működését. Így a tényleges munkában résztvevő diákok mellett a tanulók jelentős része megismerhette az új eszközben rejlő lehetőségeket. A kollégák számára a szakmai munkaközösségek értekezletein mutattuk be a nyomtatót. Itt, a bemutatók után, minden esetben megpróbáltuk áttekinteni, hogyan lehetne a nyomtatót a jövőben felhasználni az adott tárgy tanítása során. Elsősorban a fizika, kémia és a rajz szakos kollégák láttak nagy lehetőséget az eszközben, de a történelem-földrajz szakosoktól is kaptunk érdekes ötleteket, „rendeléseket” pl. terepasztalok, makettek nyomtatására. Az érdeklődő kollégák számára a jövő tanév elejére tervezünk 3D modellező tanfolyamot. A nyomtatóról cikk jelent meg az iskolaújságban, és a téma szerepelt az ITDK hagyományos diákelőadásán is, ahol 3 a projektben résztvevő tanuló beszélt a 3D nyomtatásról.
A program negyedik elemét a nyomtató segítségével „gyártott” oktatási segédeszközök jelentették. Az ebben rejlő lehetőségekre igazából a szakköri munka közben döbbentünk rá. Először egyszerűbb alkatrészeket nyomtattunk, amelyeket sérült eszközök javításához, hiányos készletek kiegészítéséhez használtuk fel. Ezután kezdődött a saját tervezésű eszközök tervezése, készítése. 
Idén elsősorban a kémia oktatás területére koncentráltunk, de az év vége felé elkezdtük fizikai kísérleti eszközök tervezését is. Kémiából elektronszerkezet modelleket, molekulamodelleket, illetve az egyes atompályák alakját bemutató modelleket készítettünk. A molekula modellek esetében egyes alkotóelemeket – kötő/nemkötő elektronpárok, összekötő elemek – terveztük meg, és ezekből állítottuk össze az egyes molekulák modelljeit. A tervezést a programban részt vevő kollégák és a diákok egy része végezte. A kész eszközöket a hetedik osztályosok kémia oktatásában próbáltuk ki. Gimnáziumunkban a 7-8. évfolyamon a kémia oktatás bontott csoportokban zajlik, ezeken az órákon a tanulóknak lehetőségük van 3 fős csoportokban kísérletezni, csoportmunkát végezni. Az első félév főleg kísérletezésre épülő órái után kicsit „szárazabb” de nagyon fontos az elektronszerkezettel, kémiai kötésekkel foglalkozó anyagrész. A témakör elsajátítását jelentősen megkönnyítette, színesítette a frissen elkészült modellek használata, amelyeket az iskola meglevő pálcika modell készleteivel is kombináltunk.
A program folytatásához minden feltétel adott, sőt igazából az elkövetkező években mutatkoznak majd meg a nyomtatóhoz kapcsolódó projektekben rejlő lehetőségek. Anyagi szempontból, bár a nyomtató megvásárlását a pályázati támogatás nélkül nem tudtuk volna megvalósítani, üzemeltetése már megoldható a gimnázium költségvetéséből. Eddigi tapasztalataink szerint a nyomtató megbízható, „igénytelen” eszköznek bizonyult, költségként csak a nyomtatáshoz használt műanyag (filament) beszerzése, illetve a nyomtató felület fóliájának időnkénti cseréje jelentkezik. Becsléseink szerint a pályázat keretében vásárolt filament mennyisége az elkövetkező tanév nagy részében még fedezni fogja szükségleteinket. A programban résztvevő szaktanárok jelentős ismeretekkel gyarapodtak, jövőre már sokkal „profibban” vezethetik be a tanulókat a modellezés rejtelmeibe, illetve időközben két volt diákjaink közül is többen jelezték, hogy szívesen részt venne a diákok oktatásában. A szakköri munkán kívül tervezzük, hogy a 3D modellezés alapjainak bemutatása bekerüljön az informatika órák anyagába, részben a fakultációs órákon, részben a nyelvi előkészítős osztályokban, ahol az informatika óraszám egyébként is magasabb. Szintén a programban részt vevő tanulók számának növelése érdekében tervezünk további bemutatókat, illetve olyan háziversenyeket, ahol pl. egy megadott témában kell önállóan modellt készíteni. További lehetőségek rejlenek még a nyomtató segítségével előállított oktatási segédeszközökben is. Ennek segítségével újabb tantárgyak oktatásában jelenhet meg a 3D technológia. (első körben a rajz-, illetve a fizika szakos kollégák bevonását tervezzük) Egy-egy összetettebb eszköz modelljének elkészítése komoly kihívást, jó gyakorlási lehetőséget jelenthet a tanulók számára is. Anyagi szempontból is jelentős megtakarítások érhetők el. A molekula modelleknél láttuk, hogy a kereskedelmi forgalomban kapható termékekkel közel azonos minőségű modelleket sikerült „gyártanunk” a bolti ár töredékéért. Az így elért megtakarítások segíthetik a műhely további fejlesztését is.
Összességében reméljük, hogy az elkövetkező években egyre több diák és tanár kapcsolódik be a munkába valamilyen formában, s a nyomtató adta lehetőségek egyre komplexebben jelenik meg a gimnáziumi oktatásban. Eközben kialakulhat a diákok egy olyan csoportja, akik a 3D technológiát készség szinten, egyfajta segédeszközként is képesek használni összetettebb projektek megvalósításakor, s így a most megalapozott digitális innovációs műhely még több éven keresztül működhet eredményesen a Szent Margit Gimnáziumban.
Somogyi Mihály
fizika-kémia szakos tanár, projektvezető
Indukcó tudományos diákkör 