3D打印實(shí)訓(xùn)室方案

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1、 3D 打印實(shí)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(jìn)計(jì)劃 (2015-2016 年)》明確指出“組織實(shí)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(shí)的教育培訓(xùn)課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣、愛好、意識(shí)，在具 備條件的企業(yè)設(shè)立增材制造實(shí)習(xí)基地，鼓勵(lì)開展教學(xué)實(shí)踐。 ” 1.1.1 社會(huì)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(gè)國家都已展開戰(zhàn) 略性的方針發(fā)展該項(xiàng)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(jī)，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(cái)政部三部門聯(lián)合《國家增材制造產(chǎn)業(yè)反戰(zhàn)計(jì)劃（ 2015-2016 年）》，

3、明確指出：組織實(shí)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(shí)的教育培訓(xùn)課程， 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣、 愛 好、意識(shí)，在具備條件的企業(yè)設(shè)立增材制造實(shí)習(xí)基地，鼓勵(lì)開展教學(xué)實(shí)踐。 1.1.2 國內(nèi)市場(chǎng) PEST 分析 通過 PEST （ P:政治、 E:經(jīng)濟(jì)、 S:社會(huì)、 T：技術(shù)）分析法可以看出，從近 年來國家相繼出臺(tái)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(jìn)入啟動(dòng)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(jì)劃（ 863 計(jì)劃）、國家科技支撐 計(jì)劃制造領(lǐng)域 2014 年度備選項(xiàng)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(jìn)計(jì) （ 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(jìn) 實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略。 E(economy) 宏觀經(jīng)濟(jì)促進(jìn) : ①中國經(jīng)濟(jì)保持發(fā)展迅速， 城鎮(zhèn)人均收

5、入水平提高， 用戶對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的消 費(fèi)欲望逐漸加強(qiáng)。 ②中國龐大的資本市場(chǎng)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(chǎng)的持續(xù)關(guān)注和運(yùn)作將推動(dòng) 3D 打印產(chǎn)業(yè)的 快速發(fā)展。 S（society ） 社會(huì)環(huán)境推動(dòng)： 中國是工業(yè)制造大國， 但傳統(tǒng)流水線、 自動(dòng)化作業(yè)方式無法滿足個(gè)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(qiáng)優(yōu)勢(shì)，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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ 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(jì)算等技術(shù)的卡快速發(fā)展， 推動(dòng)各行業(yè)提供個(gè)性化產(chǎn) 品及服務(wù)，同時(shí) VR/AR 、3D 技術(shù)的逐漸成熟為 3D 打印市場(chǎng)的個(gè)性化發(fā)展奠定 基礎(chǔ)。 綜上所述，國家在政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)等四大方方面推動(dòng) 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(tái)、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(gè)全新的教育生態(tài)系統(tǒng)。 那么久巨教育 3D 為了實(shí)現(xiàn)構(gòu)建教育生態(tài)系統(tǒng)， 會(huì)從理論與實(shí)踐兩個(gè)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(gè)方面理論支持， 需要進(jìn)行系統(tǒng)性研究， 構(gòu)建其支持的理論基礎(chǔ)。 在 實(shí)踐層面，深入探索資源、媒體和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、運(yùn)用、管理和評(píng)價(jià)整個(gè)過 程。從 3D 技術(shù)教育應(yīng)用的生態(tài)發(fā)展、融合驅(qū)動(dòng)和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)等三個(gè)層面進(jìn)行

8、理論 與實(shí)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(chǎng)景和情境下使用（如個(gè)人環(huán) 境、班級(jí)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(gè)基于 3D 技術(shù)應(yīng)用的教育生態(tài)系統(tǒng)。 融合驅(qū)動(dòng)：虛實(shí)結(jié)合與融合，將 3D 顯示技術(shù)和 3D 虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)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(shí)，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(tái)，有效融入學(xué)科教學(xué)之中。 產(chǎn)業(yè)推進(jìn)：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(chǎng)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(tái)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(jì)理念， 基于此思路，久巨教育 3D 教育結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)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(dá)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(jì)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(duì)前沿技術(shù)、 科學(xué)、數(shù)學(xué)尤其是工程和設(shè)計(jì)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(gè)人都擅 長的，一些學(xué)生在沒有看到或者觸摸到實(shí)物的情況下， 很難掌握抽象概念。 對(duì)于 所有學(xué)生而言， 無論吸收新知

11、識(shí)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(shí)。最重要的是，許多學(xué)生喜歡動(dòng)手學(xué)習(xí)。 3、達(dá)到“考試分?jǐn)?shù)和動(dòng)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(shí)際動(dòng)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(gè)體， 不同的學(xué) 生喜歡不同的事情， 甚至每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)愛好的轉(zhuǎn)移也依賴于科目和新知識(shí)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(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際物理對(duì)象的最強(qiáng)大的 方面是：加強(qiáng)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(jì)算機(jī)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(shí)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(jī)會(huì)——新資源、新工具、 新環(huán)境、新平臺(tái)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(jìn)校園 ----3D 技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(diǎn)： 實(shí)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(shí)物照片，創(chuàng)建虛擬模型 從實(shí)體（二 維）到虛擬 第三階段 實(shí)物構(gòu)建 通過觀察小型實(shí)物，構(gòu)建虛擬模型 從實(shí)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(shí)創(chuàng)造 1.3.2 教室規(guī)劃 本 3D 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(jìn)行勞動(dòng)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(shí)踐活 動(dòng)的場(chǎng)所，是落實(shí)素質(zhì)教育，勞動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)、規(guī)劃能力和動(dòng) 手實(shí)踐能力的基地，最終形成一個(gè)匯聚創(chuàng)意的場(chǎng)所，一個(gè)讓想法變成現(xiàn)實(shí)的“夢(mèng) 想實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)要求如下

15、: ⑴ 使用面積：場(chǎng)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(jī)、電腦，以六人一組為單位學(xué)習(xí) 3D 掃描、3D 打印知識(shí)以及制圖操作， 然后進(jìn)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(gè)教室配備 3 臺(tái)彩色 3D 打印機(jī)，每組配 1 臺(tái)普通打印機(jī)，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(tái)、學(xué)生每兩組配備 1 臺(tái)，滿足教師更好的教學(xué)，

16、 讓學(xué)生親身體驗(yàn)和學(xué)習(xí) 3D 掃描的各個(gè)階段。 同時(shí)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(jìn)行二次設(shè)計(jì)和修改。 ⑸ 使用 3D 打印機(jī)及時(shí)進(jìn)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(jìn)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(tái)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(jìn)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(shí)；（2） 應(yīng)具備藝術(shù)設(shè)計(jì)或美術(shù)設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)； （3）具備機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)操作、機(jī)械 制造工藝學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)； （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(jì)圖，具體尺寸和設(shè)計(jì)平面圖可根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況調(diào)整。

18、 專業(yè)級(jí)教室案例平面圖 專業(yè)級(jí)教室案例效果圖 1.3.3 功能區(qū)說明 項(xiàng)目 功能介紹 主要用于展示各種 3D 打印模型，配展示臺(tái)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(hù)的 3D 模型，展示臺(tái)的作品 優(yōu)秀作

19、品展 主要是和學(xué)生互動(dòng) 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(jìn)行相關(guān)創(chuàng)作 投影演示區(qū) 用于學(xué)生針對(duì)創(chuàng)作產(chǎn)品進(jìn)行解說，老師針對(duì)教學(xué)產(chǎn)品進(jìn)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(hào) 項(xiàng)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(tái) 2 桌面彩色掃描儀 3D PLUS 桌面型彩色掃描儀 2 臺(tái) 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(tái) 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(jī) FDM 5臺(tái) 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(jī)耗材  10 卷 脂） 3 配套打印軟件 配套軟件；打印機(jī)切片軟件 26 套 4 實(shí)驗(yàn)室工具包 每臺(tái)打印機(jī)一套 5 套 5 三維設(shè)計(jì)軟件 123Design 軟件 26 套 6教師筆記本電腦I7-6500 8G1T+120G Win10 1臺(tái) 7 學(xué)生臺(tái)式電腦 一體電腦 i5-4460T 8G 1T 2G 25 臺(tái) 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(jì) 25 套 1 學(xué)生凳 以實(shí)際需求確定 25 張 2 學(xué)生設(shè)計(jì)桌 以實(shí)際需求確定 5 張 3 展示柜 & 儲(chǔ)物柜 以實(shí)際需求確定 4 工具柜 以實(shí)際需求確定 基礎(chǔ)設(shè) 5 儀器柜 以實(shí)際需求確定 施 6 教師工作臺(tái) 以實(shí)際需求確定 1 張 7無線路由器 1個(gè) 8簡易急救箱 1個(gè) 9 滅火器 2 個(gè) 10 教室裝修 結(jié)合學(xué)校校園文化設(shè)計(jì) 1 項(xiàng)