3D打印實(shí)訓(xùn)室方案.doc

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3D打印實(shí)訓(xùn)室 1.1 建設(shè)背景 《國(guó)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?。┘夹g(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(ài)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(guó)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)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(lái)成長(zhǎng)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(guó)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(guó)，2015年2月11日，工信部、發(fā)改委、財(cái)政部三部門聯(lián)合《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)反戰(zhàn)計(jì)劃（2015-2016年）》，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(ài)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)PEST分析 通過(guò)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(lái)國(guó)家相繼出臺(tái)扶持政策，正處于利好局面。2016年，中國(guó)國(guó)內(nèi)3D打印已經(jīng)進(jìn)入啟動(dòng)期。 P（politics）國(guó)家政策保障: ①2013年，科技部《國(guó)家高技術(shù)研究反戰(zhàn)計(jì)劃（863計(jì)劃）、國(guó)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(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)反戰(zhàn)推進(jìn)計(jì)（2015-2016）》，從國(guó)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(guó)國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。 E(economy)宏觀經(jīng)濟(jì)促進(jìn): ①中國(guó)經(jīng)濟(jì)保持發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)人均收入水平提高，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(guó)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(lái)，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(guó)是工業(yè)制造大國(guó)，但傳統(tǒng)流水線、自動(dòng)化作業(yè)方式無(wú)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（technology）技術(shù)發(fā)展支撐： ①國(guó)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(guó)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、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(guò)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(guó)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(guò)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(jué)“學(xué)習(xí)是令人愉快的”。“理論第一”的教學(xué)方式不是每個(gè)人都擅長(zhǎng)的，一些學(xué)生在沒(méi)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(wú)論吸收新知識(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。“課本通”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(ài)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 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(guò)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(guò)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(guò)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 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(guò)想象，虛擬搭建，3D打印，創(chuàng)造心中所想 從想象，虛擬到現(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: 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(guò)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?jī)山M配備1臺(tái)，滿足教師更好的教學(xué)，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(ài)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、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。 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(shuō)明 項(xiàng)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(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)的作品主要是和學(xué)生互動(dòng) 另外展示區(qū)也陳列一些外來(lái)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(shuō)，老師針對(duì)教學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行解說(shuō) 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(yīng)用效果圖 1.4 配置列表（25人/班） 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 規(guī)格、技術(shù)參數(shù) 數(shù)量 單位 三維掃描設(shè)備及配套 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) 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(tái) 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(shè)備及配套 1 桌面型3D打印機(jī) FDM 5 臺(tái) 2 3D打印機(jī)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(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) 8 教師培訓(xùn)服務(wù)包 培訓(xùn)、教案、軟硬件操作、教學(xué)案例、課程設(shè)置等方面。 2 套 9 學(xué)生課程包 詳見4.2.1課程設(shè)計(jì) 25 套 基礎(chǔ)設(shè)施 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 5 儀器柜 以實(shí)際需求確定 6 教師工作臺(tái) 以實(shí)際需求確定 1 張 7 無(wú)線路由器 1 個(gè) 8 簡(jiǎn)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)