最新爱用中小学3D打印创新实验室方案资料.docx
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最新爱用中小学3D打印创新实验室方案资料
中小学3D打印创新实验室
建设框架方案
宁波爱用机械科技有限公司
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
主要培训内容……………………………………………
6
七
实验室内部区域划分……………………………………
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,室内避免直射阳光,主要采光面应位于学生座位的左侧。
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:
室内温度应在4℃至30℃之间。
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;按规范敷设强、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:
按有关技术规范敷设强、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、主要培训内容:
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、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
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
TheYing樺彇FeiHun粺8
The鐮saves崯书写板
通用规格
块
The鍑HongChuai鍖?
TheQi濈◣Luх墿9
TheZhu涘簲鐗╂祦教师台
通用规格
TheCongplay珛鍦plankburnt鏉?
张
The鍙戣ChuaiCongplank綍10
The鏃犳澘Luтjoys多媒体教学设备
TheNing傚満鏇savesthe湁鏁堢巼LCD投影机+投影幕布等
TheXif敹Luф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、应用范围
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,锻炼省内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内部元素联系、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打印世界五大洲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范围,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)
课程内容模块:
课程:
FDM打印机操作应用
教学目标:
认识打印机的操作维护,掌握将模型打印成实物的技能.
教学设备:
电脑、打印机
课程内容:
●打印学生在建模课自己学习制作的模型,打印数学、物理课应用教案,打印自己设计创造的模型
课程:
3D打印技术原理概论
教学目标:
对3D打印技术有个基本的概念和认知
教学设备:
标准化课堂
3D打印是直接从数字模型通过材料的堆积来生产三维实体的技术,即增材制造。
传统的制造为减材制造。
增材制造举例,蜡笔在纸张上反复涂会产生厚度和形状/纸张通过叠加产生厚度/堆沙子等。
减材制造举例,蜡笔通过卷笔刀或者美工刀切割/纸张裁剪出形状
3D打印技术原理:
●3D打印机工艺介绍
●耗材介绍
●建模软件介绍
课程:
3D建模
教学目标:
培养空间想象能力与创造力,掌握基本的Rhino建模技能
建模软件:
Rhino
教学设备:
电脑
课程形式:
向学生展示一个用FDM打印机打印的实物模型。
学生根据这个模型来学习视频教程,一节课结束学生可以通过Rhino建立自己的模型,并通过使用公司的3D打印机打印实物。
教学模型选取条件:
1.模型打印时间控制在45/90分钟以内
2.模型可以成功使用打印机打印
3.模型的选取满足小学生的认知与兴趣
4.模型的复杂度满足小学生的学习能力
5.模型的复杂度随着教学过程的推进有个逐步的积累
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