ВИКОРИСТАННЯ 3D-ДРУКУ ДЛЯ СТВОРЕННЯ НАВЧАЛЬНИХ РОБОТОТЕХНІЧНИХ ПЛАТФОРМ ФАХІВЦЯМИ КОМП’ЮТЕРНОГО ПРОФІЛЮ

М. М. ОЖГА Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка https://orcid.org/0000-0002-6954-0318
Т. В. СІТКАР Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка https://orcid.org/0000-0002-5120-341X
І.-С. В. МАЗУР Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка https://orcid.org/0000-0002-4552-1067

Ключові слова: 3D-друк, робототехніка, професійна освіта, параметричне моделювання, навчальна платформа, проєктне навчання

Анотація

DOI: https://doi.org/10.26565/2074-8922-2025-85-14

Метою роботи є розробити та валідувати відкриту навчальну платформу на основі 3D-друку, яка дозволяє студентам генерувати, налаштовувати та фізично реалізовувати власні робототехнічні моделі в рамках професійної підготовки; запропоновано архітектуру платформи «Robo3D», що поєднує параметричні CAD-моделі, бібліотеку модульних компонентів і інструкції з інтеграції стандартної електроніки. Платформа реалізована у вигляді відкритого цифрового середовища, де студенти можуть вибирати базові конфігурації (колісні, гусеничні, маніпуляторні тощо), задавати геометричні параметри, експортувати STL-файли для 3D-друку та збирати функціональні прототипи. Для оцінки педагогічної ефективності проведено навчальний експеримент у форматі проєктно-орієнтованого навчання, у якому студенти розробляли власні робототехнічні проєкти на основі згенерованих моделей. Аналіз здійснювався за критеріями оригінальності конструкції, функціональної повноти, технічної складності та відповідності поставленому завданню. Платформа «Robo3D» забезпечила високий рівень автономії студентів у проєктуванні: 78 % учасників створили унікальні роботи, які не повторювали шаблонні рішення. Більшість проєктів демонстрували інтеграцію механічних, електронних і програмних компонентів, що свідчить про сформованість міждисциплінарного інженерного мислення. Викладачі відзначили підвищену мотивацію до експериментування та готовність до ітеративного покращення конструкцій. Крім того, використання параметричного підходу дозволило скоротити час на проєктування на 35 % порівняно з ручним моделюванням. Запропонована платформа для генерації робототехнічних моделей на основі 3D-друку є ефективним інструментом професійної освіти, який поєднує гнучкість цифрового проєктування з практичною реалізацією. Вона не лише спрощує доступ до складного інженерного контексту, але й створює умови для розвитку креативності, технічної самостійності та глибокого розуміння принципів робототехнічних систем.

Як цитувати: Ожга М. М., Сіткар Т. В., Мазур І.-С. В. Використання 3D-друку для створення навчальних робототехнічних платформ фахівцями комп’ютерного профілю. Проблеми інженерно-педагогічної освіти. 2025. Вип. 85. С.163-172. https://doi.org/10.26565/2074-8922-2025-85-14

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

1. Baranovskaya, I., Baranovskyi, D. (2024). Implementation of 3d modeling technologies in the educational training of technical and art specialists. Open educational e-environment of modern university, (17), 1–17. https://doi.org/10.28925/2414-0325.2024.171 (in Ukrainian).
2. Baranovskaya, I. G. (2025). 3D modeling technologies as an effective educational tool for training future art teachers. Information technologies: science, engineering, technology, education, health: theses of the 33rd international scientific-practical conference MicroCAD-2025, May 14-17. Kharkiv: National Technical University "Kharkiv. Polytechnic Institute".(in Ukrainian). https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/93098
3. Derkach, A., Tverdokhlib, I. (2024). The research of the state of studying 3d modeling in general secondary education schools of Ukraine. Problems of the Modern
Textbook, (33), 106–116. https://doi.org/10.32405/2411-1309-2024-33-106-116
https://ipvid.org.ua/index.php/psp/article/view/750/879 (in Ukrainian).
4. Yashan, B. O., Skrypnychuk, N. S. (2023). Application of 3d printing technologies in the educational process as an element of stem education. Educational Horizons, 56(1), 85-88. https://doi.org/10.15330/obrii.56.1.85-88 (in Ukrainian).
5. 3D Printing Technology Comparison: FDM vs. SLA vs. SLS. (2021). https://facfox.com/docs/kb/3d-printing-technology-comparison-fdm-vs-sla-vs-sls
6. Alimisis, D. (2021). Technologies for an inclusive robotics education. Open Research Europe, 1(40). https://doi.org/10.12688/openreseurope.13321.2
7. Brown, T., Wyatt, J. (2010). Design thinking for social innovation.
Stanford Social Innovation Review, (pp. 30–35). https://myweb.uiowa.edu/dlgould/plugin/documents/Design_Thinking_for_Social_Innovation.pdf
8. European Education Area. (2020). Digital Education Action Plan (2021–2027). Publications Office of the European Union. https://education.ec.europa.eu/focus-topics/digital-education/actions
9. Ford, S., Minshall, T. (2019). Invited review article: Where and how 3D printing is used in teaching and education. Additive Manufacturing, 25, 131–150. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.10.028
10. Hevko, I., Potapchuk, O., Sitkar, T., Lutsyk, I., Koliasa, P. (2020). Formation of practical skills modeling and printing of three-dimensional objects in the process of professional training of IT specialists. E3S Web of Conferences: International сonference on sustainable аutures: environmental, technological, social and economic matters, ICSF 2020 (Kryvyi Rih, Ukraine, 20-22 May 2020), EDP Sciences, 166, 1-8. http://dspace.tnpu.edu.ua/handle/123456789/16740 (in Ukrainian).
11. National Akademy of Engineering and National Research Council. (2014). STEM Integration in K–12 Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research. National Academies Press. https://nap.nationalacademies.org/read/18612/chapter/1
12. Potashynska, N., Izonin, I. (2020). Technologies of 3D modeling in the 3ds Max software environment in the discipline “3D Graphics”. https://www.yakaboo.ua/ua/tehnologii-3d-modeljuvannja-v-programnomu-seredischi-3ds-max-z-disciplini-3d-grafika.html (in Ukrainian).
13. Romanyuk, O., Romanyuk, O., Chekhmestruk, R., Mykhaylov, P., Kovtonyuk, M., Baranovska, I., Nahorniak, S., Hrechanovska, O., Omiotek, Z., Uvaysova, A. (2022). Rendering of inhomogeneous volumes using perturbation functions. In Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments 2022, . SPIE, 12476, 135-140. https://doi.org/10.1117/12.2659703 (in Ukrainian).
14. Rubakh, M. (2022). Reverse engineering and additive manufacturing. The global trend of import substitution and localization to ensure sustainable development. https://old.newfolk.com.ua/ua/novyny/%D0 (in Ukrainian).
15. Strutynska, O. (2019). The use of robotics and 3D technologies in the STEM education development. Open educational e-environment of modern University, (7), 96-109. https://doi.org/10.28925/2414-0325.2019.7.10 (in Ukrainian).
16. Yemelianov, R., Havrylenko, K. (2018). Implementation of training using 3-D
technologies. Scientific notes of young scientists, (2). https://phm.cuspu.edu.ua/ojs/index.php/SNYS/article/view/1556 (in Ukrainian).