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3D打印创客实验室 / LABORATORY

 

创客教室创建整体解决方案  
 
         
 
     前言
     科技的发展、社会的进步依靠创新推动;大国间的博弈归根结底是国家创新能力的较量,一个国家的人民充满创造力,必然能够在核心科技上具有掌控力,才能不受制于人,才能在国际竞争中以我为中心,自由自主的从自身利益出发。
    十年树木,百年树人!创新力的培养也需要从娃娃抓起。美国具有超强的科技创新力,是与整个美国社会对创新能力的培养和教育分不开的,美国的中小学和大学都有创客教育,美国的创客教育在全球最具规模与影响力。受美国创客教育的影响,世界上很多地区与国家纷纷开展创客教育活动。欧盟开启了Living Lab计划,旨在增强欧盟公民的科技创新能力和竞争力。哥斯达黎加、挪威、冰岛、西班牙、印度、南非等国家陆续建立了具有自己特色的创客空间实验室。
    中国受传统应试教育的影响,在创客教育方面起步较晚,重视程度也不够,近几年,国家领导人和教育部门要求和推动下,创客教育在中国才有了较快发展。
    2017年教育部关于印发《中小学综合实践活动课程指导纲要》 提出中小学综合实践活动课程是义务教育和普通高中课程方案规定的必修课程,与学科课程并列设置,从小学到高中,各年级全面实施,所有学生都要学习,都要参加。综合实践活动是从学生的真实生活和发展需要出发,从生活情境中发现问题,转化为活动主题,通过探究、服务、制作、体验等方式,培养学生综合素质的跨学科实践性课程。不难看出,《指导纲要》的要求,与创客教育的特质、实施目标和作用不谋而合。
创客教育,是创客文化与教育的结合,基于学生兴趣,以项目学习的方式,使用数字化工具,倡导造物,鼓励分享,培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。   
    三维设计和3D打印技术,是传统设计和制造技术的信息化和数字化,将三维设计和3D打印技术引入学校的教学活动,不仅是教学模式的创新,而且是落实创客教育,培养学生创新能力的最好体现,3D打印技术是学生培养和发挥创造力的最好工具,能很好的培养学生的想象力、动手能力、实践能力。 三维设计和3D 打印作为创客教育的重要组成部分,在国内越来越受到重视。当前,很多中小学都设置有三维设计课程并开设有3D 打印实验室,为学生学习三维设计和3D打印提供了相应的环境、资源和机会。
    创建3D打印创客教室既是中央和教育部门的要求,也是学校践行素质教育、提高学生创新实践能力的最好方式。






 

①3D打印创客教室:主要围绕3D打印、Formbox手工造物、激光切割等技术而创建的创客教室,是目前的主流配置;
②机器人创客教室:主要围绕可编程开源硬件机器人和人工智能套件展开,让学生了解机器人技术、初步了解编程; 
③VR创客教室:采用VR的方式让学生学习相关知识,并可以与老师互动,体验沉浸式教学;  
④木工创客教室 :主要通过木工制作培养学生的动手能力以及艺术美学修养; 
⑤金工创客教室 :让学生了解简单的金属材料加工方法,增加日常生活常识和锻炼动手能力;     
⑥电工创客教室 :电工创客教室能够让学生通过动手实操,了解有关电学的知识和日程生活中涉及电学的基本常识,能够培养学生的动手能力,也能增强学生的电学物理知识和用电安全意识。   
⑦无人机和航模创客教室 :  通过让学生自己动手制作简单的航模、组装无人机、操控无人机和航模,使学生能够学到飞行原理、飞机结构、航模组装、无线电遥控、操作以及航模制作等有关知识,同时也能锻炼动手和协作能力。  
⑧航海和车辆模型创客教室:通过让学生自己动手制作简单的航海和车辆模型、组装和操控这些航模,使学生能够学到船舶和汽车结构、电控操作等有关知识,同时也能锻炼动手和协作能力。







3D打印创客教室---介绍
       3D打印创客教室是围绕3D打印技术,同时辅助配备其他软硬件设备,让学生能够通过某种方式表达出自己的创意,并将创意变为实实在在的东西。3D打印创客教室大大降低了学生进行创意创作的难度,3D打印技术是一种手段,学生通过这种手段很轻松的将创意变为现实,学生只需将重心放在创造和创意上,从而能够很好的培养学生的创新能力。






3D打印创客教室--软硬件主要配置:
①3D建模软件: 简单的三维画图软件,容易学习; 学生通过建模软件能够表达自己的创意。
②3D打印机:3D打印机是将学生创意变为现实的最快速最简单成本最低的方式,学生可以了解新技术,培养创造的乐趣。
③Formbox手工造物机:能够和3D打印机配合使用,也能以日常生活中常见的物件为原形,创作不同材质、不同功能的作品。
④彩色3D打印设备: 目前的3D打印机多是单色的,这款3D打印设备能够打印多种颜色的模型,我们的世界是多彩的。
⑤3D打印笔:3D打印笔适合低年级的同学,学生可以想用画笔画画一样在画板上画出立体感的实体画。
⑥3D扫描仪:3D扫描是一种获取物体模型文件的方式,通过对物体扫描得到物体的三维模型图,进而可以3D打印。
⑦激光雕刻机:能够在木质、塑料、纸类、皮革等物品或板材上雕刻出需要的图案、logo等。
⑧3D打印工具套装:包含3D打印创客教室可能用到的所有工具。



⑴学生可以了解课本之外的科学知识,如:3D打印技术原理、3D扫描原理、真空成型原理、激光技术的应用等等。
⑵创新能力的培养,需要学生敢于去想、去做,想和做的过程中才能提升学生的创新能力。3D建模的学习能够使学生具备初级的设计能力,设计即是创意的表达;3D打印创客教室的设备,完全能够将学生的创意设计变为现实,让学生能够在自身能力范围内创作出自己的作品,过程中问题的解决和成功的喜悦是不断创新的动力。
⑶教师和学生能够利用3D打印创客教室里的设备,制作与日常学生中对应的各种教具,让日常的教学也变得生动有趣,这也是传统教学方式的一种创新。


3D打印创客教室相关课程:
①3D建模软件教程和课件
②3D打印教程和课件
③手工造物教程和课件
④激光雕刻课程和课件
⑤实操项目课程(与传统文化相结合):
A. 3D打印制作个人印章  ;
B. 弘扬传统文化-- 用3D打印演示"活字印刷";
“活字印刷”材料包
C、3D打印制作宫灯;
D、弘扬传统文化-- 用3D打印展示"木工榫卯结构"
E、“榫卯结构”展示包
F、3D打印益智拼图--七巧板
   七巧板展示样品
G、美丽中国--3D打印中国地理拼图

 










                                                                                                     
机器人创客教室---介绍
       机器人创客教室主要是通过可编程机器人作为桥梁和载体,向学生传递机器人的知识、原理、和编程的理念,同时可编程机器人也给了学生二次创作的空间,在二次创作的过程中,学生能够产生自己的想法、实施自己的想法,这边是创新能力的培养。更重要的是,我们日常生活中的自动化产品越来越多,了解机器人技术,也能够了解我们生活中这些自动化产品的运行原理,这对往后的生活和工作都是很有帮助的。

                                                                                                                    



机器人创客教室---软硬件主要配置
①编程软件平台  :这是一款适合初学者学习编程的开发平台,其通过点击并拖拽的方式,完成编程,可以使儿童或者成人编程初学者学习编程基础概念等。
②探索者人工智能套装  :人工智能入门套件是专门为青少年零基础入门学习人工智能打造的套件。套件以掌控板为核
心,搭配16节使用教程,帮助您快速入门开源硬件中声、光、电等基础应用,了解AI传感器中人脸识别、
物体识别、语音识别等人工智能基础知识。
③探索者Arduino入门套装 :Arduino入门编程套件,是一套专为孩子设计的编程学习套件。孩子可以在一个个趣味编程项目中,学习通过“创造力“来改造生活,找到解决问题的方法。
④探索者可编程传感器套装 :包含机器人初学者可能用到的几十种传感器,传感器支持图形化编程,是学习机器人和人工智能的基础。 
⑤开拓者智能小车套件 :主要是智能小车类的开源硬件,支持Scratch、Makecode、Python 编程;支持手机、红外、手柄控制;配备红外循迹模块、超声波模块、红外接收头、火焰传感器等;玩法有多种。
⑥小精灵可编程智能机械臂 :支持图形化编程;具有超声波测距、按键抓取、颜色识别抓取等功能,是学习机器人和人工智能技术很好的载体产品。
⑦小精灵可编程无人机系列:为K12创客教育设计的积木编程飞行器套件。支持积木搭建,实现不同的创意玩法;支持Scratch积木式编程;引导孩子探索,感知和创造。   
⑧Yuchu3d机器人常用电子配件:机器人学习过程中常用的电机、电路板等配件。


⑴学生可以了解课本之外的科学知识,如:机器人的概念、组成;传感器和控制程序;
⑵了解一款自动化产品所包含的几个方面: 机械结构、传感器、控制系统。
⑶初步了解编程以及一款机器人的运行过程, 通过编程培养和锻炼学生的逻辑思维能力。


机器人创客课程:

⑴小精灵机器人系列课程--- 机器人的发展历程和现状;
⑵每款机器人都有相应的电子版教程或者视频教程.














VR创客教室---介绍:
          虚拟现实技术可以解决日常学习中不容易感知和理解的极大(如宇宙、天体、山脉、河流、地质板块等)、极小(如分子、原子、微观结构等)、危险性(如化学实验、生物实验、物理实验中具有较高危险性的实验课程等)、不可见(如解剖结构、机械部件内部、物体内部结构、已经消失的物体等)的教学内容; VR创新教育让学生通过身临其境的体验感,更直观的视觉感,锻炼大脑的想象力和空间感的连接。VR创新教育还能呈现出传统教育呈现不了的画面和逼真的场景,更有助于学习,辅助传统教育,让学生健康学习、提升学习兴趣、提高学习水平!






VR创客教室---软硬件配置:
①VR教育一体机:VR教育一体机是用于教学的VR虚拟现实头戴式显示设备。
②消毒柜:用于VR可穿戴设备的消毒,健康第一!  
③VR APP软件:软件安装在VR教育一体机中,可用于VR教学资源的播放和互动。   
④VR课程资源:紧贴中小学日常教学课程制作的海量VR课程资源,涵盖物理、生物、化学、地理等多个学科。  
⑤VR教学系统:用于教师端,教师可以通过该系统对学生端设备进行控制,掌控课堂教学的过程的节奏。 
⑥VR师生互动系统:通过VR互动系统,学生和老师可以在教学过程中进行互动,体验不一样的教学方式。  
⑦VR动画教程:学生或老师可以自己根据实际需要制作VR动画视频用于学习交流或者教学。 
⑧VR全景影视教程:学生或老师可以将自己觉得有用的视频制作成VR资源,用于分享或者教学。


学生通过VR创客教室能够获得什么:
⑴VR技术优化学习内容,让其更加可视化、形象化,VR技术仿真和交互的特性,能将抽象、晦涩难懂的知识以更生动、直观、全面的方式呈现,通过“沉浸式+虚拟互动”的方式使学习变得更加有趣,提起学生的自主求知欲,让学生在学习中主动的去接受新知识。
⑵VR技术跟随着科技而不断进步和成熟,当然作为现代一种全新的教学模式会让教育更加直观,学习效率更高, 当学生主动的去探究、学习新知识时,相应的动手、动脑能力也会跟着提升,更有助于学生形成创新型学习的理念。
⑶VR技术使教师和学生不再受传统板书或设备限制,随心所欲地在3D甚至4D空间勾勒创意、学习知识;探索创新新的教学方式。



VR创客教室课程:

⑴小精灵系列课程---初步认识VR与AR(知识汇总简介)

⑵VR课程资源研发紧贴国家课标、校内科创课程需求,并提供海量VR/AR课程库资源,保障教学需求。
















木工创客教室---介绍
      木工创客教室开展木工课程,除了锻炼学生的动手能力,还有着其他特殊的意义,绝非简单的敲敲打打。木工是一项融合了物理、数学、美学、工程学等多学科知识的艺术,既能锻炼学生学习、应用知识的能力,也能陶冶学生的艺术情操。木艺也是中国的古老传统文化,是实用与艺术的结合,学生通过木工也能了解中国古代的灿烂文化。








木工创客教室--主要配置:
①Mosaic中小学木工专用桌  --- 中小学生使用的专用木工桌,带夹具;
②Mosaic中小学木工工具套装--- 包含适合中小学生使用的木工工具;
③爱尚木工创客课程材料包 ---- 学生利用材料包可以制作几十种物件,在实际操作中锻炼动手能力;
④木工防护用品--- 包含围兜、手套、护目镜等;
⑤木工上色套装 --- 用于木工上色的常用颜料和画笔;
⑥作品展示架--- 用于展示学生作品;
⑦Mosaic木工教材:--- 适合中小学生的木工教材;
⑧Mosaic中小学专用木工机床---- 小型、简单、安全不伤手的电动木工小设备。



⑴锻炼学生的动手能力;
⑵学生能够将日常学习的数学、物理等知识应用于木工制作中,学以致用;
⑶陶冶学生的艺术美感。



木工创客教室课程:
①爱尚木工系列课程--中西方家具以及家具的演变历程
②爱尚木工系列课程--中国传统家具之榫卯结构
③爱尚木工系列课程--小鲁班成长记













    金工创客教室---简介
    金工创客教室是通过让学生用适合的工具对金属材料进行力所能及的加工,了解金属的性质和金属制品的制造过程;我们的世界是充满钢铁的世界,市场生活和工业生产都离不开金属,学生通过金工实操,能够了解很多日常生活常识,这对提高学生动手能力和综合素养都是有好处的. 学习了金工,我们就可以自己制作很多零部件,有利于我们的发明创造。金工实操的过程也涉及数学、物理等知识的运用,也是锻炼学生学以致用,解决问题的很好的方式。






金工创客教室的配置:
①重型金工工作台:用于稍大金属物件的操作,可以承受较大的力。

②精密型金工工作台:用于小物件的精细打磨雕刻等操作。

③金工工具套装:包含常用金工工具,以及电动打磨、切割工具和螺纹加工设备。

④金工防护套装:防割伤手套和护目镜。

⑤金工机床:小型的金属加工机床,适合学生使用。

⑥金工材料包:供学生使用的金属型材和棒材;

⑦金工工具箱:用于临时存放工具;

⑧金工课程:包含基本的金工工艺和相关知识,让学生对金工有个基本的了解。



⑴初步了解日常生活中常见的金属制品是通过什么方式加工出来的,了解了基本的金属加工的知识;
⑵锻炼了动手能力;
⑶锻炼了学生运用知识和解决问题的能力,创新能力就是在解决问题中慢慢培养的。



爱尚金工系列课程--- 金工基础知识和常见加工方法














电工创客教室---简介
电工创客教室能够让学生通过动手实操,了解有关电学的知识和日程生活中涉及电学的基本常识,能够培养学生的动手能力,也能增强学生的电学物理知识和用电安全意识,有益于学生的学习和成长。






电工创客教室的配置
①电工实验桌:具有防静电功能,用于学生的电工实践;
②电学初级实验箱:适合较低年级的学生,学生可以动手制作电磁学实验项目;
③电学中级实验箱:适合稍高年级的学生,学生可以动手制作电磁学实验项目;
④电工实训套装:适合高年级学生,用于电工入门学习;
⑤电工工具套装:电工方面常用的工具和检测仪器;
⑥防护用品:绝缘手套等。




⑴锻炼学生的动手能力;
⑵学习了解电磁学知识,理解生活常识,认识如何做到用电安全;



   
     电工创客教师课程:

     爱尚电工系列课程---电工入门基础知识介绍














     无人机和航模创客教室---简介
    无人机和航模创客教室通过让学生自己动手制作简单的航模、组装无人机、操控无人机和航模,使学生能够学到飞行原理、飞机结构、航模组装、无线电遥控、操作以及航模制作等有关知识,同时也能锻炼动手和协作能力。提升学生的科学认知和科学艺术素养。







无人机和航模创客教室配置:

①可编程四轴无人机: 可以DIY组装,可以图形化编程的四轴无人机,学生可以了解无人机的结构和各部分功能。
②无人机赛道 :供学生训练操作无人机。
③自然动力纸质航模 :采用自然风或者橡皮筋作为动力的纸质航模。
④鸷鸟电动航模 :采用电动装置提供动力的纸质航模。
⑤仿真战鹰遥控飞机 :缩小比例的仿真飞机,包含电控系统的EPP无人机。
⑥航模制作工具箱 :手工制作航模时常用的工具。



⑴学生可以学到飞行原理、飞机结构、航模组装、无线电遥控、操作以及航模制作等有关知识。
⑵培养学生的动手能力;
⑶有效激发青少年的科技兴趣,全面提升青少年的科学认知能力、工程实践能力、解决问题能力、智能化水平及科学艺术修养。



无人机和航模创客教室课程:

爱尚蓝天系列课程---航空模型基础知识介绍













     航海和车辆模型创客教室--- 简介
     航海和车辆模型创客教室通过让学生自己动手制作简单的航海和车辆模型、组装和操控这些航模,使学生能够学到船舶和汽车结构、电控操作等有关知识,同时也能锻炼动手和协作能力。提升学生的科学认知和科学艺术素养。






航海和汽车模型创客教室配置:
①纸质船模
②木质船模
③电动拼装船模
④航海模型专用水池
⑤电动遥控游艇 
⑥迷你台球车
⑦电动遥控拉力车
⑧汽车比赛赛道




⑴学生可以学到船舶航行原理、船舶结构、航模组装、无线电遥控、操作以及航模制作等有关知识。
⑵培养学生的动手能力;
⑶有效激发青少年的科技兴趣,全面提升青少年的科学认知能力、工程实践能力、解决问题能力、智能化水平及科学艺术修养。



航海和汽车模型创客课程:
裕楚系列课程---- 船舶的基本知识
裕楚系列课程---- 车辆的基本知识