3Dプリンターは、子どもたちの創造力や問題解決力を育むための学びの道具として、学校教育での活用が期待されています。授業への導入を検討する一方で「どのような機種を選べばよいの？」「予算はどれくらい必要？」「設置場所や安全管理はどうすればよい？」など、さまざまな疑問や不安を感じている先生方もいらっしゃるのではないでしょうか。
そこで本ガイドでは、学校での活用シーンから、導入に向けた機種選びや準備、導入後の授業活用まで、3つのテーマに分けて解説します。3Dプリンターを学校に導入し、授業で活用するための手引きとしてお役立てください。
学校で始める3Dプリンター活用ガイド
①【学校での活用】3Dプリンターで広がる、学びと創造
目次
【学校での活用】3Dプリンターで広がる、学びと創造
3Dプリンターは、パソコンで設計した立体物を、実際に手に取れる形にするものづくりの道具です。授業や探究学習に取り入れることで、自分のアイデアを形にし、試行錯誤しながら考える力や創造力を育む学習につながります。例えば、身近な課題を解決する道具を考えたり、授業で学んだ仕組みを立体物で表現したりと、さまざまな学習活動に活用できます。画面上の設計データが実物になることで、形や大きさ、構造を確かめながら改善を重ねることもできます。
こうした体験を通じて、子どもたちは自分の考えを具体化する力だけでなく、課題を発見し、解決方法を考え、試しながらより良いものを生み出す力を養うことができます。3Dプリンターは、知識を学ぶだけでなく、自ら考え、創造する学びを支えるツールです。
こんなお悩みはありませんか？
- 3Dプリンターを授業に取り入れたいけれど、具体的な活用方法がわからない
- 子どもたちの創造力や問題解決力を育む授業を考えたい
- 技術・ものづくり以外の教科でも活用できるのか知りたい
- 子どもたちが主体的に考え、試行錯誤できる学習を取り入れたい
- 3Dプリンターを使って、どのような作品や教材を作れるのか知りたい
3Dプリンターを活用した、新しい学びの可能性をご紹介します
3Dプリンターは、パソコンで設計したアイデアを実際に手に取れる形にできる、ものづくりの道具です。授業に取り入れることで、子どもたちが自分で考えたものを形にし、試しながら改善する学習が可能になります。
本記事では、技術・ものづくり、理科・数学、総合的な探究の時間、美術・創作活動など、学校での具体的な活用シーンをご紹介します。
3Dプリンターを使った学びのメリットについても解説します。授業での活用イメージを広げ、子どもたちの学びと創造を支える3Dプリンターの可能性を考えてみましょう。
具体的な授業・活用シーン
3Dプリンターは、技術やものづくりだけでなく、理科・数学、総合的な探究の時間、美術など、さまざまな教科や学習活動で活用できます。自分で考えた形を実際に造形し、手に取って確かめることで、教科書や画面上だけでは捉えにくい構造や形状への理解を深めることができます。
| 活用シーン | 学習効果 |
|---|---|
| 技術・ものづくり | 設計した部品や道具を試作し、形状や使いやすさを検証する |
| 理科・数学 | 立体図形や構造を模型にして、立体的な理解を深める |
| 総合的な探究の時間 | 身近な課題を発見し、解決するためのアイデアを形にする |
| 美術・創作活動 | オリジナルの造形物や作品を制作する |
技術・ものづくり｜アイデアを形にし、試行錯誤する
技術の授業やものづくり学習では、身近な課題を解決する道具や製品を考え、設計から製作までの過程を体験できます。
例えば、ペン立てや小物入れなどの身近な製品を設計したり、部品の形状や組み合わせを工夫したりすることで、目的に合ったものを生み出す力を育みます。設計したデータをもとに造形し、実際に使ってみることで、強度や使いやすさなどを確認し、改善につなげることもできます。
学びのポイント
設計・製作・評価・改善のサイクルを通じて、課題解決力や論理的に考える力を養います。
授業での活用例
オリジナルの便利グッズをつくろう
・身近な困りごとや不便なことを見つける
・形状や大きさを考えて3Dデータを作成する
・造形した作品を実際に使い、改善点を考える
理科・数学｜立体を通じて、仕組みや形への理解を深める
理科や数学では、目に見えにくい構造や、頭の中だけではイメージしにくい立体を、実物として確かめる学習に活用できます。
例えば、理科では分子模型や地形モデル、機械の内部構造を表した模型などを造形し、構造や仕組みへの理解を深めます。数学では、立体図形や多面体、展開図と立体の関係などを実物で確認することで、空間を把握する力を育むことができます。大きさや形状を変えた模型を比較したり、設計データを修正して造形し直したりすることで、予想と結果を照らし合わせながら学習を進められます。
学びのポイント
抽象的な概念を具体的な形に置き換え、観察・比較・検証を通じて理解を深めます。
授業での活用例
立体図形の構造を調べよう
・立体図形や多面体の形状を設計する
・造形した模型を手に取り、面・辺・頂点の関係を調べる
・寸法や構造を変えた模型を比較し、違いを考察する
総合的な探究の時間｜課題を発見し、解決策を形にする
総合的な探究の時間では、生徒が自ら課題を設定し、情報を集め、解決策を考え、成果をまとめる学習に3Dプリンターを活用できます。
例えば、学校生活の中にある不便なことを見つけて改善する道具を考えたり、地域の課題に役立つ製品を提案したりする活動が考えられます。アイデアをスケッチや3Dデータに落とし込み、試作品を造形することで、考えた解決策を具体的に検証できます。試作品を周囲の人に見てもらい、意見を取り入れて改良することも可能です。自分の考えを形にするだけでなく、他者の視点を取り入れながら、より良い解決策を探る学習につながります。
学びのポイント
課題発見力、情報活用能力、協働する力、試行錯誤を通じた問題解決力を育みます。
授業での活用例
学校生活を便利にするアイデアを考えよう
・学校生活の中から解決したい課題を見つける
・グループでアイデアを出し合い、試作品を設計する
・造形した試作品を発表し、改善案を考える
美術・創作活動｜自由な発想を立体で表現する
美術や創作活動では、頭の中にあるイメージや独自のアイデアを、立体作品として表現することができます。
例えば、オリジナルのオブジェやアクセサリー、キャラクター、立体的なデザイン作品などを制作する活動が考えられます。手作業では形にすることが難しい複雑な形状にも挑戦でき、デジタル技術を活用した新しい表現方法を学ぶ機会にもなります。造形した作品を手に取り、さまざまな角度から観察することで、形やバランス、デザインを見直すこともできます。作品を制作する過程で発想を広げ、自分らしい表現を追求する学びにつながります。
学びのポイント
創造力や表現力を伸ばすとともに、デジタル技術を活用した新たな創作体験を提供します。
授業での活用例
まずは簡単な造形から始める
・基本的な立体や幾何学モデル
・歯車や機械部品などの構造モデル
・オリジナルの小物や創作作品
3Dプリンターを使った学びのメリット
3Dプリンターを授業に取り入れるメリットは、設計したものを実際に形にできることだけではありません。自分で考え、試し、改善する体験を通じて、子どもたちが主体的に学ぶ機会を広げられます。
アイデアを形にする創造力を育む
頭の中で考えたアイデアを、3Dデータとして設計し、実際の立体物にすることで、発想を具体化する体験ができます。身近な道具の工夫からオリジナル作品の制作まで、自分なりの考えを形にする過程が、創造力や表現力を育みます。
試行錯誤を通じて、問題解決力を養う
設計したものが思いどおりに仕上がらない場合も、形状や寸法、構造などを見直し、再び造形することで改善を重ねられます。完成品を作ることだけでなく、課題を見つけ、原因を考え、より良い方法を試す経験が、問題解決力の向上につながります。
立体物を通じて、理解を深める
図や文章、画面上のデータだけではイメージしにくい構造や形状も、実物を手に取って観察することで理解しやすくなります。立体図形や模型などを使って学ぶことで、形や大きさ、部品同士の関係を具体的に捉え、教科で学んだ知識への理解を深められます。
自ら考え、主体的に学ぶ姿勢を育む
自分でテーマを決め、設計し、造形したものを評価する一連の活動は、子どもたちが学習の過程に主体的に関わる機会になります。「どのような形にすればよいか」「どうすればもっと使いやすくなるか」と考えながら取り組むことで、自ら課題を見つけ、学びを進める姿勢を育みます。
デジタル技術を活用する力を身につける
3Dプリンターを活用する学習では、3Dデータの作成や編集、デジタル技術を使った設計・製作などを体験できます。アイデアをデータに変換し、実際のものづくりにつなげる経験は、デジタル技術を目的に応じて活用する力を身につける機会にもなります。
ものづくりを通じて、学びの可能性を広げる
3Dプリンターは、子どもたちのアイデアを形にし、考えたことを実際に試せる学習ツールです。教科の知識を活用しながら、自分で考え、仲間と意見を交わし、より良いものを生み出す体験を通じて、これからの学びに必要な力を育むことが期待できます。
学校への導入を検討するなら
3Dプリンターを授業に取り入れることで、子どもたちが自分のアイデアを形にし、試行錯誤しながら学ぶ機会を広げることができます。一方で、実際に学校へ導入するとなると、機種の選び方や予算の確保、設置場所、安全管理など、事前に検討しておきたいこともあります。導入後に授業でどのように活用するかを考えておくことも大切です。
初めからすべてを決める必要はありません。まずは、どのような授業で活用したいのか、どのような学びを実現したいのかを整理することから始めてみましょう。
学校に合った3Dプリンターの選び方や、導入までの準備・手順については、次のガイドで詳しくご紹介します。
学校で始める3Dプリンター活用ガイド
②【導入ガイド】学校に3Dプリンターを導入するには？
学校での3Dプリンター導入は、オーエスにご相談ください
3Dプリンターを学校に導入する際は、授業での活用目的や設置環境、予算など、学校ごとの状況に合わせて検討することが大切です。
「どのような機種を選べばよいかわからない」「授業での活用方法を知りたい」など、導入に関する疑問やお悩みはありませんか？
オーエスでは、学校での3Dプリンター導入を検討されている先生方に向けて、製品選びや活用方法についてのご相談を承ります。導入に向けて確認したいことがありましたら、お気軽にお問い合わせください。
よくあるご質問 (FAQ)
. 3Dプリンターは、どの教科の授業で活用できますか？
. 3Dプリンターは、技術・ものづくりだけでなく、理科・数学、総合的な探究の時間、美術・創作活動など、さまざまな教科や学習活動で活用できます。例えば、理科では分子模型や地形モデル、数学では立体図形、技術では身近な道具や部品、美術ではオリジナルの立体作品などを制作できます。教科の学習内容に合わせて、考えたことを形にし、実物を観察しながら理解を深める学習に役立ちます。
. 3Dプリンターは、小学校・中学校・高校のどの段階から使えますか？
. 小学校から高校まで、発達段階や学習内容に応じて活用できます。小学校では身近なものの模型や簡単な作品づくり、中学校では設計やものづくりの学習、高校では探究活動や試作品の製作などが考えられます。学年に応じて造形物の難易度や設計方法を調整し、教員が造形データを用意する方法から始めることもできます。児童・生徒の経験や授業の目的に合わせて、無理なく取り入れることが大切です。
. 3Dプリンターを使うために、プログラミングの知識は必要ですか？
. 必ずしもプログラミングの知識は必要ありません。既存の3Dデータを活用したり、直感的に操作できる3Dモデリングソフトを使ったりすることで、初めてでもものづくりを始められます。まずは教員が用意したデータで造形を体験し、慣れてきたら児童・生徒自身が形状や寸法を考えて設計するなど、段階的に学習を進める方法もあります。なお、使用するソフトウェアや造形方法によって、必要な操作や知識は異なります。
. 生徒が自分で設計したものを実際に造形できますか？
. はい。3Dデータを作成し、3Dプリンターに対応した形式に変換することで、自分で設計したものを実際に造形できます。設計したデータをもとに立体物を作り、形や大きさ、使いやすさなどを確かめながら改善できることが、3Dプリンターを使った学習の魅力です。ただし、造形できる大きさや形状は、機種の造形サイズや材料、設計内容などによって異なり、造形には一定の時間がかかるため、授業時間や造形する個数を考慮した計画が必要です。
. 3Dプリンターを使った授業では、どのような力が身につきますか？
. 3Dプリンターを使った授業では、創造力や表現力に加え、課題を発見し、解決方法を考える力を育むことが期待できます。自分のアイデアを設計し、造形したものを確認して改善する過程を通じて、論理的に考える力や試行錯誤する姿勢も養えます。デジタル技術を活用してものづくりに取り組む経験は、情報活用能力を育む機会にもなります。どのような力を伸ばすかを授業の目的に合わせて設定することで、より効果的な学習につなげられます。