Využití 3D tiskáren ve výuce matematiky

Abstract

The aim of this thesis is to design, implement, and evaluate an educational model that integrates 3D printing into the teaching process, linking computer science and mathematics education with the goal of increasing student engagement and understanding. Furthermore, it explores the challenges associated with the use of 3D printing and 3D printers in mathematics teaching and subsequently proposes recommendations and creates materials that would allow the effective use of this technology in mathematics education. The collected data was analyzed using both quantitative and qualitative methods. The educational model was designed around the topic of stereometry and was implemented through an educational experiment involving 5 classes of a vocational high school. The conclusions drawn from the data analysis are consistent with theoretical assumptions about increased motivation and success of students when using 3D printers in education. A meeting was organized for teachers to share best practices on the topic of using 3D printing and 3D printers in mathematics teaching. Following group discussions with teachers, challenges faced by teachers (or schools) when integrating 3D printing into their curriculum were identified and described in two separate chapters. Additionally, a set of 3D models of...

Cílem této diplomové práce je jednak navrhnout, implementovat a zhodnotit výukový model, který integruje do výuky 3D tisk a propojuje výuku předmětů informatika a matematika s cílem zvýšit zapojení a porozumění žáků, jednak zkoumat výzvy spojené s využitím 3D tisku a 3D tiskáren ve výuce matematiky a následně navrhnout doporučení a vytvořit materiály, které by umožnili efektivní využité této technologie ve výuce matematiky. Získaná data byla analyzována kvantitativními i kvalitativními metodami. Výukový model byl navržen na téma stereometrie a realizován prostřednictvím výukového experimentu, kterého se zúčastnilo 5 tříd střední odborné školy. Závěry ze zpracování dat jsou ve shodě s teoretické předpoklady o zvýšení motivace a úspěšnosti žáků při použití 3D tiskáren ve výuce. Pro učitele bylo zrealizováno setkání za účelem sdílení příkladů dobré praxe na téma využití 3D tisku a 3D tiskáren ve výuce matematiky. V návaznosti na skupinové rozhovory vedené s učiteli byly identifikovány a ve dvou samostatných kapitolách popsány výzvy, kterým učitelé (školy) čelí při začleňování 3D tisku do výuky. Zároveň byla vytvořena sada 3D modelů řezů těles, která je ve formátu .stl a .gcode přílohou této práce. KLÍČOVÁ SLOVA 3D tisk, 3D tiskárna, výuka matematiky