Spis treści:
Jeszcze nie wszystkie urządzenia z programu “Laboratoria Przyszłości” dla szkół podstawowych zostały w pełni rozpakowane, a już rusza kolejna inicjatywa Ministerstwa Edukacji Narodowej – “Laboratoria STEM”. Tym razem m.in. drukarki 3D trafią do szkół ponadpodstawowych.
Czym dokładnie jest ten program? Co właściwie oznacza STEM? Jakie wyposażenie prawdopodobnie trafi do szkół i, co najważniejsze, czy ta inicjatywa rzeczywiście pomoże rozwiązać problemy polskiej edukacji? Na te i inne pytania postaram się znaleźć odpowiedź.
Czym są laboratoria STEM?
Laboratoria STEM, a w zasadzie Laboratoria nauk przyrodniczych, technologii, inżynierii i matematyki (STEM) dla szkół ponadpodstawowych, to jedno z wielu działań realizowanych przez polski rząd, w ramach Krajowego Planu Odbudowy. Choć nazwa programu może brzmieć zagadkowo, w praktyce program realizuje doposażenie 4000 placówek szkolnych w nowoczesny sprzęt (w tym m.in. drukarki 3D) i cyfrowe pomoce naukowe.
W przeciwieństwie do ukończonego dwa lata temu programu Laboratoria Przyszłości, nowa inicjatywa prawdopodobnie nie została oparta na jasno określonych założeniach dydaktycznych. Nie istnieje strona internetowa projektu, a w dokumentacji póki co dominują kwoty, liczby, parametry sprzętowe, a brakuje celów edukacyjnych przyświecających projektowi. Co więcej, same pojęcia “Laboratoriów STEM” czy “pracowni STEM” – wciąż są stosunkowo mało znane w Polsce.
Na potrzeby projektu opracowano katalog wyposażenia, obejmujący trzy typy pracowni tematycznych:
- Pracownia STEM – projektowanie i prototypowanie
- Pracownia STEM – konstruowanie i programowanie robotów
- Pracownia STEM – pracownia przyrodnicza
W ich skład wejdą zróżnicowane zestawy urządzeń takie jak laptopy, czasem tablety, drukarka 3D, skaner 3D, mikrokontrolery, moduły elektroniczne zawierające czujniki i urządzenia wykonawcze, roboty itp. a dostarczać je będą wyłonione w przetargu firmy.
Jakie pracownie trafią do szkół?
Szkoły na etapie konsultacji miały możliwość zadeklarowania preferowanego obszaru tematycznego otrzymanych pracowni. Co warto zaznaczyć – nie wszystkie placówki, które wzięły udział w ankiecie, mają gwarancję otrzymania sprzętu. O wyborze decydują zaproponowane wcześniej, a ustalone przez Ministerstwo Edukacji Narodowej, wskaźniki.
Wybierając Pracownię STEM – projektowanie i prototypowanie, wybrane przez MEN szkoły będą prawdopodobnie mogły liczyć m.in. na:
- laptopy,
- jedną drukarkę 3D,
- zestaw długopisów 3D do pracy z wydrukami 3D,
- filamenty,
- przenośny skaner 3D,
- zestaw z mikrokontrolerem do prototypowania elektroniki,
- ploter laserowy do cięcia i grawerowania,
- pochłaniacz dymu/oparów,
- stacje lutownicze,
- monitor itp.
Wybór Pracowni STEM – konstruowanie i programowanie robotów dla wybranej szkoły wiązać się będzie prawdopodobnie z możliwością otrzymania sprzętu takiego jak:
- laptopy,
- tablety,
- drukarka 3D,
- zestaw długopisów 3D do prototypowania, filamenty,
- programowalne zestawy robotyczne do nauki programowania,
- stacje lutownicze (z regulacją temperatury),
- precyzyjne zestawy narzędziowe,
- ploter laserowy do cięcia i grawerowania,
- pochłaniacz dymu/oparów,
- monitor.
Trzecia dostępna pracownia to Pracowni STEM – pracownia przyrodnicza. Choć zestaw urządzeń koncentruje się na urządzeniach wspomagających pracę przedmiotowców – nauczycieli biologii, fizyki, w zestawie znajdzie się prawdopodobnie także:
- zestaw laptopów
- tablety
- urządzenia do pracy z wirtualną rzeczywistością do przedmiotów przyrodniczych,
- drukarka 3D i oprogramowanie do projektowania,
- filamenty i akcesoria,
- oprogramowanie edukacyjne z elementami interaktywnymi i wbudowanym aplikacjami do rozwijania umiejętności obserwacji i eksperymentowania,
- monitor itp.
Choć niektóre elementy wyposażenia takiej pracowni budzą zastrzeżenia, trudno dyskutować o całym zestawie, gdy jego autorzy nie określili celu ani sposobu działania Pracowni w kontekście szkolnym.
Mimo to, propozycje zawartości zestawów zostały poddane konsultacjom społecznym jeszcze w grudniu ubiegłego roku, a teraz czekają na konsultacje technologiczne. Ich celem jest dopracowanie szczegółowych wytycznych dotyczących zawartości katalogu oraz specyfikacji proponowanego sprzętu, w tym m.in. drukarek 3D.
Laboratoria STEM - Drukarka 3D - Specyfikacja
Cechą każdej pracowni przyrodniczej STEM jest w dzisiejszych czasach drukarka 3D. Narzędzie to otwiera przed nauczycielami i uczniami zupełnie nowe możliwości.
Dla edukatorów nowoczesna drukarka 3D oznacza możliwość łatwego drukowania szerokiej gamy pomocy dydaktycznych, drukowania uszkodzonych elementów dla zakupionych wcześniej pomocy. Dla uczniów oznacza możliwość zdobycia nowych umiejętności, poznania nowych sposobów projektowania, prototypowania. Od pomysłu do realizacji.
Jakie parametry zdaniem autorów projektu powinna spełniać drukarka 3D dostarczana do szkół? Jakie technologie druku zostaną finalnie zaproponowane? Spójrzmy na specyfikację.
- Obszar roboczy: min. 220 x 200 x 250 mm (dla różnorodnych projektów druku 3D). Technologia druku: Fused Deposition Modeling (FDM). Średnica dyszy: min. 0.4 mm z możliwością wymiany na dysze o innych średnicach. Temperatura dyszy: zakres do min. 260°C.
- Podgrzewany stół roboczy: maksymalna temperatura stołu min. 100°C.
- Zabudowana komora robocza. Drzwi wyposażone w czujnik otwarcia.
- Rodzaje obsługiwanych filamentów: PLA, ABS, ASA, PETG, TPU, a także zaawansowane filamenty kompozytowe (jak PA z włóknem węglowym). Czujnik obecności filamentu, automatyczna pauza przy wyczerpaniu filamentu. Wbudowana kamera monitorująca przebieg druku. Automatyczne lub półautomatyczne poziomowanie blatu roboczego. Prędkość druku do min. 200 mm/s dla szybkiego prototypowania. Obsługiwane formaty plików: STL, OBJ, 3MF. Preferowane wsparcie dla standardowego oprogramowania do cięcia (np. FlashPrint, Cura, PrusaSlicer). Możliwość pracy z systemami Windows i macOS. Zasilanie 100-240 V, 50-60 Hz. Łączność Wi-Fi oraz USB dla łatwego przesyłania plików. Wbudowany system filtracji (HEPA) lub inny, minimalizujący emisję szkodliwych cząstek w trakcie druku.
- Instrukcja obsługi w j. polskim.
- Darmowe wsparcie techniczne.
- Możliwość automatycznego wydruku w więcej niż w jednym kolorze (występuje jak na razie tylko w jednej pracowni – Pracowni STEM – projektowanie i prototypowanie).
Co warto zmienić w specyfikacji dla druku 3D?
Niektóre proponowane parametry drukarek 3D zawarte w projekcie Specyfikacji technicznej zestawów wyposażenia pracowni STEM budzą nasze wątpliwości. Od lat działamy na rynku druku 3D, współpracujemy z producentami najpopularniejszych urządzeń, posiadamy własny serwis druku 3D, a do naszych klientów dostarczyliśmy już tysiące drukarek 3D. Dlatego jesteśmy przekonani, że zapisy te w pewnym zakresie wykluczają najnowocześniejsze, sprawdzone i cenione na całym świecie urządzenia do druku 3D. Mogą także skutkować wyborem przestarzałych rozwiązań technologicznych.
Błąd nr 1 - Czujnik otwarcia drzwiczek. Złudne poczucie bezpieczeństwa
Jednym z kontrowersyjnych zapisów jest wymóg obecności czujnika otwarcia drzwiczek w drukarkach 3D.
Wbrew intencjom twórców projektu specyfikacji, taki czujnik przecież nie zwiększa bezpieczeństwa użytkowania. Otwarcie drzwiczek, choć rzeczywiście może zatrzymać proces drukowania, nie powoduje natychmiastowego obniżenia temperatury dyszy ekstrudera czy stołu roboczego. W praktyce może to dawać użytkownikom złudne poczucie bezpieczeństwa. Gdy urządzenie nie działa a głowica nie porusza się, wydaje się, że można swobodnie manipulować wydrukiem w zakresie stołu roboczego, a przecież elementy drukarki 3D pozostają wciąż niebezpiecznie gorące.
W niektórych przypadkach uchylenie drzwiczek drukarki z zamkniętą komorą staje się koniecznością, szczególnie przy wydrukach z najbardziej popularnych materiałów typu PLA. Właśnie między innymi z tego powodu producenci drukarek 3D oraz ich użytkownicy nie oczekują takich rozwiązań.
Błąd nr 2 - Brak automatycznego systemu druku wielofilamentowego
Drugim problemem jest nie tyle zapis w projekcie specyfikacji, co jego brak. Brak wymogu dotyczącego obsługi automatycznego druku wielokolorowego / wielofilamentowego we wszystkich pracowniach jest moim zdaniem w kontekście szkoły błędem.
To właśnie ta technologia wpływa na zwiększoną dostępność tych urządzeń. System ten staje się dziś przecież standardem w nowoczesnych drukarkach 3D, bo znacząco upraszcza proces drukowania obiektów w różnych kolorach, wymagających użycia różnych materiałów. Przyspiesza proces zmiany filamentu w każdym nowym wydruku. Przykładem najpopularniejszych drukarek z takim systemem są drukarki Bambu Lab X1 Carbon Combo, które posiadają specjalny zasobnik na 4 rolki filamentu.
Automatyczna zmiana filamentu nie dość, że diametralnie wpływa na komfort pracy, to także minimalizuje błędy użytkowników, obniża koszty eksploatacji i przyspiesza cały proces wydruku. Jest to kluczowe w warunkach szkolnych.
Pozyskanie drukarek 3D z takim usprawnieniem, ułatwiłoby szczególnie pracę nauczycielom nietechnicznym, pozwalając im skupić się na metodycznych aspektach nauczania, zamiast na obsłudze urządzenia. Zapewniłoby im też dostęp do niskokosztowych pomocy dydaktycznych.
Błąd nr 3 - Dopuszczalna półautomatyczna kalibracja stołu
Projekt specyfikacji technicznej dopuszcza również półautomatyczną kalibrację stołu, co jest kolejnym krokiem wstecz w stosunku do obecnych trendów technologicznych. Nowoczesne drukarki 3D renomowanych producentów takich jak Creality, Bambu Lab, Prusa, zapewniają w pełni automatyczną kalibrację, eliminując konieczność ręcznych ustawień.
Jest to szczególnie istotne w kontekście wykorzystania drukarek w szkołach, gdzie sprzęt ma służyć szerokiemu gronu użytkowników, w tym uczniom i nauczycielom bez technicznego przygotowania.
Aktualne zapisy specyfikacji drukarek 3D w programie Laboratoria STEM jak widać wymagają pilnej rewizji.
Wprowadzone w specyfikacji inne wymogi lub brak niektórych cech może z jednej strony wyeliminować nowoczesne, sprawdzone rozwiązania, a z drugiej strony zachęcać firmy dostarczające zestawy do wyboru nieznanych, starszych czy mniej funkcjonalnych modeli.
Jakie drukarki do laboratoriów STEM i laboratoriów AI?
Na rynku dostępnych jest wiele drukarek pozwalających sprostać wymaganiom określonym w projekcie specyfikacji technicznej Pracowni.
Przy wyborze drukarek 3D, firmy dostarczające sprzęt powinny zwrócić uwagę na urządzenia marek takich jak Bambu Lab i Creality, które spełniają większość wymagań specyfikacji i oferują nowoczesne, dalece bardziej zaawansowane funkcje.
Bambu Lab X1 Carbon Combo
Bambu Lab X1 Carbon Combo to kolejne urządzenie, które stawia na inteligencję i precyzję. Szereg systemów dba o to, aby drukowanie 3D było czystą przyjemnością. To takie plug and play w świecie 3D.
Zastosowany w drukarce Lidar umożliwia uzyskanie bardzo dokładnych wydruków dzięki monitorowaniu poszczególnych warstw. System ten zapobiega potencjalnym problemom takim jak odkształcanie się materiału czy przesunięcie się warstw podczas drukowania. Wykrycie problemów na wczesnym etapie tworzenia, przy równie imponującej prędkości druku (do 500mm/s) oraz dużemu obszarowi roboczemu o wymiarach 256 x 256 x 256 mm to duża oszczędność czasu. Coś, czego w szkołach potrzeba.
W końcu niesamowity system AMS, który umożliwia druk wielokolorowy i wielomateriałowy, praktycznie bezobsługowo, z dużą niezawodnością. Choć sam pojemnik mieści cztery szpule filamentów, system można rozszerzyć do maksymalnie 16-sto szpulowego układu. Wydruk w 16 kolorach brzmi fascynująco, do tego olbrzymia gama obsługiwanych filamentów takich jak PLA, PETG, TPU, ABS, ASA, PVA, PET, PA, PC, polimery z włóknem szklanym / węglowym oraz filtr powietrza pozwala tworzyć projekty niezwykle zaawansowane zbudowane z rozmaitych materiałów.
Bambu Lab P1S Combo
Bambu Lab P1S Combo to kolejna drukarka 3D, która łączy wysoką wydajność z wygodą i zaawansowanymi systemami. Drukarka ta została skonstruowana według sprawdzonej kinematyki CoreXY, która pozwala jej osiągać prędkość druku aż do 500 mm/s.
Tak jak poprzedni wspomniany model wyposażona jest w węglowy filtr powietrza co wraz z zamkniętą konstrukcją sprawia, że może ona pracować z zaawansowanymi filamentami (PLA, PETG, TPU, PVA, PA, PC, ABS, ASA). Drukarka dysponuje takim samym jak poprzedniczka polem roboczym o wymiarach 256 x 256 x 256 mm.
Wersja Combo zawiera dodatkowo AMS – system umożliwiający druk wielomateriałowy i wielokolorowy.
Podobnie jak w przypadku X1 Carbon, P1S został wyposażony w zamkniętą komorę, co pozwala na drukowanie z wymagających materiałów, takich jak ABS czy ASA, bez ryzyka odkształceń.
P1S Combo to rozwiązanie dla tych, którzy oczekują niezawodności, szybkości i łatwości użytkowania, a jednocześnie nie chcą rezygnować z zaawansowanych możliwości technologicznych. Jego solidna konstrukcja oraz automatyczna kalibracja sprawiają, że jest to urządzenie typu „włącz i drukuj” – użytkownik nie musi tracić czasu na skomplikowane ustawienia.
Creality K2 Plus Combo
Creality K2 Plus Combo to drukarka 3D, która wyróżnia się przede wszystkim imponującym obszarem roboczym (350 x 350 x 350 mm) i wysoką prędkością druku (do 600 mm/s). Tak duża przestrzeń robocza pozwala na drukowanie dużych i skomplikowanych, wieloelementowych modeli. Ta cecha, jak i wysoka prędkość druku znacząco skraca czas realizacji projektów.
Drukarka dzięki zamkniętej komorze i zastosowanym technologiom obsługuje szeroki wachlarz materiałów – filamentów jak PLA, ABS, ASA, PETG, TPU, a także zaawansowanych filamentów PA z domieszką włókna węglowego.
Dzięki automatycznemu poziomowaniu stołu kalibracja jest prosta i intuicyjna. Wszystko odbywa się w sposób prawie niewidoczny dla użytkownika.
W końcu system automatycznej zmiany filamentu to coś, co całkowicie zmieniło podejście do druku 3D. Praca z drukarką staje się niemal tak intuicyjna jak drukowanie na kolorowej drukarce atramentowej. Zmiana jakościowa – jak przesiadka z Poloneza na nowoczesny samochód klasy Premium.
Druk 3D jest dziś szalenie popularny. Drukarki 3D stają się nowym hitem prezentowym. Poszukując prezentu na pierwszą komunią świętą, na Dzień Ojca, urodziny coraz częściej szukamy kreatywnych, ale też sprawdzonych i prostych w obsłudze urządzeń. Wystarczy uruchomić ulubione darmowe oprogramowanie: Bambu Studio, Superslicer, Prusaslicer czy Cura na swoim laptopie z systemem Windows, MacOS, ChromeOS (Chromebooki) i wejść do fascynującego świata druku 3D. Może to moment, aby stworzyć własnego jeżdżącego robota lub samodzielnie wyprodukowaną zabawkę?
Drukarki 3D a filamenty
Na pierwszy rzut oka wszystkie filamenty do drukarek 3D wyglądają podobnie. Różnice w jakości dostrzega się jednak dopiero wtedy, gdy urządzenie zaczyna sprawiać problemy – a to może być już za późno. Wybór niskiej jakości materiałów eksploatacyjnych stopniowo niszczy drukarkę, prowadząc do „zapychania się” dyszy, nadmiernego zużycia mechanicznych elementów oraz spadku precyzji wydruków. Konsekwencje są jasne do przewidzenia. Częste awarie, przestoje w pracy, czasem rosnące koszty serwisowania, a przede wszystkim zniechęcenie użytkowników.
Co gorsza, użytkownicy – zwłaszcza w środowisku szkolnym – mogą błędnie interpretować te problemy jako dowód na zawodność samej technologii druku 3D, a nie skutek niewłaściwych filamentów. W ten sposób wiele osób zraziło się do druku 3D w projekcie Laboratoria Przyszłości. Tymczasem to właśnie jakość używanych materiałów decyduje o trwałości urządzenia i powtarzalności wydruków.
Właśnie dlatego autorzy katalogów już dziś powinni uwzględnić te uwagi, dodając wymóg stosowania filamentów rekomendowanych przez producentów drukarek, wiodących dystrybutorów, dostawców czy serwisantów. Np. Filament Bambu Lab jako rekomendowany do drukarki Bambu Lab, a Filament Creality rekomendowany do drukarki Creality Przyczyni się to do sukcesu nie tylko każdego małego projektu uczniowskiego, ale i sukcesu całego programu Laboratoriów STEM.
Laboratoria STEM – droga do rewolucji w polskich szkołach
Program Laboratoria STEM bez wątpienia otwiera przed polskimi szkołami nowe możliwości. Nowoczesny sprzęt, drukarki 3D, mikrokontrolery czy programowalne roboty mogą sprawić, że lekcje staną się bardziej angażujące, a uczniowie zyskają praktyczne umiejętności potrzebne na rynku pracy przyszłości.
Jednak, aby program przyniósł realne korzyści, kluczowe będzie nie tylko doposażenie szkół, ale także właściwe wsparcie nauczycieli. Bez odpowiednich szkoleń i jasno określonych celów edukacyjnych, nawet najbardziej zaawansowana technologia może pozostać jedynie efektownym gadżetem, a nie narzędziem do kształtowania przyszłych inżynierów, programistów i naukowców.
Czy Laboratoria STEM rzeczywiście zrewolucjonizują nauczanie w polskich szkołach? Odpowiedź na to pytanie poznamy dopiero za kilka lat – wszystko zależy od tego, jak efektywnie sprzęt zostanie wykorzystany w codziennej praktyce dydaktycznej.
