3D打印實訓(xùn)室方案

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1、 3D 打印實訓(xùn)室 1.1 建設(shè)背景 《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃 (2015-2016 年)》明確指出“組織實施學(xué)校 增材制造（ 3D 打印）技術(shù)普及工程。在學(xué)校配置增材制造設(shè)備及教學(xué)軟件，開 設(shè)增材制造知識的教育培訓(xùn)課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的興趣、愛好、意識，在具 備條件的企業(yè)設(shè)立增材制造實習(xí)基地，鼓勵開展教學(xué)實踐。 ” 1.1.1 社會發(fā)展需求 目前， 3D 打印技術(shù)正在引導(dǎo)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(shù)。 3D 打印技術(shù)

2、的發(fā)展依賴大量的準(zhǔn)也技術(shù)人才，而人 才的培養(yǎng)要從小開始，從基礎(chǔ)教育開始奠定 3D 打印的基石。在中小學(xué)開設(shè) 3D 打 印創(chuàng)客教育，從小開始著眼學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造思維能力，讓 3D 打印技術(shù)滲透到 生活的方方面面， 有助于學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升和發(fā)展， 為學(xué)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(xué)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(chǎn)業(yè)反戰(zhàn)計劃（ 2015-2016 年）》，

3、明確指出：組織實施學(xué)校增材制造（即 3D 打印）技術(shù)普及工程。在學(xué)校配置增材制造設(shè)備及教學(xué)軟件， 開設(shè)增材制造知識的教育培訓(xùn)課程， 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的興趣、 愛 好、意識，在具備條件的企業(yè)設(shè)立增材制造實習(xí)基地，鼓勵開展教學(xué)實踐。 1.1.2 國內(nèi)市場 PEST 分析 通過 PEST （ P:政治、 E:經(jīng)濟、 S:社會、 T：技術(shù)）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(nèi) 3D 打印已 經(jīng)進入啟動期。 P（politics ） 國家政策保障 :

4、 ①2013 年，科技部《國家高技術(shù)研究反戰(zhàn)計劃（ 863 計劃）、國家科技支撐 計劃制造領(lǐng)域 2014 年度備選項目征集指南》中 3D 打印產(chǎn)業(yè)首次入選。 ②2015 年，工信部正式發(fā)布《國家增材制造產(chǎn)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(biāo)。 ③2015 年 5 月 19 日，中國國務(wù)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(jīng)濟促進 : ①中國經(jīng)濟保持發(fā)展迅速， 城鎮(zhèn)人均收

5、入水平提高， 用戶對個性化產(chǎn)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(chǎn)業(yè)提供有利保障， 2014 年以來，相關(guān) 產(chǎn)業(yè)企業(yè)融資近資本 10 筆。資本市場的持續(xù)關(guān)注和運作將推動 3D 打印產(chǎn)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(chǎn)具備較強優(yōu)勢，是輔助只能 制造的重要手段之一。 T（tech

6、nology ） 技術(shù)發(fā)展支撐： ①國家計算機輔助設(shè)計（ CAD ）、切片工具等軟件系統(tǒng)逐漸成熟。 ②物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的卡快速發(fā)展， 推動各行業(yè)提供個性化產(chǎn) 品及服務(wù)，同時 VR/AR 、3D 技術(shù)的逐漸成熟為 3D 打印市場的個性化發(fā)展奠定 基礎(chǔ)。 綜上所述，國家在政治、經(jīng)濟、社會、技術(shù)等四大方方面推動 3D 技術(shù)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(xué)”的高新 企業(yè)，我們給教育應(yīng)用創(chuàng)新提供了技術(shù)支撐，提供了新環(huán)境、新平臺、新資源、

7、 新工具和新范式。 結(jié)合久巨教育 3D 教育的課程教材， 教學(xué)資源建設(shè)及 3D 掃描、 3D 打印設(shè)備，給學(xué)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(xiàn)構(gòu)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(shù)教育創(chuàng)新應(yīng)用涉及情境化學(xué)習(xí)、 “做中學(xué)”和基于創(chuàng)造 的學(xué)習(xí)等多個方面理論支持， 需要進行系統(tǒng)性研究， 構(gòu)建其支持的理論基礎(chǔ)。 在 實踐層面，深入探索資源、媒體和產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、運用、管理和評價整個過 程。從 3D 技術(shù)教育應(yīng)用的生態(tài)發(fā)展、融合驅(qū)動和產(chǎn)業(yè)推進等三個層面進行

8、理論 與實踐的探索。 生態(tài)發(fā)展： 3D 技術(shù)包含多樣的技術(shù)，在不同場景和情境下使用（如個人環(huán) 境、班級環(huán)境、學(xué)校環(huán)境） ，應(yīng)用于基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育、成人教育 以及終身教育，構(gòu)建一個基于 3D 技術(shù)應(yīng)用的教育生態(tài)系統(tǒng)。 融合驅(qū)動：虛實結(jié)合與融合，將 3D 顯示技術(shù)和 3D 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的桌面顯 示技術(shù)與 3D 打印的桌面制造技術(shù)有效融合，進行有效集成創(chuàng)新，如將 3D 技術(shù) 應(yīng)用于 STEAM 中，創(chuàng)建新的教育環(huán)境。同時，將 3D 技術(shù)與教育教學(xué)融合，開 發(fā) 3D 新資

9、源，研發(fā) 3D 新工具，構(gòu)建 3D 應(yīng)用服務(wù)平臺，有效融入學(xué)科教學(xué)之中。 產(chǎn)業(yè)推進：產(chǎn)學(xué)協(xié)同，產(chǎn)學(xué)研一體化協(xié)作，制定 3D 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用規(guī)范，按照市場規(guī)范，采用第三方服務(wù)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(zhì)服務(wù)。 1.2 建設(shè)目標(biāo) 久巨教育 3D 教育一直秉承“科技+教育、企業(yè) +教學(xué)”的產(chǎn)品服務(wù)設(shè)計理念， 基于此思路，久巨教育 3D 教育結(jié)合國內(nèi)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(shè)綜合解決方案， 通過建設(shè)以培養(yǎng)中小學(xué)生創(chuàng)新能力 為目標(biāo)的課程體

10、系，開發(fā)配套課程教材，教學(xué)資源建設(shè)及 3D 打印創(chuàng)新教室，從 而達到以下建設(shè)目標(biāo)： 1、邊做邊學(xué)，孩子們的工程學(xué)。 讓學(xué)校成為學(xué)校工廠，幫助教師創(chuàng)造集設(shè) 計和 3D 打印于一體的課程，以傳授核心教學(xué)和科學(xué)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(shù)、 科學(xué)、數(shù)學(xué)尤其是工程和設(shè)計的興趣。 2、讓學(xué)生們感覺“學(xué)習(xí)是令人愉快的”?！袄碚摰谝弧钡慕虒W(xué)方式不是每個人都擅 長的，一些學(xué)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(xué)生而言， 無論吸收新知

11、識的程度如何， 在物理媒介里面重新制定的學(xué)習(xí)課 程可以鞏固他們所學(xué)的知識。最重要的是，許多學(xué)生喜歡動手學(xué)習(xí)。 3、達到“考試分?jǐn)?shù)和動手能力”雙贏?！罢n本通”的筆試分?jǐn)?shù)并不能代表學(xué)生的 實際動手能力， 并不能代表學(xué)生之間的協(xié)作能力。 學(xué)生是不同的個體， 不同的學(xué) 生喜歡不同的事情， 甚至每個學(xué)生學(xué)習(xí)愛好的轉(zhuǎn)移也依賴于科目和新知識的復(fù)雜 性。 4、讓學(xué)生不再遺忘。 讓學(xué)生把數(shù)字化設(shè)計轉(zhuǎn)化為實際物理對象的最強大的 方面是：加強抽象概念轉(zhuǎn)化為不同的媒介。 1.3 建設(shè)內(nèi)容

12、 縱觀計算機與信息技術(shù)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(zhì)打印走向立體實物打印即桌面制造， 并提 供多材料、多領(lǐng)域、多類型的終端顯示和打印輸出。 3D 技術(shù)已成為桌面技術(shù)， 為教育提供了新的創(chuàng)新技術(shù)，為教育應(yīng)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

13、 教育應(yīng)用創(chuàng)新體系 1.3.1 課程規(guī)劃 3D 技術(shù)進校園 ----3D 技術(shù)創(chuàng)新實驗室建設(shè)，首先完成教學(xué)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(nèi)容安排 內(nèi)容描述 虛擬維度 第一階段 案例學(xué)習(xí) 通過例子，掌握軟件工具，初步形成空 虛擬模仿 間思維 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(gòu)建 通過觀察小型實物，構(gòu)建虛擬模型 從實體（三 維）到虛擬 第四階段

14、 想象搭建 主題引導(dǎo)，學(xué)生搭建內(nèi)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 從想象，虛擬 心中所想 到現(xiàn)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(xué)生進行勞動技術(shù)教育、 技能訓(xùn)練、 科技小制作、 通用技術(shù)課程教學(xué)和探索實踐活 動的場所，是落實素質(zhì)教育，勞動培養(yǎng)學(xué)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(xiàn)實的“夢 想實驗室”建設(shè)要求如下

15、: 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(xué)習(xí) 3D 掃描、3D 打印知識以及制圖操作， 然后進行打印， 方便學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)生每兩組配備 1 臺，滿足教師更好的教學(xué)，

16、 讓學(xué)生親身體驗和學(xué)習(xí) 3D 掃描的各個階段。 同時可用于學(xué)生的各種小制作結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)化，比賽演示產(chǎn)品易損元件的數(shù)據(jù)化，方便進行二次設(shè)計和修改。 ⑸ 使用 3D 打印機及時進行打印，更好的發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，非常 適合學(xué)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(xué)生的創(chuàng)意成果，激發(fā)學(xué)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(shù)、 各行業(yè)應(yīng)用等等；后期處理工藝的工作臺主要用于 3D 打印產(chǎn)品不可避免的支 撐、

17、元件組裝、上色等操作，便于學(xué)生將 3D 打印的產(chǎn)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(chǔ)知識；（2） 應(yīng)具備藝術(shù)設(shè)計或美術(shù)設(shè)計等基礎(chǔ)知識； （3）具備機械制圖、計算機操作、機械 制造工藝學(xué)等基礎(chǔ)知識； （4）人員需求： 1 人。 該建設(shè)方案本著節(jié)省教室資源的前提下，盡量滿足通用技術(shù)各學(xué)科的教學(xué) , 下圖為設(shè)計圖，具體尺寸和設(shè)計平面圖可根據(jù)學(xué)校實際情況調(diào)整。

18、 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 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 優(yōu)秀作

19、品展 主要是和學(xué)生互動 示區(qū) 另外展示區(qū)也陳列一些外來的模型作品， 用于開拓學(xué)生眼界， 啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新靈感 教學(xué)區(qū) 主要用于教師上課，學(xué)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(guān)創(chuàng)作 投影演示區(qū) 用于學(xué)生針對創(chuàng)作產(chǎn)品進行解說，老師針對教學(xué)產(chǎn)品進行解說 1 、主要是保管各種耗材（如： PLA 、柔性、云泥 -可塑形溫變材料） 打印耗材展 2 、少量精密易損儀器 示區(qū) 3 、各種輔助工具 3D 教育應(yīng)用效果圖 1.4 配置列表（ 25 人/班） 序號 項目名稱

20、 規(guī)格、技術(shù)參數(shù) 數(shù)量 單位 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 Full body Scanning System( 配套人體掃 3 配套掃描軟件 描儀 ) 3 套 三維掃 3D Scanner 掃描軟件 （配套桌面掃描儀） 描設(shè)備 及配套 人體掃描儀配套電腦： Intel Core i7,8G

21、 DDR3,GT*760 2G,Seagate 1TB,24 寸液 1 晶顯示屏 4 配套電腦 臺 桌面掃描儀配套電腦： Intel Core i7,16G DDR3,GT*760 2G,Seagate 1TB,24 寸液 2 晶顯示屏 3D 打印 1桌面型 3D 打印機 FDM 5臺 設(shè)備及 配套 打印材料  丙

22、烯酸酯光敏樹脂  （液體光敏樹 2  3D  打印機耗材  10 卷 脂） 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(shè)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(xué)生臺式電腦 一體電腦 i5-4460T 8G 1T 2G 25 臺 培訓(xùn)、教案、軟硬件操作、教學(xué)案例、課程 8 教師培

23、訓(xùn)服務(wù)包 2 套 設(shè)置等方面。 9 學(xué)生課程包 詳見 4.2.1 課程設(shè)計 25 套 1 學(xué)生凳 以實際需求確定 25 張 2 學(xué)生設(shè)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 基礎(chǔ)設(shè) 5 儀器柜 以實際需求確定 施 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(jié)合學(xué)校校園文化設(shè)計 1 項