3D打印實訓室方案.doc

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3D打印實訓室 1.1 建設背景 《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》明確指出“組織實施學校增材制造（3D打?。┘夹g普及工程。在學校配置增材制造設備及教學軟件，開設增材制造知識的教育培訓課程，培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計的興趣、愛好、意識，在具備條件的企業(yè)設立增材制造實習基地，鼓勵開展教學實踐。” 1.1.1 社會發(fā)展需求 目前，3D打印技術正在引導著第四次工業(yè)革命，世界各個國家都已展開戰(zhàn)略性的方針發(fā)展該項技術。3D打印技術的發(fā)展依賴大量的準也技術人才，而人才的培養(yǎng)要從小開始，從基礎教育開始奠定3D打印的基石。在中小學開設3D 打印創(chuàng)客教育，從小開始著眼學生的創(chuàng)新、創(chuàng)造思維能力，讓3D打印技術滲透到生活的方方面面，有助于學生綜合素質能力的提升和發(fā)展，為學生的未來成長發(fā)揮有利作用。 為了能夠在人才培養(yǎng)上搶占先機，美國在幾年前就開始重視3D打印教育，把3D打印植入中小學教育體系。在中國，2015年2月11日，工信部、發(fā)改委、財政部三部門聯(lián)合《國家增材制造產業(yè)反戰(zhàn)計劃（2015-2016年）》，明確指出：組織實施學校增材制造（即3D打?。┘夹g普及工程。在學校配置增材制造設備及教學軟件，開設增材制造知識的教育培訓課程，培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計的興趣、愛好、意識，在具備條件的企業(yè)設立增材制造實習基地，鼓勵開展教學實踐。 1.1.2 國內市場PEST分析 通過PEST（P:政治、E:經濟、S:社會、T：技術）分析法可以看出，從近年來國家相繼出臺扶持政策，正處于利好局面。2016年，中國國內3D打印已經進入啟動期。 P（politics）國家政策保障: ①2013年，科技部《國家高技術研究反戰(zhàn)計劃（863計劃）、國家科技支撐計劃制造領域2014年度備選項目征集指南》中3D打印產業(yè)首次入選。 ②2015年，工信部正式發(fā)布《國家增材制造產業(yè)反戰(zhàn)推進計（2015-2016）》，從國家戰(zhàn)略高度提出3D的發(fā)展方向和目標。 ③2015年5月19日，中國國務院印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略。 E(economy)宏觀經濟促進: ①中國經濟保持發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)人均收入水平提高，用戶對個性化產品的消費欲望逐漸加強。 ②中國龐大的資本市場為3D打印產業(yè)提供有利保障，2014年以來，相關產業(yè)企業(yè)融資近資本10筆。資本市場的持續(xù)關注和運作將推動3D 打印產業(yè)的快速發(fā)展。 S（society）社會環(huán)境推動： 中國是工業(yè)制造大國，但傳統(tǒng)流水線、自動化作業(yè)方式無法滿足個性化定制需求，3D打印在固件穩(wěn)定性、多樣化、小批量生產具備較強優(yōu)勢，是輔助只能制造的重要手段之一。 T（technology）技術發(fā)展支撐： ①國家計算機輔助設計（CAD）、切片工具等軟件系統(tǒng)逐漸成熟。 ②物聯(lián)網、大數據、云計算等技術的卡快速發(fā)展，推動各行業(yè)提供個性化產品及服務，同時VR/AR、3D技術的逐漸成熟為3D打印市場的個性化發(fā)展奠定基礎。 綜上所述，國家在政治、經濟、社會、技術等四大方方面推動3D技術的使用，而我們久巨教育3D教育，作為一家致力于“科技+教育、企業(yè)+教學”的高新企業(yè)，我們給教育應用創(chuàng)新提供了技術支撐，提供了新環(huán)境、新平臺、新資源、新工具和新范式。結合久巨教育3D教育的課程教材，教學資源建設及3D掃描、3D打印設備，給學校打造一個全新的教育生態(tài)系統(tǒng)。 那么久巨教育3D為了實現構建教育生態(tài)系統(tǒng)，會從理論與實踐兩個層面突破。其中理論層面，3D技術教育創(chuàng)新應用涉及情境化學習、“做中學”和基于創(chuàng)造的學習等多個方面理論支持，需要進行系統(tǒng)性研究，構建其支持的理論基礎。在實踐層面，深入探索資源、媒體和產品的設計、開發(fā)、運用、管理和評價整個過程。從3D技術教育應用的生態(tài)發(fā)展、融合驅動和產業(yè)推進等三個層面進行理論與實踐的探索。 生態(tài)發(fā)展：3D技術包含多樣的技術，在不同場景和情境下使用（如個人環(huán)境、班級環(huán)境、學校環(huán)境），應用于基礎教育、高等教育、職業(yè)教育、成人教育以及終身教育，構建一個基于3D技術應用的教育生態(tài)系統(tǒng)。 融合驅動：虛實結合與融合，將3D顯示技術和3D虛擬現實技術的桌面顯示技術與3D打印的桌面制造技術有效融合，進行有效集成創(chuàng)新，如將3D技術應用于STEAM中，創(chuàng)建新的教育環(huán)境。同時，將3D技術與教育教學融合，開發(fā)3D新資源，研發(fā)3D新工具，構建3D應用服務平臺，有效融入學科教學之中。 產業(yè)推進：產學協(xié)同，產學研一體化協(xié)作，制定3D技術標準與應用規(guī)范，按照市場規(guī)范，采用第三方服務方式，為教育提供符合教育需求的3D新資源、新工具、新平臺和優(yōu)質服務。 1.2 建設目標 久巨教育3D 教育一直秉承“科技+教育、企業(yè)+教學”的產品服務設計理念，基于此思路，久巨教育3D 教育結合國內外先進的創(chuàng)新能力培養(yǎng)理念，提出了久巨教育3D 打印創(chuàng)新教室建設綜合解決方案，通過建設以培養(yǎng)中小學生創(chuàng)新能力為目標的課程體系，開發(fā)配套課程教材，教學資源建設及3D打印創(chuàng)新教室，從而達到以下建設目標： 1、邊做邊學，孩子們的工程學。讓學校成為學校工廠，幫助教師創(chuàng)造集設計和3D打印于一體的課程，以傳授核心教學和科學概念的課程。該課程是為了創(chuàng)造兒童工程師，激發(fā)年輕人對前沿技術、科學、數學尤其是工程和設計的興趣。 2、讓學生們感覺“學習是令人愉快的”?！袄碚摰谝弧钡慕虒W方式不是每個人都擅長的，一些學生在沒有看到或者觸摸到實物的情況下，很難掌握抽象概念。對于所有學生而言，無論吸收新知識的程度如何，在物理媒介里面重新制定的學習課程可以鞏固他們所學的知識。最重要的是，許多學生喜歡動手學習。 3、達到“考試分數和動手能力”雙贏?！罢n本通”的筆試分數并不能代表學生的實際動手能力，并不能代表學生之間的協(xié)作能力。學生是不同的個體，不同的學生喜歡不同的事情，甚至每個學生學習愛好的轉移也依賴于科目和新知識的復雜性。 4、讓學生不再遺忘。讓學生把數字化設計轉化為實際物理對象的最強大的方面是：加強抽象概念轉化為不同的媒介。 1.3 建設內容 縱觀計算機與信息技術的發(fā)展，從單一屏幕界面的顯示輸出到多終端顯示，打印輸出從平面走向桌面，從二維紙質打印走向立體實物打印即桌面制造，并提供多材料、多領域、多類型的終端顯示和打印輸出。3D技術已成為桌面技術，為教育提供了新的創(chuàng)新技術，為教育應用創(chuàng)新提供了機會——新資源、新工具、新環(huán)境、新平臺和新范式。 3D教育應用創(chuàng)新體系  1.3.1 課程規(guī)劃 3D技術進校園----3D技術創(chuàng)新實驗室建設，首先完成教學必須有完整的課程體系，久巨教育展示課程的整體規(guī)劃，遵循以下幾點： 實施階段 內容安排 內容描述 虛擬維度 第一階段 案例學習 通過例子，掌握軟件工具，初步形成空間思維 虛擬模仿 第二階段 拍照創(chuàng)建 通過拍照實物照片，創(chuàng)建虛擬模型 從實體（二維）到虛擬 第三階段 實物構建 通過觀察小型實物，構建虛擬模型 從實體（三維）到虛擬 第四階段 想象搭建 主題引導，學生搭建內心所想物體 從想象到虛擬 第五階段 虛擬創(chuàng)造 通過想象，虛擬搭建，3D打印，創(chuàng)造心中所想 從想象，虛擬到現實創(chuàng)造 1.3.2 教室規(guī)劃 本3D創(chuàng)新實驗室主要是用于3D打印創(chuàng)意教育課程的使用，也可以作為學生進行勞動技術教育、技能訓練、科技小制作、通用技術課程教學和探索實踐活動的場所，是落實素質教育，勞動培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識、規(guī)劃能力和動手實踐能力的基地，最終形成一個匯聚創(chuàng)意的場所，一個讓想法變成現實的“夢想實驗室”建設要求如下: ⑴ 使用面積：場地面積大約80-100平方，或一間普通教室。 ⑵ 創(chuàng)新教室配備桌面3D掃描儀、打印機、電腦，以六人一組為單位學習3D掃描、3D打印知識以及制圖操作，然后進行打印，方便學習過程中的分享和討論，便于靈感的碰撞，提升創(chuàng)新創(chuàng)造能力； ⑶ 每個教室配備3臺彩色3D打印機，每組配1臺普通打印機，可以滿足學生創(chuàng)新出的物件直接打印以及部分特殊需求； ⑷ 桌面掃描儀老師配備1臺、學生每兩組配備1臺，滿足教師更好的教學，讓學生親身體驗和學習3D掃描的各個階段。同時可用于學生的各種小制作結構數據化，比賽演示產品易損元件的數據化，方便進行二次設計和修改。 ⑸ 使用3D打印機及時進行打印，更好的發(fā)揮學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，非常適合學生進行興趣愛好的培養(yǎng)，新奇物品的制作； ⑹ 在教室前端布置有玻璃柜展示，展示學生的創(chuàng)意成果，激發(fā)學生的自豪感； ⑺ 教室四周墻上布置文化展板，展示3D打印的發(fā)展歷史、高精尖技術、各行業(yè)應用等等；后期處理工藝的工作臺主要用于3D 打印產品不可避免的支撐、元件組裝、上色等操作，便于學生將3D打印的產品進一步完善和美化； ⑻ 教師基本要求：（1）具備CAD、UG、proe或solidwork等基礎知識；（2）應具備藝術設計或美術設計等基礎知識；（3）具備機械制圖、計算機操作、機械制造工藝學等基礎知識；（4）人員需求：1人。 該建設方案本著節(jié)省教室資源的前提下，盡量滿足通用技術各學科的教學,下圖為設計圖，具體尺寸和設計平面圖可根據學校實際情況調整。 專業(yè)級教室案例平面圖 專業(yè)級教室案例效果圖  1.3.3 功能區(qū)說明 項目 功能介紹 優(yōu)秀作品展示區(qū) 主要用于展示各種3D打印模型，配展示臺和展示柜兩種、展示柜主要是各種小型的3D打印模型和需要保護的3D模型，展示臺的作品主要是和學生互動 另外展示區(qū)也陳列一些外來的模型作品，用于開拓學生眼界，啟發(fā)學生創(chuàng)新靈感 教學區(qū) 主要用于教師上課，學生集中聽課的區(qū)域 人體掃描區(qū) 主要用于人體掃描，進行相關創(chuàng)作 投影演示區(qū) 用于學生針對創(chuàng)作產品進行解說，老師針對教學產品進行解說 打印耗材展示區(qū) 1、主要是保管各種耗材（如：PLA、柔性、云泥-可塑形溫變材料） 2、少量精密易損儀器 3、各種輔助工具 3D教育應用效果圖 1.4 配置列表（25人/班） 序號 項目名稱 規(guī)格、技術參數 數量 單位 三維掃描設備及配套 1 人體彩色掃描儀 3D PLUS 人體掃描儀 1 臺 2 桌面彩色掃描儀 3D PLUS桌面型彩色掃描儀 2 臺 3 配套掃描軟件 Full body Scanning System(配套人體掃描儀) 3 套 3D Scanner 掃描軟件（配套桌面掃描儀） 4 配套電腦 人體掃描儀配套電腦：Intel Core i7,8G DDR3,GT*760 2G,Seagate 1TB,24寸液晶顯示屏 1 臺 桌面掃描儀配套電腦：Intel Core i7,16G DDR3,GT*760 2G,Seagate 1TB,24寸液晶顯示屏 2 3D打印設備及配套 1 桌面型3D打印機 FDM 5 臺 2 3D打印機耗材 打印材料 丙烯酸酯光敏樹脂 （液體光敏樹脂） 10 卷 3 配套打印軟件 配套軟件；打印機切片軟件 26 套 4 實驗室工具包 每臺打印機一套 5 套 5 三維設計軟件 123Design 軟件 26 套 6 教師筆記本電腦 I7-6500 8G1T+120G Win10 1 臺 7 學生臺式電腦 一體電腦i5-4460T 8G 1T 2G 25 臺 8 教師培訓服務包 培訓、教案、軟硬件操作、教學案例、課程設置等方面。 2 套 9 學生課程包 詳見4.2.1課程設計 25 套 基礎設施 1 學生凳 以實際需求確定 25 張 2 學生設計桌 以實際需求確定 5 張 3 展示柜&儲物柜 以實際需求確定 4 工具柜 以實際需求確定 5 儀器柜 以實際需求確定 6 教師工作臺 以實際需求確定 1 張 7 無線路由器 1 個 8 簡易急救箱 1 個 9 滅火器 2 個 10 教室裝修 結合學校校園文化設計 1 項