3D打印创新综合实验室方案

2019-02-23

一、中小学3D打印创新教育的意义和价值      科技创新教育是使整个教育过程被赋予人类科技创新活动的特征,并以此为教育基础,达到培养科技创新人才和实现以人的全面发展为目的的教育,也被称之为创客教育。      3D打印技术作为一项对传统制造业具有颠覆意义的技术,近年来在世界范围内受到广泛关注,我国政府出台了《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016)》。此计划将3D打印技术发展规划提高到了国家战略发展的高度,不仅强调了3D打印教育的推广和普及,更强调了3D打印技术人才的培养。     近日,教育部印发《普通高中课程方案和语文等学科课程标准(2017年版)》。在教学内容上,修订后课程重视内容的与时俱进。它将党的十八大、十九大提出的重要思想、重要观点、重大判断、重大举措等,结合各学科的性质和特点,与课程内容有机融合。努力呈现政治、经济、文化、科技等发展的新成就、新成果。在信息技术和通用技术课程要求中,学生将学习了解物联网、人工智能、3D打印、机器人等新技术,同时还将培养学生的创客精神和创业能力。  

二、3D打印创新综合实验室的主旨和规划

    本实验室的主旨是培养中小学生的艺术素养(欣赏及制作)、创新思维素养(根据自己对于课本知识的理解进行想象力创新)、基础课程辅助(自制教具体验及文字描述实物复现)、计算机新技术的接触及应用(电教室的新用途,设计软件、三维打印机实际操作)、提供电教室多维用途开发、全新实验室构架、师资培训、课程设计、软硬件更新、3D打印教师资格培训以及证书认证,以及其他配套服务。 3D打印课程培养的是学生的学术思维及能力(并非是3D打印技术),通过对青少年进行3D打印创新意识、技术手段的培养,大大拓宽教师以及学生的视野。很多学生都可以利用3D打印几何自己的创新思维,设计出更好的作品。     3D打印创新综合实验室的规划包括:    (一)历史、生物、地理、化学、物理等课程的一些原理图、模型,都可以用3D打印的技术进行复现,同学还可以根据自己的理解,自己发明或者创造自己认为更加适用的教具,这样可以使学生比较直观地了解自己所学的课程。(比如青蛙解剖模型,学校如果要单独买,可能比较麻烦,但是如果生物课老师有心一些,打印出来一个模型讲解,我想授课效果可能会好一些;)    (二)学生学习三维建模,有很多简单的设计软件可以学习,例如一些列设计软件(例如TinkerCAD),都可以很容易让中小学生上手开始做模型设计,学生设计出来的东西如果能够直接打印出来,对于提高学生的兴趣爱好想必是大有帮助的。    (三)3D打印技术的普及本身。就像上小学、初中学电脑一样,可以开一门非常简单的3D打印课程,介绍3D打印技术本身。针对小孩子,可以选择一些简单的模型作为课程的教具,成型时间都可以控制在半小时左右;
   (四)兴趣小组以及电子制作比赛等。参加比赛用的道具用3D打印出来的和用纸糊出来的是完全不同的两种实现效果,会有太多的想象空间可以供学生发挥,直接呼应了国家对于素质教育的要求。

三、团队核心竞争力

1、教育部快速成形制造技术工程研究中心

教育部快速成形制造技术工程研究中心于2000年6月由国家教育部批准成立,其宗旨为促进激光快速成形制造技术(RP&M)的开发、产业化及工程化应用。中心依托西安交通大学机械制造重点学科,拥有从事机械、控制、材料、计算机及网络、光学、生物等多学科交叉的高层次人才。 中心所开发的激光快速成型制造技术成果处于国内领先、国际先进,已参与起草和制定多项相关的国家快速成形的相关标准,在快速原型技术领域发表多篇高水平论文,申请专利16项,注册软件著作权6项,制定行业标准1项。 中心近年来承担包括863计划和国家自然科学基金、国家科技支撑计划等在内的各类国家和省部级科研项目数十项,同时向各地企业开展服务和项目合作,解决企业在生产实际中遇到的技术难题。中心上述研究成果均已产业化,并已在全国各地推广,并已在各地合作建立了多家培训机构,培养了一批行业人才,有力推动了行业发展。 教育部快速制造国家工程研究中心旗下高端3D打印中小学教育品牌,其整合美国STEM教育资源,引进Autodesk的资深3D软件研发团队,联合国内普教行业专家,为学院孩子打造国际化的3D打印课程体系及官方赛事平台,培养未来全球所需要的创新精英。公司属于西安交通大学与国家增材制造创新中心孵化企业。拥有十多年的3D打印与3D软硬件行业经验,具备业内一流核心3D软件课程开发能力与硬件研发生产能力。公司股东之一是享誉国内的“3D打印之父”卢秉恒院士。
  截止至2017年已完成包括《走进3D打印》、《简简单单看3D》、《神奇巧手做世界》、《脑洞大开新创意》、《汽车总动员》5本创新综合教育教材的研发,包括配套的设备、软件、教具尤其配套图形化编程软件的再开发,实现了在不同硬件平台的兼容,从而为3D打印普及化教育发展提供了更好的载体。现阶段启卓创新面向全国市场开放加盟,主要输出整体化教案、课件、师资培训及相关运营支持服务。 

四、3D打印创新综合实验室建设环境要求

本实验室和各学校的电教室可通用,本着节省资源,合理利用现有资源的原则。所以,建议若已经兴建过电教室的学校,可在电教室的基础上进行加工,若满足一下条件可直接开课,不需要重新建造。 1、使用面积:60-100 2、实验室位置:实验室应保证最佳建筑朝向,室内避免直接阳光照射,主要采光面应位于学生作为左侧。 3、环保:教室内部装饰应选用环保型材料,室内环境噪声应低于55分贝,金属制品和木制品制作实验室可高玉此标准。新建、改建、扩建实验室及附属用房时,甲醛、笨、氯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的多余垃圾的实验室,要配置足够的垃圾桶,垃圾应分类收集。 4、温度:室内可安装空调,温度宜控制在16-28℃。3D打印实验室应保持室内温度恒定。 5、供电:用电负荷应留有余地,以满足增加的现代化教学设备的需要;按规范敷设强、弱电,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,按有关技术规范敷设强、弱电线。强电电源插座与照明电应分路设计、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,在合适的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。

五、3D打印创新综合实验布局方案




  3D打印创客综合实验室内部区域划分         1、教学区:主要进行日常教学与实践活动
        2、陈列区:主要展示工作室作品         3、科普区:主要以墙面展板为主 百度文库免费下载
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