GIGAスクール　その他 | 3Ⅾプリンタ関連

学校教育で、新しい物作りの授業をする取組

・文部科学省のウェブサイト「各教科等の指導におけるICTの効果的な活用に関する解説動画」

　学校での実践事例に基づき、「主体的・対話的で深い学び」の視点から作られた資料です。

　技術の解説で、3DCAD（コンピュータによる3次元製図）を活用している学校が紹介されています。

　8．技術・家庭（技術分野）の指導におけるICTの活用について

令和3年度の活用例

〇3Dプリンタを活用した授業の模索

　開隆堂の技術分野学習指導書に「3Ⅾプリンタを通して、何を感じ、学ぶ？」が掲載されています。

　本校の授業で利用した多数の3Ⅾデータの無償ダウンロードもしていただけます。

　リンク先の本校のウェブページに、同等の資料データを添付します。

◇沖縄県立大平特別支援学校 中学部より、活用のお便りがありました。

  ３Ｄプリンタ活用実践（実習風景等の説明を書いたPDF）

〇3Ⅾパズル組立・分解説明

　Maker Meeting for Maker Faire Kyoto

　Maker Faire Kyoto

　青少年のための科学の祭典 奈良大会

　に出展したパズルについての説明

・石印制作2 美術【9年】2月17日

・石印制作 美術【9年】2月10日

　3Ⅾプリンタでも印を作れるので、その比較用に一つ作りました。

　どちらを好むかは、利用者次第です。

・冬休みの製図の宿題 技術【9年】12月21日

・グルーガンで工作 図工【6年】12月21日

　個体を溶かし固めて立体的に造形する方法は、熱溶解積層方式の3Ⅾプリンタと同じです。

〇オンライン交流会２ 技術 【８年有志】 私立追手門学院中学校⇔本校 12月11日

・【中2有志】奈良県月ヶ瀬小中学校との交流会（追手門学院中学校）

　参加生徒は、他校での3Dプリンタ製クランプ冶具の活用を、このオンライン交流会で見ました。

　「生きる力」や「GIGAスクール構想」がはじまった昨今、新たな教育観を身近に感ることができました。

・組立の前のけがき 技術【7年】12月10日

・仮組立 技術【7年】11月19日

・卒業製作 組立【9年】12月3日

・けがき 技術【7年】10月22日

3Ⅾプリンタ製の模型を用意することで、完成時のイメージをより明確にし、けがきを進めていきます。

授業時間の関係で、実習の作品の模型を生徒がCADで作るのは難しいので、教師が模型を用意しました。

・県産材を使った木材加工実習 技術【7年】10月15日

　休み時間は、技術室にある3Ⅾプリンタに興味津々です。

◇空間図形の製図をタブレットPCを活用して発表 技術【8年】10月7日

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◇空間図形の製図 夏の課題 技術【8年】7月8日

〇3Dプリンタを活用した物作り 技術【8年】9月2日

・教科横断的な学び数学(一次関数)→技術(3Ⅾプリンタ)→美術(陶芸)【8年】9月2日

〇丈夫な構造 技術【7年】6月25日

　白と青の模型は、実際に壊して、壊れ方を体験します。（模型を廊下に展示することで、体験は休み時間にできます。）

・学校探検二日目【1･2年】

　技術室の3Ⅾプリンタ興味津々

○見て、さわって、比較して！ 3Dプリンタのすごさの体験

　Maker Faire Kyoto 2021に出展を予定していましたが、オンラインでの開催なりました。

令和2年度の活用例

〇3Dプリンタを活用した授業の模索 10月26日～

　東書Eネットに「3Dプリンタを活用した授業の模索」が掲載されています。

　本校の授業で利用した多数の3Ⅾデータの無償ダウンロードもしていただけます。

　リンク先の本校のウェブページに、同等の資料データを添付します。

〇3Ⅾプリンタで作製したクランプを利用して本棚を組立 技術【7年】2月～

　本年度は、新型のクランプ（青色）の試験運用をしました。

〇オンライン交流会 技術【8年有志】私立 追手門学院中学校⇔本校 1月26日

　授業の紹介で、生徒が、昨年度の本棚の実習について紹介しました。その際、クランプの話も出ました

・奈良市月ヶ瀬小中学校とのオンライン交流Vol.2

　奈良の木ブランド課（奈良県庁）・月ヶ瀬小中校からのプレゼント

◇製図(空間図形)の問題の確認 技術【8年】11月30日

　立体物（物事）は、見る方向（見方）によって、その表情が変わります。

　Drafting.Spatial figure.

◇空間図形(数学)の3DCAD実習 技術【8年】2学期

　3-Dimensional Computer-Aided Design.

◇空間図形(数学)の製図をタブレット端末を活用して発表 技術【8年】10月23日

・休み時間、3Ⅾプリンタで作った3Ⅾパズルに夢中な小学生10月21日

◇空間図形(数学)→製図(技術)→3Dプリンタ→生活をより便利にできる！ 技術【8年】10月15日　

　Spatial figure(Mathematics)→Drafting(Technology)→3D Printer→More convenient life.

授業で取り上げた観察池・ビオトープの水位を上げるために3Ⅾプリンタで作った道具。

◇空間図形(数学)の製図 夏の課題 技術【8年】8月6日

　｢第三角法による正投影図｣と等角図による製図

　式から答えを求めるのではなく、答えから式を求める課題で、

　一つの「答え」を求めるのではなく、「答え」から複数の「式」を予想する「深層学習（デープラーニング）」的な課題。

〇製図(目の錯覚)と、じょうぶな構造 技術【7年】 7月14日

写真下側：数学の知識を利用した見る視点によって■にも●にもみえる不思議な模型（錯視立体）

・3Ⅾプリンタを活用した強度試験（丈夫な構造）の復習  7月24日

・これまでの物作りと3Dプリンタでの物作りの違い・体験学習の重要性 技術【7年】8月3日

・たたら製鉄 技術・理科【9年】7月31日

　出雲方面の修学旅行に向け、技術と理科の授業では、事前学習として刃物やたたら製鉄について学習しました。

　1年の時に学習した｢刃物を使った物作り」と「3Ⅾプリンタを使った物作り」を比較のおさらいからはじめました。

・市内の小学校から、３Dパズルの問い合わせありました。

〇3Dプリンタ製クランプ治具の試行錯誤

写真の手前のねじの長い白い蝶ねじのクランプは、試作なので、形状が違います。

・今年度は、3Ⅾプリンタの実践に対して、各地から複数の問い合わせがあります。

　今後を見据え、先行して運用ノウハウを蓄積したかいがありました。ありがとうございます。

　去年度（2019年8月）に、各都道府県の技術・家庭科研究会の事務局あてに、3Ⅾプリンタ製のクランプやパズルを送っています。

　よろしければ、そちらもご参考下さい。

○見て、さわって、比較して！ 3Dプリンタのすごさの体験

　Maker Faire Kyoto 2020に出展を予定していましたが、オンラインでの開催なりました。

令和元年度の活用例　（令和元年度の技術の活用は、ページの中ほどにあります。）

〇ファブ施設(Fab Lab)で、3Ⅾプリンタ製クランプ治具の展示

・このクランプは、木材加工の実習で、作業効率を上げるために使ってます。

・他校や少年少女発明クラブなどでも、採用されてます。

・令和元年度の本棚組立の実習風景【7年】

　組立の効率化と、質の向上をはかっています。

◎「個人でも色々なモノを作ることに挑戦できる時代」出前授業 技術【9年】当日の様子

　3Ⅾプリンタで作った立体パズルつながりで、Maker蕪木孝さんによる出前授業をしていただきました。

　授業では、最新の浮かぶ全自動ルービックキューブや、中身を身近に見せてもらいました

〇「青少年のための科学の祭典2019」奈良大会 出展 技術 当日の様子

▽「青少年のための科学の祭典2019」奈良大会への出展決定 3Ⅾパズル 技術

・実習の３Ｄパズルなど、３Ⅾプリンタ関連の展示

・あの全自動ルービックキューブで世界に衝撃を与えたMaker蕪木孝さん特別参加

「生きる力　学びの、その先へ」に対する試行錯誤の一環です。

▶月ヶ瀬の粘土で笛作り 美術【7年】

奥-ねんどで製作中、中央-音楽の笛、手前-3Ⅾプリンタで作った笛。

・木材加工の実習の休み時間、技術室にある3Ⅾプリンタに興味津々の7年生。

・３Ⅾプリンタについての書籍の寄贈【中】

　蕪木さんの全自動ルービックキューブの出前授業が縁で、ファブ施設から、本の寄贈がありました。ありがとうございます。

　配布時、7年生の食いつきが良かったのは、今、木材加工の実習の授業をしている技術室で、３Ⅾプリンタの物作りを目の当たりに見ているからでしょうか。

・ろうかに展示され、気軽に3Ⅾプリンタ製の3Dパズル（孔明鎖、魯班鎖）を体験できます。

3Ⅾパズルとキューブのパズルも、ろうかで触って体験できます。（右側に見える丸太は、学校林の間伐材です。）

・技術室の３Ⅾプリンタの様子を見る小学生【4年】

（小中学校なので、技術室で工作をするときがあります。）

・3Ⅾプリンタで作った3Ⅾパズルを熱心に遊ぶ小学生【4年】

技術の授業（令和元年度）

・令和元年度の本棚組立の実習風景

　組立の効率化と、質の向上をはかっています

この治具（クランプ）は、令和元年、奈良市少年少女発明クラブの小学3、4年生の木工工作でも採用さえました。

Corner Clamp(Clamping Jig) made with 3D printer.

Making bookshelves using Corner Clamp(Clamping Jig) .

◇3Ⅾプリンタと既存の物作り（切削加工と組立）の違いを疑似体験。→実物を通した「主体的・対話的で深い学び」

・立方体の枠の中の球体②③ 「主体的・対話的で深い学び」技術【8年】1月16日～

・立方体の枠の中の球体① Ball in Cube 技術【8年】1月9日

立方体を意味する「Cube」と、人工頭脳学を意味する「Cybernetics（サイバネエティクス)｣の語源についてのこぼれ話を、[4.3 立方体の枠の中に球体]のデータ配布欄で紹介しています。

パソコンでの3Ⅾ表現や、3Ⅾプリンタを使った３次元による空間図形の可視化は、数学の理解を深める可能性を秘めています。

◇技術以外の教科でも、教育効果を上げるために3Ⅾプリンタを活用する試み

数学と技術の横断的学習の中で、STEAM教育の「批判的思考」を用い、創造的な問題解決をする。

STEM教育、STEAM教育を取り入れ、学校の枠組みの中で、時代にあった柔軟な教育を模索する取組です。

県の技家研の研究大会で示された「主体的に学習に取り組む態度」の評価②の資料。

この授業で設定した上表の①が下写真の①「粘り強く学習に取り組む態度」と同等で、上表の③が、下写真の②「自ら学習を調整しようとする態度」と同等の内容であり、これらを総合して評価を考える事ができます。

◇奈良県技術・家庭科研究大会に作品出展【8年】

・奈良県産業教育フェアに出展 11月9日

◇今回の3Dプリンタ活用授業のまとめ 技術【8年】10月10日 

◇空間図形(数学)の3DCAD実習 技術【8年】 9月

3DCADは、紙に書く製図と違って、立体に見えない弱点や、見えない死角がなく空間図形をより観察できます。

３次元的に視覚化できることで、より深く空間図形を学び、２次元の紙に描いていた以前より、空間図形を想像することが可能になります。

◇空間図形(数学)の製図発表 技術【8年】 9月10日

大型ＴＶに表示された図形は、とっても考えさせられる図形で、生徒同士の切磋琢磨の良い場になりました。

これも、互いの図形を発表し、共有し合うことで、新たなひらめき生まれた結果です。

◇立体造形や3Ⅾデータで確認 技術【8年】 9月5日　

下写真は模範解答例です。3mf形式で作ってあるので、立体をより詳しく画面で確認できます。

◇夏の課題（2学期の3DCADから3Ⅾプリンタを使う下準備）【8年】　7月18日

・今までの物作りと、3Dプリンタの違い比較。刃砥ぎ体験【7年】

天然砥石（亀岡産）　荒砥←「青砥」「白巣板」「合砥」２つ→仕上砥

・3Ⅾプリンタと今までの物作りの違い 技術【7年】

　3Ⅾプリンタの可能生と、今までの物作りとの違いの解説。

・2DCAD(コンピュータによる製図)実習 技術【9年】

　2ⅮCADをする際に、図形を立体模型で確認します。

・じょうぶな構造と3Ⅾプリンタ 技術【7年】

　3Ｄデータがあれば、簡単に模型を作れるので、

　見て触って体感できる耐久試験も手軽に体験できます。

　白い模型は、破壊試験用。黄色の模型は、非破壊で強度確認用。

・製図【7年】

・製図【8年】 

　第三角法による正投影図から等角図をかく。

平成30年度の活用例

・平成30年度の本棚組立の実習風景

　本棚のくぎ打ちの時に活用すると、より正確に接合できます。

・3Ⅾパズル

・製図① 製図②　←「３Dプリンタとプログラミングの出前授業【6～8年希望者】｣が事前の予習になっています。（出前授業 協力：奈良教育大学）

・説明書の企画　→【番外編】試される「意識の錯覚」【中】

・説明書制作　コンピュータグラフィック、動画、写真やQRコードの制作

・耐久試験(破壊試験)←3Dプリンタで作った3Ⅾパズルの部品の強度を壊して確かめました。

・3Ⅾプリンタが物作りに与える影響【7年】

・製図 技術【8年】

　3Ⅾプリンタで作った模型を見ながら形を確認しながら作業をします。製図の課題プリントは、9年生が実習で使う2DCADを使って作っています。

　3DCAD（コンピュータにより製図）と3Ⅾプリンタを駆使すれば、もっと手軽に物作りができる可能性があり、今までの物作りの常識が一変しかねません。

学校の教育活動に3Ⅾプリンタを手軽に導入できるのは、道具の技術革新（機器のデジタル化）により可能になりました。ここで紹介する実践例の充実も、この技術革新によるところが大きいです。

本校での3Ⅾプリンタの教育への活用は、私立のように特色ある学校を宣伝するために重要施策とされることもなく、3Ⅾプリンタの宣伝をしたい企業から寄贈や手厚いバックアップを受けているわけでもありません。研究指定校や、何かの授業実践の発表に選ばれているわけでもありません。

安価で高性能な3Ⅾプリンタがあれば、普通の公立の学校でも、ごく普通の日々の授業で、色々なSTEAM教育(STEM教育)の可能性が広がるのです。たとえ小さくても、この可能性が未来の物作りにつながると感じ、日々取り組んでいます。

地方のへき地の小中学校（小規模校）の技術の授業を通して、草の根活動的な取組としてコツコツと続けてきました。その活動が目に留まり、３Ⅾプリンタの書籍を中学生全員に寄贈をいただきました。ありがとうございます。