3D打印實訓(xùn)室方案

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)的發(fā)展依賴大量的準也技術(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

2、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），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

3、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）à國家政策保障:2013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。2015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。2015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)à宏觀經(jīng)濟促進:中國經(jīng)濟保持發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)人均收入水平提高，用戶對個性化產(chǎn)品的消費欲望逐漸

4、加強。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）à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（technology）à技術(shù)發(fā)展支撐：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。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

5、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、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

6、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)

7、研一體化協(xié)作，制定3D技術(shù)標準與應(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，從而達到以下建設(shè)目標：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

8、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“考試分數(shù)和動手能力”雙贏?！罢n本通”的筆試分數(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

9、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

10、，初步形成空間思維虛擬模仿第二階段拍照創(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)造心中所想從想象，虛擬到現(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

11、”建設(shè)要求如下: 使用面積：場地面積大約80-100平方，或一間普通教室。 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； 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； 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)，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。 使用3D打印機及時進行打印，更好的發(fā)揮學(xué)生的

12、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； 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； 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、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； 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),

13、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。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，展示臺的作品主要是和學(xué)生互動另外展示區(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、

14、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2桌面彩色掃描儀3D PLUS桌面型彩色掃描儀2臺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23D打印設(shè)備及配套1桌面型3D打印機FDM 5臺23D打印機耗材打印材料 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 Win101臺7學(xué)