3D打印实训室方案

3D打印实训室1.1建设背景《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》明确指出“组织实施学校增材制造（3D打印）技术普及工程。在学校配置增材制造设备及教学软件，开设增材制造知识的教育培训课程，培养学生创新设计的兴趣、爱好、意识，在具备条件的企业设立增材制造实习基地，鼓励开展教学实践。”1.1.1社会发展需求目前，3D打印技术正在引导着第四次工业革命，世界各个国家都已展开战略性的方针发展该项技术。3D打印技术的发展依赖大量的准也技术人才，而人才的培养要从小开始，从基础教育开始奠定3D打印的基石。在中小学开设3D打印创客教育，从小开始着眼学生的创新、创造思维能力，让3D打印技术渗透到生活的方方面面，有助于学生综合素质能力的提升和发展，为学生的未来成长发挥有利作用。为了能够在人才培养上抢占先机，美国在几年前就开始重视3D打印教育，把3D打印植入中小学教育体系。在中国，2015年2月11日，工信部、发改委、财政部三部门联合《国家增材制造产业反战计划（2015-2016年）》，明确指出：组织实施学校增材制造（即3D打印）技术普及工程。在学校配置增材制造设备及教学软件，开设增材制造知识的教育培训课程，培养学生创新设计的兴趣、爱好、意识，在具备条件的企业设立增材制造实习基地，鼓励开展教学实践。1.1.2国内市场PEST分析通过PEST（P:政治、E:经济、S:社会、T：技术）分析法可以看出，从近年来国家相继出台扶持政策，正处于利好局面。2016年，中国国内3D打印已经进入启动期。P（politics）国家政策保障:①2013年，科技部《国家高技术研究反战计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中3D打印产业首次入选。②2015年，工信部正式发布《国家增材制造产业反战推进计（2015-2016）》，从国家战略高度提出3D的发展方向和目标。③2015年5月19日，中国国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。E(economy)宏观经济促进:①中国经济保持发展迅速，城镇人均收入水平提高，用户对个性化产品的消费欲望逐渐加强。②中国庞大的资本市场为3D打印产业提供有利保障，2014年以来，相关产业企业融资近资本10笔。资本市场的持续关注和运作将推动3D打印产业的快速发展。S（society）社会环境推动：中国是工业制造大国，但传统流水线、自动化作业方式无法满足个性化定制需求，3D打印在固件稳定性、多样化、小批量生产具备较强优势，是辅助只能制造的重要手段之一。T（technology）技术发展支撑：①国家计算机辅助设计（CAD）、切片工具等软件系统逐渐成熟。②物联网、大数据、云计算等技术的卡快速发展，推动各行业提供个性化产品及服务，同时VR/AR、3D技术的逐渐成熟为3D打印市场的个性化发展奠定基础。综上所述，国家在政治、经济、社会、技术等四大方方面推动3D技术的使用，而我们久巨教育3D教育，作为一家致力于“科技+教育、企业+教学”的高新企业，我们给教育应用创新提供了技术支撑，提供了新环境、新平台、新资源、新工具和新范式。结合久巨教育3D教育的课程教材，教学资源建设及3D扫描、3D打印设备，给学校打造一个全新的教育生态系统。那么久巨教育3D为了实现构建教育生态系统，会从理论与实践两个层面突破。其中理论层面，3D技术教育创新应用涉及情境化学习、“做中学”和基于创造的学习等多个方面理论支持，需要进行系统性研究，构建其支持的理论基础。在实践层面，深入探索资源、媒体和产品的设计、开发、运用、管理和评价整个过程。从3D技术教育应用的生态发展、融合驱动和产业推进等三个层面进行理论与实践的探索。生态发展：3D技术包含多样的技术，在不同场景和情境下使用（如个人环境、班级环境、学校环境），应用于基础教育、高等教育、职业教育、成人教育以及终身教育，构建一个基于3D技术应用的教育生态系统。融合驱动：虚实结合与融合，将3D显示技术和3D虚拟现实技术的桌面显示技术与3D打印的桌面制造技术有效融合，进行有效集成创新，如将3D技术应用于STEAM中，创建新的教育环境。同时，将3D技术与教育教学融合，开发3D新资源，研发3D新工具，构建3D应用服务平台，有效融入学科教学之中。产业推进：产学协同，产学研一体化协作，制定3D技术标准与应用规范，按照市场规范，采用第三方服务方式，为教育提供符合教育需求的3D新资源、新工具、新平台和优质服务。1.2建设目标久巨教育3D教育一直秉承“科技+教育、企业+教学”的产品服务设计理念，基于此思路，久巨教育3D教育结合国内外先进的创新能力培养理念，提出了久巨教育3D打印创新教室建设综合解决方案，通过建设以培养中小学生创新能力为目标的课程体系，开发配套课程教材，教学资源建设及3D打印创新教室，从而达到以下建设目标：1、边做边学，孩子们的工程学。让学校成为学校工厂，帮助教师创造集设计和3D打印于一体的课程，以传授核心教学和科学概念的课程。该课程是为了创造儿童工程师，激发年轻人对前沿技术、科学、数学尤其是工程和设计的兴趣。2、让学生们感觉“学习是令人愉快的”。“理论第一”的教学方式不是每个人都擅长的，一些学生在没有看到或者触摸到实物的情况下，很难掌握抽象概念。对于所有学生而言，无论吸收新知识的程度如何，在物理媒介里面重新制定的学习课程可以巩固他们所学的知识。最重要的是，许多学生喜欢动手学习。3、达到“考试分数和动手能力”双赢。“课本通”的笔试分数并不能代表学生的实际动手能力，并不能代表学生之间的协作能力。学生是不同的个体，不同的学生喜欢不同的事情，甚至每个学生学习爱好的转移也依赖于科目和新知识的复杂性。4、让学生不再遗忘。让学生把数字化设计转化为实际物理对象的最强大的方面是：加强抽象概念转化为不同的媒介。1.3建设内容纵观计算机与信息技术的发展，从单一屏幕界面的显示输出到多终端显示，打印输出从平面走向桌面，从二维纸质打印走向立体实物打印即桌面制造，并提供多材料、多领域、多类型的终端显示和打印输出。3D技术已成为桌面技术，为教育提供了新的创新技术，为教育应用创新提供了机会——新资源、新工具、新环境、新平台和新范式。3D教育应用创新体系1.3.1课程规划3D技术进校园----3D技术创新实验室建设，首先完成教学必须有完整的课程体系，久巨教育展示课程的整体规划，遵循以下几点：实施阶段内容安排内容描述虚拟维度第一阶段案例学习通过例子，掌握软件工具，初步形成空间思维虚拟模仿第二阶段拍照创建通过拍照实物照片，创建虚拟模型从实体（二维）到虚拟第三阶段实物构建通过观察小型实物，构建虚拟模型从实体（三维）到虚拟第四阶段想象搭建主题引导，学生搭建内心所想物体从想象到虚拟第五阶段虚拟创造通过想象，虚拟搭建，3D打印，创造心中所想从想象，虚拟到现实创造1.3.2教室规划本3D创新实验室主要是用于3D打印创意教育课程的使用，也可以作为学生进行劳动技术教育、技能训练、科技小制作、通用技术课程教学和探索实践活动的场所，是落实素质教育，劳动培养学生创新精神、创业意识、规划能力和动手实践能力的基地，最终形成一个汇聚创意的场所，一个让想法变成现实的“梦想实验室”建设要求如下:⑴使用面积：场地面积大约80-100平方，或一间普通教室。⑵创新教室配备桌面3D扫描仪、打印机、电脑，以六人一组为单位学习3D扫描、3D打印知识以及制图操作，然后进行打印，方便学习过程中的分享和讨论，便于灵感的碰撞，提升创新创造能力；⑶每个教室配备3台彩色3D打印机，每组配1台普通打印机，可以满足学生创新出的物件直接打印以及部分特殊需求；⑷桌面扫描仪老师配备1台、学生每两组配备1台，满足教师更好的教学，让学生亲身体验和学习3D扫描的各个阶段。同时可用于学生的各种小制作结构数据化，比赛演示产品易损元件的数据化，方便进行二次设计和修改。⑸使用3D打印机及时进行打印，更好的发挥学生的创新创造能力，非常适合学生进行兴趣爱好的培养，新奇物品的制作；⑹在教室前端布置有玻璃柜展示，展示学生的创意成果，激发学生的自豪感；⑺教室四周墙上布置文化展板，展示3D打印的发展历史、高精尖技术、各行业应用等等；后期处理工艺的工作台主要用于3D打印产品不可避免的支撑、元件组装、上色等操作，便于学生将3D打印的产品进一步完善和美化；⑻教师基本要求：（1）具备CAD、UG、proe或solidwork等基础知识；（2）应具备艺术设计或美术设计等基础知识；（3）具备机械制图、计算机操作、机械制造工艺学等基础知识；（4）人员需求：1人。该建设方案本着节省教室资源的前提下，尽量满足通用技术各学科的教学,下图为设计图，具体尺寸和设计平面图可根据学校实际情况调整。专业级教室案例平面图专业级教室案例效果图1.3.3功能区说明项目功能介绍优秀作品展示区主要用于展示各种3D打印模型，配展示台和展示柜两种、展示柜主要是各种小型的3D打印模型和需要保护的3D模型，展示台的作品主要是和学生互动另外展示区也陈列一些外来的模型作品，用于开拓学生眼界，启发学生创新灵感教学区主要用于教师上课，学生集中听课的区域人体扫描区主要用于人体扫描，进行相关创作投影演示区用于学生针对创作产品进行解说，老师针对教学产品进行解说打印耗材展示区1、主要是保管各种耗材（如：PLA、柔性、云泥-可塑形温变材料）2、少量精密易损仪器3、各种辅助工具3D教育应用效果图1.4配置列表（25人/班）序号项目名称规格、技术参数数量单位三维扫描设备及配套1人体彩色扫描仪3DPLUS人体扫描仪1台2桌面彩色扫描仪3DPLUS桌面型彩色扫描仪2台3配套扫描软件FullbodyScanningSystem(配套人体扫描仪)3套3DScanner扫描软件（配套桌面扫描仪）4配套电脑人体扫描仪配套电脑：IntelCorei7,8GDDR3,GT*7602G,Seagate1TB,24寸液晶显示屏1台桌面扫描仪配套电脑：IntelCorei7,16GDDR3,GT*7602G,Seagate1TB,24寸液晶显示屏23D打印设备及配套1桌面型3D打印机FDM5台23D打印机耗材打印材料丙烯酸酯光敏树脂（液体光敏树脂）10卷3配套打印软件配套软件；打印机切片软件26套4实验室工具包每台打印机一套5套5三维设计软件123Design软件26套6教师笔记本电脑I7-65008G1T+120GWin101台7学生台式电脑一体电脑i5-4460T8G1T2G25台8教师培训服务包培训、教案、软硬件操作、教学案例、课程设置等方面。2套9学生课程包详见4.2.1课程设计25套基础设施1学生凳以实际需求确定25张2学生设计桌以实际需求确定5张3展示柜&储物柜以实际需求确定4工具柜以实际需求确定5仪器柜以实际需求确定6教师工作台以实际需求确定1张7无线路由器1个8简易急救箱1个9灭火器2个10教室装修结合学校校园文化设计1项