爱用中小学3D打印创新实验室方案.docx
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爱用中小学3D打印创新实验室方案
中小学3D打印创新实验室
建设框架方案
爱用机械科技
一
3D打印创新实验室建设意义和价值……………………
3
二
3D打印创新实验室的主旨规划…………………………
4
三
3D打印创新实验室建设环境要求………………………
4
四
3D打印创新实验室人员配置……………………………
6
五
主要培训对象……………………………………………
6
六
主要培训容……………………………………………
6
七
实验室部区域划分……………………………………
7
八
实验室配置方案及报价…………………………………
7
九
实验室主要设备参数及性能……………………………
8
十
创新实验室课程方案介绍………………………………
13
一、中小学3D打印实验室建设意义和价值
3D打印机技术被称之为”第三次工业革命”,其最大的魅力在于为创意设计提供了无限的可能性。
将3D打印技术引入中学课程，有助于学生综合素质能力的提高和发展。
1、教育目标
科技前沿——学习、认识前沿的先进制造技术、逆向工程技术等
特色教育——通过与传统课程结合，激发学习乐趣
综合发展——学习设计建模和3D打印机的使用技能
学以致用——创新设计、团队合作、参加竞赛
2、3D打印或将颠覆传统教育方式
一些在传统教育中表现不好的学生，主要是因为所学的课程理论性太强，没有兴趣，死记抽象概念让学生通过了考试，但考试过后就很快忘记了，3D打印机可以让枯燥的课程变得生动起来，它是一种同时拥有视觉和触觉的学习方式，具有很强的诱惑力，在触觉学习中，学生不是在黑板或显示器上简单地看文字或图形，而是通过他们的触觉抓住核心概念的三维模型，这样能够吸收和消化知识，使学生不再遗忘所学的课程。
英国著名教师戴夫怀特曾经说过：
如果你能抓住学生的想象力，你就能抓住他们的注意力。
中国的传统教育是应试教育，没有开设培养学生 “创新精神和创造力”的课程，纯粹的理论学习使学生的大脑僵化，学校应开设集设计和3D打印于一体的“边学边做 ”的课程，把数学，物理课中的许多抽象概念通过让学生动手设计一些由3D打印组件组成的小电路和小装置，变成有趣的课程，3D打印机将激发新一代学生投身科学，数学，工程和设计的热情，造就一批学生工程师。
在美国，几乎所有的大中小学已经开设了3D打印的课程，通过对青少年进行3D打印创新意识、技术手段的培养，3D打印成为“美国智造”的有力手段，成为中美制造业竞争的重要砝码。
二、3D打印创新实验室的主旨规划
本实验室软件套件旨在培养中小学生的艺术素养（欣赏及制作）、计算机新技术的接触及应用（设计软件、三维打印机实操）、提供实验室架构、师资培养、课程设计、软硬件更新及其它配套服务。
3D打印课程培养的是学生的学术思维及能力，通过对青少年进行3D打印创新意识、技术手段的培养，大大拓宽学生的学习视野。
很多学生可以利用3D打印结合自己的创新思维，设计出更好的作品。
利用讲解案例过程嵌入理论知识的教学方法，让学生先动手操作然后认知3D打印的概念，这样更能深刻感受新科技的魅力。
由教师教授带领学生去做一个个案例，在此基础上再由学生自由发挥，利用所学软件技术去表达自己的创意及想法。
三、中小学3D打印实验教室建设环境的基本要求：
1：
使用面积：
80㎡-100㎡以上
2：
实验室位置：
实验教室应保证最佳建筑朝向，室避免直射，主要采光面应位于学生座位的左侧。
3：
环保：
教室部装饰应选用环保型材料，室环境噪声应低于55分贝，金属制品和木制品制作实验室可高于此标准。
新建、改建、扩建实验室及附属用房时，甲醛、苯、氡等有害气体和放射性污染应符合相关标准中的限量值。
对于在学生活动中可能产生较多垃圾的实验室，要配置足够的垃圾桶，垃圾应分类收集。
4：
温度：
室温度应在4℃至30℃之间。
室可安装空调，温度宜控制在16℃～28℃。
3D打印实验室应保持室温度恒温。
5：
供电：
用电负荷应留有余地，以满足不断增加的现代化教学设备的需要；按规敷设强、弱电线，空调专线敷设，安装漏电过载保护器和可靠的接地保护。
6：
综合布线：
按有关技术规敷设强、弱电线。
强电电源插座与照明用电应分路设计、分别控制，用电负荷应留有余量，并安装漏电、过载和触电保护器，有可靠的接地保护措施。
弱电应考虑冗余，在合适位置配备足够的网络信息接口。
7：
安全：
实验室应配备有效的防火、防盗、防潮等设施设备和外伤急救箱，急救箱中的药品应注意及时更换。
应加强对工具、仪器和设备等的安全管理，加强对师生的安全教育，增强安全意识，确保师生人身安全。
8：
环境：
环境布置应适合小学生身心发展和认知特点，营造探知科学的氛围，做到生动活泼。
四、实验室人员配置
1、工作室专业3D打印工程师：
能够使用3D建模软件进行3D建模；熟悉主流3D打印成型工艺原理；具备3D打印机的日常使用和维护技能，并获得相关行业公司的技能培训证书；熟悉3D扫描技术，能够使用3D扫描仪。
2、优秀科技老师：
能够使用3D建模软件进行3D建模；熟悉各类3D打印成型工艺原理；具备FDM桌面3D打印机的日常使用和维护技能，并获得相关行业公司的技能培训证书。
五、主要培训对象：
1、中小学学生（三年级以上）
2、中小学科技老师
六、主要培训容：
1、3D打印技术知识培训，包括各类打印技术以及打印材料普及；建模软件的操作和使用；
2、3-6年级开设入门班和初级班，包括增材制造概念原理；FDM桌面3D打印机使用；基本3D建模软件的操作和使用；
3、7-11年级开设中级班和高级班，包括各类打印技术工艺原理；FDM桌面3D打印机使用；中级3D建模软件的操作和使用；3D模型的打印切片转换；结合3D打印机，介绍3D扫描仪的工作原理与基本使用。
4、老师培训项目，包括各类打印技术工艺原理；FDM桌面3D打印机使用；高级3D建模软件的操作和使用；高级3D模型的打印切片转换；结合3D打印机，介绍3D扫描仪的工作原理与基本使用。
七、实验室区域划分
1、教学区：
主要进行日常教学与实践活动
2、列区：
主要展示工作室作品
3、科普区：
主要以墙面展板为主
八、实验室配置方案及报价
实验室设备清单：
序号
名称
规格
单位
数量
价格（万元）
1
3D打印机
锐桌面级打印机
台
2
3D打印耗材
PLA
公斤（卷）
3
电脑
主流机型和配置
台
4
高端电脑配置（用于处理三维扫描数据）
显卡要求高
台
5
手持式扫描仪，设备包括扫描镜头，手持架子，软件光驱，加长线
三维扫描仪（包括软件和培训）
台
6
遥控升降机
7
蓝牙自动转台
8
书写板
通用规格
块
9
教师台
通用规格
10
多媒体教学设备
LCD投影机+投影幕布等
套
11
总控电源
带有防雷击设施，有可靠的接地保护
套
12
工作台
可放置电脑与打印机
套
13
墙面展板
块
14
消防设备
套
15
各类配套线路、配件
16
教材
✧（最终报价根据双方商定情况及现场情况定）
实验室参考实景图
九、实验室主要设备参数及性能
Ø3D打印机
1、设备造型以及参数、制作的样件
2、打印过程
3、部分试验样件实物
4、应用围
低成本3D打印机是设计师、教学及办公的得力帮手。
能任何时间便利、及时的将设计图稿转化为成品，是生动直观的教学形式成为可能。
这款产品的应用领域极为广泛，主要包括工业品设计、机械模具制造、教育、医疗、动漫、玩具、制鞋行业、首饰、艺术设计等等。
Ø三维扫描仪介绍
手持式人体扫描仪是新一代的三维成像系统，采用瞬间闪光技术，被拍摄人员亦无不适感。
同时采集手段采用了高像素的数码相机，纹理丰富，应用面广，可应用于雕塑，人体、工艺品、医疗、安全、娱乐等领域。
该产品具有较高的点云采集能力，采集的数据可以实现色、模分离（色：
指色彩，模：
指模型），同时是目前市场上面见到唯一一款性价比最高的人体扫描仪。
该款扫描仪最大亮点在于软件的强大，采集好的数据，可以直接在配套软件里面进行处理，同时也可以导出其它格式，导入其它软件进行处理，达到一据多用的功能。
在MEPHISTO进入中国市场以后，Gotcha三维立体扫描仪，深受用户喜爱，得到了很好的推广，
主要功能介绍：
生成三维模型（数据）：
可以非常快速的生成真实的三维人像模型（数据）；
三维模型编辑：
该项功能能够对生成的立体人像模型进行编辑和修饰，使模型更加生动；
模型点生成：
将三维立体人像模型或其他的三维立体模型数据生成点云模型；
Ø3D打印创新实验室软件介绍
软件优势及对比
行业建模软件有UG、RHINO、AUTODESK、PROE、Solidworks、123DDesign系列,其中UG/PRE、Autocad、Rhino、Solidworks、Tinkercad均为当前比较流行的专业3D建模软件。
对于初学者的使用建议使用rhino软件进行教学。
Rhino具有下列有点，
1.简单易学，没有基础也容易上手，有中文版
2.软件成熟
3.Rhino是建筑行业和汽车行业的主流建模软件之一，很受建筑设计师和工业设计师欢迎，值得长期积累学习
4.Rhino插件丰富，可以有高级的进阶空间
5.Rhino网络学习资源丰富
6.Rhino支持obj和stl格式保存，满足3D打印机文件转换需求
十、中小学3D打印创新实验室课程方案介绍
1、为更好的通过3D打印技术完善中小学教育体系，开拓新兴教育方式，提升基础教育水准，锻炼省中小学学生的创新创造性能力，我们建议此次3D打印走进中小学的项目将分为三个阶段开展。
第一阶段是意识培养的进行。
通过3D打印技术在教育教学中的实际应用，如将几何立体构造打印出来让学生直观了解几何部元素联系、将历史课程中出现的古代物品打印出来；在地理课上可以用学生们创作的3D打印世界五板块立体模型更形象直观的呈现大陆板块；在物理课程上用学生们制作的3D打印电动机零部件直接组装电动机等，让学生更深刻的理解其原理构造，从而激发学生的想象力和创造力，提高学生的科技素养与认识。
第二阶段是软硬件设施的完善。
硬件方面，将建立中小学3D打印实践中心，每个中心至少有20台3D打印机硬件设施，学生们可以随时打印出他们自己的创作作品。
定期举办“中小学3D打印创意大赛”、“中小学教学模型3D设计大赛”、“3D工艺制品大赛”等活动，由浅入深的让学生了解3D打印机的产品性能、技术及相关行业发展，提升中小学生的创新实践能力和动手能力，拓展中小学生的课外视野围，帮助孩子实现创新梦。
第三阶段是学生创造成果市场转化阶段,让学生的优秀成果完成市场转化，是激发学生创新的催化剂。
爱用将提供3D打印技术及3D打印机操作的系统培训。
2、课程设计理念
（1）：
从概念到现实
课程结合中小学教材，将抽象概念通过实际的3D打印技术打印出实物
（2）：
从学、理解、到应用再创造
同学可以通过概念性实物进行再创造，给模型增加实际功能
（3）：
从积累进阶与提高
建模教程根据同学的学习能力和认知水平进行课程定制
——教学目标（小学生3年级以上）
●通过虚拟建模环境与3D打印实物打印相结合，培养学生的空间想象能力。
●让学生了解基本的3D打印相关知识:
材料成型原理，设备工作原理和简单模型制作。
——课程设计
●3D打印技术原理概论课
●3D建模课
●FDM打印机操作应用课（简单模型前处理）
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