この記事では、3Dプリンターの教育効果について解説します。
「高い機械を使っても遊びで終わるのでは」と迷う保護者の方は少なくありません。
実は大学の研究でも、手で触れる立体の教材は子どもの興味を高めると報告されています。
本記事は、京都で子ども向けの3Dものづくり教室を運営する講師がまとめました。
読み終えたら、体験レッスンでお子さまの反応を確かめましょう。
結論：3Dプリンターの教育効果はアイデアを形にして試す力が育つこと
はじめに、3Dプリンターの教育効果の結論をお伝えします。
2つのポイントを順番に見ていきましょう。
画面の中のアイデアを手に取れるのが強み
3Dプリンターの教育効果は、アイデアを形にして試す力が育つ点にあります。
パソコンで作った立体が、そのまま手に取れる実物になるからです。
「せっかく作るなら、置物で終わらせたくない」と感じる方も多いでしょう。
- パソコンで立体を設計する
- 3Dプリンターで実物として出力する
- 手に取って確かめ、直してまた作る
この流れをくり返す中で、考える力と工夫する力が少しずつ伸びていくのです。
玉川大学の研究紀要でも、3Dプリンターを使った造形教育に教育的な効果が期待できると報告されています。
つまり3Dプリンターは、作って試す学びを体験できる道具なのです。
工作やブロック遊びが好きな子ほど伸びやすい
3Dプリンターの学びは、工作やブロック遊びが好きな子と相性抜群。
形を組み合わせて作る楽しさが、そのまま3Dの設計に生きるため。
「うちの子は勉強より手を動かす方が好き」という家庭も多いはずです。
- レゴなどのブロックで夢中になって遊ぶ
- 空き箱や紙で何かを作るのが好き
- マイクラで建物を作るのに熱中している
こうした子は、3Dモデリングに入りやすい傾向があります。
画面の中で形を組み立てる作業は、ブロック遊びとよく似ているからです。
お子さまの「好き」を考える力へ育てる道具として、3Dプリンターを活用しましょう。
工作好きなお子さまの「好き」を、もう一歩先の学びへ広げませんか。
3Dプリンターの教育効果で子どもに身につく5つの力
ここでは、3Dプリンターの学びで育つ5つの力を紹介します。
- 立体を頭の中で回せるようになる〜空間認識の力〜
- 思いついた形を実物にできる〜創造する力〜
- うまくいかない時に工夫できる〜問題を解決する力〜
- 順序立てて考える習慣がつく〜プログラミング的思考〜
- 勉強そのものへの興味が広がる〜学ぶ意欲〜
気になる力から読み進めてください。
立体を頭の中で回せるようになる〜空間認識の力〜
1つ目の力は、立体を頭の中で思い描く空間認識の力です。
3Dの設計では、作品を上や横から何度も見て形を確かめます。
「算数の立体の問題が苦手で…」と悩むお子さまも多いですよね。
- 正面からは見えない裏側を想像する
- 部品の大きさや位置関係をそろえる
- 完成した実物を手で回して確かめる
こうした作業をくり返すと、立体を色々な向きから考える習慣が身につきます。
山口大学の実践研究では、3Dプリンターで作った地形模型を使い、空間認識に着目した理科の授業が行われました。
画面と実物を行き来する体験が、立体をとらえる力を育ててくれます。
思いついた形を実物にできる〜創造する力〜
2つ目は、頭に浮かんだアイデアを形にする力です。
3Dプリンターなら、売っていない形でも自分で考えて作れます。
「こんな物が欲しいな」という子どもの発想は、本当に自由ですよね。
- 自分の名前を入れたネームプレート
- 机で使えるオリジナルのペン立て
- 好きな動物や乗り物のミニ模型
- 家族へプレゼントする手作りの小物
作りたい物が決まると、子どもは形や大きさ、色まで自分で考え始めます。
「どの形を使えばイメージに近づくか」と考える時間こそが、創造する力の源。
正解が1つではない作品づくりは、発想を広げるよい練習にもなりますね。
うまくいかない時に工夫できる〜問題を解決する力〜
3つ目は、失敗したときに原因を考えて直す問題を解決する力です。
3Dの作品づくりでは、部品が合わない、形が崩れる等の失敗がよく起こります。
「すぐに投げ出す性格が心配」という保護者の声もよく耳にしますよね。
- 部品のすき間を測って大きさを直す
- 倒れやすい形の底を広げて安定させる
- 動かない仕組みの角度を変えて試す
失敗の原因が目に見えるので、子どもでも直し方を自分で考えやすいのが特長。
科研費の研究報告でも、3Dプリンターの活用が問題を解決する力を育てると考察されています。
直して試す経験の積み重ねは、粘り強さも育てるでしょう。
順序立てて考える習慣がつく〜プログラミング的思考〜
4つ目は、手順を組み立てて考えるプログラミング的思考です。
3Dの作品は、どの形をどの順に組み合わせるかを考えないと完成しません。
「プログラミングは難しそう」と感じる方にも、取り組みやすい入り口です。
- 完成形を思い描き、必要な部品に分ける
- 作る順番を決めて1つずつ組み立てる
- うまくいかない部分だけを見直す
この考え方は、プログラムを組む時の進め方とよく似ています。
前出の科研費の研究も、3Dプリンターがプログラミング的思考を育てると結論づけました。
ゲーム感覚のマインクラフトプログラミング講座と合わせて学ぶのも一つの方法です。
勉強そのものへの興味が広がる〜学ぶ意欲〜
5つ目は、勉強そのものへの興味や意欲が高まる点。
教科書では分かりにくい形も、手で触れる模型なら理解が進みます。
「机に向かうと集中が続かない」という悩みは、多くの家庭に共通していますよね。
- 算数の立体図形を実物で確かめる
- 理科の地形や生き物の形を模型で見る
- 社会の建物や道具をミニサイズで再現する
科研費による地学教材の研究では、自宅付近の地形模型に触れた生徒が、興味を持って取り組んだと報告されています。
手で触れて分かる体験は、「もっと知りたい」という気持ちを自然に引き出すはず。
学ぶ意欲が育つことも、3Dプリンターの大きな魅力です。
次は、実際の学校で3Dプリンターがどう使われているかを見ていきます。
学校での3Dプリンター活用例と教育効果
3Dプリンターは、すでに小学校から高校まで、さまざまな授業で活用中です。
学校での使われ方を知ると、家庭での学びのヒントも見えてきますよ。
理科や社会の授業で立体模型として使われている
学校では、3Dプリンターで作った立体模型が教材として使われています。
地図や図だけでは分かりにくい形も、実物なら一目で伝わるからです。
平面の図を見て「どんな形なのか想像できない」と感じた経験はありませんか。
- 理科：住んでいる地域の地形模型
- 社会：文化財や歴史的な建物の模型
- 算数・数学：立体図形の模型
地形模型に川や道路を書き込み、防災マップと比べる授業も行われました。
玉川大学の教育学部の実践では、国土地理院の3Dデータを使った社会科の教材づくりも試されています。
このように3Dプリンターは、教科の学びを深める道具として広がりを見せているところ。
中学校の技術の授業でも3D設計を学ぶ
中学校では、技術の授業で3D設計に触れる場面が出てきました。
国が定める中学校の学習内容でも、3D-CADや3Dプリンターの活用が示されたためです。
「中学校で苦労しないか心配」という保護者の方には安心材料になりますね。
- 国の学習内容に3D-CADの活用が示された
- 学校がそろえる教材の指針にも3Dプリンターが入った
- ただし授業での実践例はまだ多くない
この流れは、東京学芸大学の研究報告で紹介されています。
同じ報告では、授業での実践はまだ少なく、クラブ活動での利用が中心だとも書かれていました。
小学生のうちに3Dモデリングに慣れておけば、中学校の学びにもスムーズに入れるはず。
高校の情報の授業では協働する力も育っている
高校では、3Dプリンターを使ったチームでの製品づくりも行われています。
アイデア出しから仕上げまでを、仲間と協力して進めるのが特徴です。
「一人で黙々とパソコンに向かうだけでは」と気になる方もいるでしょう。
- スマホスタンドを分析して改良する
- テーマを決めて製品を開発する
- 3Dプリンターで作ったサイコロを分析する
情報処理学会の学会誌では、こうした授業で論理的な考え方や協働性が育ったと報告されています。
3Dプリンターは、一人で考える力と仲間と進める力の両方を伸ばせる教材なのです。
小学生のうちから作って見せ合う経験を重ねると、伝える力も育ちます。
ただし、3Dプリンターにはいくつか注意点もあるので先に確認を。
3Dプリンターを教育に使うデメリットと注意点
教育効果を引き出すには、デメリットも知っておくことが大切です。
あらかじめ知っておけば、家庭でも上手に付き合えます。
機械を買うだけでは学びにつながりにくい
3Dプリンターの学びの中心は、機械ではなく3Dモデリングです。
ネットのデータを出力するだけでは、自分で考える場面が少ないため。
「買ったけれど結局使わなくなった」という話を聞くと、不安になりますよね。
- 人が作ったデータを出力するだけになる
- 設計ソフトの操作でつまずいてしまう
- 何を作ればいいか分からず手が止まる
東京学芸大学の報告でも、CADソフトの操作技能が授業での活用の壁になると指摘されています。
近畿大学九州短期大学の調査では、子どもの個性が出にくいという保育者の意見もありました。
だからこそ、自分で設計する時間を中心に考えましょう。
出力に時間がかかり失敗もある
3Dプリンターは、作品の完成までに時間がかかる道具です。
材料を1層ずつ積み重ねて形を作るため、大きな作品ほど長くかかります。
「待っている間に子どもが飽きないかな」と心配になるのも自然なことです。
- 小さな作品から始めて待ち時間を短くする
- 出力中は次の作品の設計を進める
- 失敗した作品も原因を考える教材にする
科研費の地学教材の研究でも、模型を作るまでの時間の長さが課題に挙げられました。
一方で、失敗した作品は「なぜ失敗したか」を考える良い材料になるのです。
待ち時間や失敗も学びの一部ととらえると、前向きに取り組めます。
熱いノズルなど安全面への配慮が必要
家庭で使う場合は、安全面への配慮も欠かせません。
多くの家庭用3Dプリンターは、樹脂を熱で溶かしながら形を作るからです。
小さな子どもがいる家庭では、特に気になるポイントですよね。
- 出力中は熱くなるノズルに触れない
- 使う部屋の換気を心がける
- 子どもだけで操作させず大人が見守る
製品ごとに注意点は違うため、説明書をよく確認してください。
家庭で準備するのが不安な場合は、まず教室で体験するのも良い方法です。
教室なら大人の目が届く環境で、安心して3Dプリンターに触れられます。
次は、家庭で教育効果を引き出す具体的な手順の紹介です。
3Dプリンターの教育効果を家庭で引き出す3ステップ
3Dプリンターの学びは、次の3ステップで始めましょう。
どれも特別な準備なしで始められます。
ステップ1：無料の3Dモデリングソフトで遊んでみる
はじめの一歩は、無料の3DモデリングソフトTinkercadに触れることです。
ブラウザで使えて、四角や円柱などの形を組み合わせるだけで立体が作れます。
「いきなり機械を買うのは勇気がいる」と感じる方にぴったりの方法です。
- パソコンのブラウザで使える
- 形を置いて動かすだけで操作できる
- 3Dプリンターがなくても設計を楽しめる
まずは画面の中で、家や車などを自由に作らせます。
夢中で形を組み合わせているなら、3Dものづくりと相性が良いサインです。
3Dプリンターを買う前に設計の楽しさを体験すれば、購入の失敗も防げます。
ステップ2：身近な小物を作って出力してみる
設計に慣れたら、身近な小物を作って実物にする体験に進みましょう。
自分で作った物を毎日使えると、達成感がぐっと高まるからです。
画面の作品が手の中に現れた時の、子どもの驚いた顔は忘れられません。
- キーホルダーやネームプレート
- スマホや本を立てるスタンド
- 消しゴムやペンを入れる小物入れ
- コマなど回して遊べるおもちゃ
- 家族の名前を入れたコースター
家に3Dプリンターがない場合は、教室や地域の施設で出力する方法もあります。
作品ができたら、「次はどこを直したい」と子どもに聞きましょう。
この問いかけが、作って試す学びを深める第一歩です。
ステップ3：続けるなら教室で段階的に学ぶ
本格的に続けるなら、教室で段階的に学ぶ方法が向いています。
家庭だけでは作る物がワンパターンになり、伸び悩むことも多いからです。
「親がITに詳しくないから教えられない」という声もよく聞きます。
- 易しい課題から難しい課題へ順番に進める
- つまずいた時にすぐ質問できる
- 3Dプリンターでの出力まで体験できる
教室選びはプログラミングスクールは「やめとけ」は本当？子供に多い不安と選び方も参考に。
先生や仲間がいる環境なら、作品を見せ合う楽しさも生まれます。
体験レッスンでお子さまの反応を見てから、通うかどうか決めると安心です。
京都で体験できる講座を探している方は、次の章をご覧ください。
京都で3Dプリンターの教育効果を体験できる3Dものづくり講座
京都スタディルームレオロボット教室では、小学生向けの3Dものづくり講座を開講中です。
講座の特徴を3つに分けて紹介します。
Tinkercadで基礎から学ぶ1年間の講座
3Dものづくり講座は、Tinkercadを使って基礎から学ぶ1年間の講座です。
マウスの操作や立体の動かし方から、少しずつステップアップしていきます。
「パソコンをほとんど使ったことがない」というお子さまでも心配いりません。
- 対象は小学生
- Tinkercadの基本操作から始める
- 作品の一部は3Dプリンターで出力する
課題に取り組みながら操作に慣れ、乗り物や建物などの作品に挑戦します。
修了後に向けて、Blenderを使った3DCGやアニメーションの講座も準備中。
基礎から発展まで、長く続けられる学びが用意されているのが魅力。
動く仕組みまで考える作品づくり
講座では、形を作るだけでなく動く仕組みまで考える作品にも挑戦します。
簡単な作品から始め、少しずつ複雑な作品へ進むカリキュラムだからです。
「すぐに難しくなって嫌にならないかな」と思う方も安心してください。
- はじめ：ネームプレート・花・鳥など
- 中盤：家・ロボット・ペンスタンド・お城など
- 後半：輪ゴムカー・からくりおもちゃ・ハンドスピナーなど
後半では、3Dプリンターで出力したパーツを組み立てて実際に動かします。
作品づくりを通して、立体を見る力やサイズを考える力も段階的に育つでしょう。
この記事で紹介した5つの力を、作りながら自然に伸ばせる内容です。
西院・桂・亀岡の3教室で体験できる
3Dものづくり講座は、西院・桂・亀岡の3つの教室で開講しています。
通いやすい教室を選べるため、習い事として無理なく続けられるはず。
「近くで3Dプリンターに触れられる場所がない」と探している方も多いですよね。
授業料や授業時間は、各教室のページで確認できます。
体験レッスンも各教室で受け付けているので、気軽にお申し込みください。
実際に触れてみると、お子さまの目の輝きで向き不向きが分かります。
3教室の中から、通いやすい教室で体験を予約してみましょう。
3Dプリンターの教育効果に関するよくある質問
3Dプリンターの教育効果について、よく寄せられる質問にお答えします。
3Dプリンターは何歳から始められますか？
マウス操作ができれば、小学生から無理なく始められます。小学2年生で実践した研究報告もあります。始め方は家庭で教育効果を引き出す3ステップをご覧ください。
家に3Dプリンターがなくても学べますか？
はい、学べます。学びの中心は3Dモデリングで、無料のTinkercadなら機械がなくても設計を楽しめます。詳しくは機械を買うだけでは学びにつながりにくい理由をご覧ください。
3Dプリンターで身につく力は何ですか？
空間認識の力、創造する力、問題を解決する力、プログラミング的思考、学ぶ意欲の5つです。どれも作って試すくり返しの中で育ちます。くわしくは子どもに身につく5つの力で解説しています。
プログラミング教室とは何が違いますか？
3Dものづくりは、作った物が手に取れる実物になる点が大きな違いです。一方で、手順を組み立てて考える点はプログラミングと共通しています。つながりはプログラミング的思考の解説をご覧ください。
京都で3Dプリンターを体験できる教室はありますか？
京都スタディルームレオロボット教室の西院・桂・亀岡の3教室で体験できます。小学生向けにTinkercadから学ぶ講座です。内容は3Dものづくり講座の紹介をご確認ください。
まとめ：3Dプリンターの教育効果は作って試す経験で育つ
3Dプリンターの教育効果は、アイデアを形にして試す力が育つことです。
画面の中で作った立体が実物になる体験は、子どもの考える力を大きく伸ばします。
この記事で紹介した、身につく5つの力をふり返りましょう。
- 立体を頭の中で思い描く空間認識の力
- 思いついた形を実物にする創造する力
- 失敗から工夫して直す問題を解決する力
- 手順を組み立てるプログラミング的思考
- 勉強への興味が広がる学ぶ意欲
大切なのは、3Dプリンターを買うことより、自分で設計する時間を持つことです。
まずは無料のTinkercadで、お子さまと一緒に形を作りましょう。
楽しそうに続けられるなら、教室で段階的に学ぶとさらに力が伸びます。
お子さまの「作りたい」を、一生使える考える力へ育てる一歩を踏み出しましょう。