【STEAM创新实验室方案】steam创客实验室

易教STEAM创新实验室 建设框架方案 信息科技有限公司 目 录 一 易教STEAM创新实验室建设意义和价值……………… 3 二 易教STEAM创新实验室的主旨规划…………………… 4 三 易教STEAM创新实验室建设环境要求………………… 4 四 易教STEAM创新实验室人员配置……………………… 6 五 主要培训对象…………………………………………… 6 六 主要培训内容…………………………………………… 6 七 实验室内部区域划分…………………………………… 7 八 实验室配置方案及报价………………………………… 7 九 实验室主要设备参数及性能…………………………… 8 十 易教STEAM实验室课程方案介绍……………………… 13 一、易教STEAM创新实验室建设意义和目标 STEAM是指科学、技术、工程学、艺术和数学。根据这一理念,可以设置基础能力课程和创新实践课程。其中,基础能力课程旨在培养科技创新所需的各类基本能力,包括社会探究能力、益 智思维能力、动手操作能力、展示交流能力;
创新实践课程按照设计思维的流程,引导学生采用项目学习的方式开展科技创新实践。

“STEAM其实是对基于标准化考试的传统教育理念的转型,它代表着一种现代的教育哲学,更注重学习的过程,而不是结果。本质上来说,我们敢于让学生们犯错,让他们尝试不同的想法,让他们听到不同的观点。与考试相反的,我们希望孩子们创造能够应用于真实生活的知识。”所以STEAM教育倡导将各个领域的知识通过综合的课程结合起来,加强学科间的相互配合,发挥综合育人功能,让学生在综合的环境中学习,在项目活动中应用多个学科的知识解决问题。

1、 建设意义 1) 创新实验室是实践创客教育的良好手段,它不同于传统实验室,而是以融教学、实践、借鉴、创新和实现的创新教育理念为基础构建的虚实融合的学习环境。创新实验室的设计采用PST(Pedagogy-Space-Technology)的设计框架,旨在帮助学校创设新型学习空间,促使学生更多地投入学习和体验,获取最佳学习效果。

2) 帮助学生:①将创意付诸实施,变成实物;
②做中学,以任务驱动学习知识和技能;
③持续分享,采用“想出”、“说出”、“写出”、“做出”、“展示出”的循序渐进的方式,彼此分享;
④协作学习;
(5)跨学科学习 3) 一种建构主义教学。我们经历的学校或者培训班教育,主要是“讲座式”的教育,老师无论是风趣还是无趣的在讲台上讲课,学生或是专心或是走神地坐着听课。这里不讨论这种教学方法有效无效,但这种教学方式其实是基于我们对于知识的一种假设:也就是知识可以通过老师传递给学生,灌输式直接告诉你知识和原理 。但是建构主义的支持者们认为这种“传递”假设是不正确的,他们认为知识是由学习者自己建构起来的。所以教育需要给学习者提供能够让他们自己建构知识的环 境和机遇。老师在课堂上只是辅助性角色 2、 建设目标 1) 人性化的学习环境与空间,营造出一个能激励学生想象力和动手动脑激情的氛围,主题能突出操作实践和创造力,开发内容能突出想象力、激情和创造的欲望,能将人文和科技融为一体。丰富的工具设备、橱窗内的产品、模型,墙面的标语与科技图片等组成的学习与创造平和谐统一。

2) 为学生开展操作性实践活动和创造性探究活动的工具(机械的、手工的、智能的、数字的、电教的),提供相关的阅读刊物与教学资源,小组合作研讨、交流的学习设备与条件。

3) 传播科学知识与技术、科学思想与精神、科学方法与态度、人文思想与科技文明等相关主题的科普走廊或图片资料,形成科普传播的教育阵地。

4) 科学的管理制度和评价方法,有利于促进科技辅导员、教学与管理人员提高科技教育自觉性和主动性;
有利于提高科技辅导员、教学与管理人员自身的素质、兴趣、能力和职业精神。

二、易教STEAM创新实验室的主旨规划 通过开放、灵活的空间的设计、桌椅的摆放、墙面的布置,与各类创新实验室软硬件设备有效搭配、结合,让学习空间更具可调式性,为学生提供培养基础能力、创新能力和创新实践的物质空间。

“STEAM”实验室为学生提供能生成创意并实现创意的空间,配备以“设计思维”为核心理念的“基础能力”课程和资源,引导学生进行创新式学习设计;
也为学生提供从基础教学到设计创作的全套工具和设备的空间,配备“创新实践”课程和资源,帮助学生进行实践操作 三、易教STEAM实验教室建设环境的基本要求:
1、 使用面积:80㎡-100㎡以上 2、 实验室位置:实验教室应保证最佳建筑朝向,室内避免直射阳光,主要采光面应位于学生座位的左侧。

3、 环保:教室内部装饰应选用环保型材料,室内环境噪声应低于 55 分贝,金属制品和木制品制作实验室可高于此标准。新建、改建、扩建实验室及附属用房时,甲醛、苯、氡等有害气体和放射性污染应符合相关标准中的限量值。对于在学生活动中可能产生较多垃圾的实验室,要配置足够的垃圾桶,垃圾应分类收集。

4、 温度:室内温度应在 4℃至 30℃之间。室内可安装空调,温度宜控制在 16℃~28℃。

3D打印实验室应保持室内温度恒温。

5、 供电:用电负荷应留有余地,以满足不断增加的现代化教学设备的需要;

按规范敷设强、弱电线,空调专线敷设,安装漏电过载保护器和可靠的接地保护。

6、 综合布线:按有关技术规范敷设强、弱电线。强电电源插座与照明用电应分路设计、分别控制,用电负荷应留有余量,并安装漏电、过载和触电保护器,有可靠的接地保护措施。弱电应考虑冗余,在合适位置配备足够的网络信息接口。

7、 安全:实验室应配备有效的防火、防盗、防潮等设施设备和外伤急救箱,急救箱中的药品应注意及时更换。应加强对工具、仪器和设备等的安全管理,加强对师生的安全教育,增强安全意识,确保师生人身安全。

8、 环境:环境布置应适合小学生身心发展和认知特点,营造探知科学的氛围,做到生动活泼。

四、实验室人员配置 1、工作室专业3D打印工程师:能够使用3D建模软件进行3D建模;
熟悉主流3D打印成型工艺原理;
具备3D打印机的日常使用和维护技能,并获得相关行业公司的技能培训证书;
熟悉3D扫描技术,能够使用3D扫描仪。

2、优秀科技老师:能够使用3D建模软件进行3D建模;
熟悉各类3D打印成型工艺原理;
具备FDM桌面3D打印机的日常使用和维护技能,并获得相关行业公司的技能培训证书。

五、主要培训对象 1、中小学学生(三年级以上) 2、中小学科技老师 六、主要培训内容 1、3D打印技术知识培训,包括各类打印技术以及打印材料普及;
建模软件的操作和使用;

2、3-6年级开设入门班和初级班,包括增材制造概念原理;
FDM桌面3D打印机使用;
基本3D建模软件的操作和使用;

3、7-11年级开设中级班和高级班,包括各类打印技术工艺原理;
FDM桌面3D打印机使用;
中级3D建模软件的操作和使用;

3D模型的打印切片转换;
结合3D打印机,介绍3D扫描仪的工作原理与基本使用。

4、老师培训项目,包括各类打印技术工艺原理;
FDM桌面3D打印机使用;
高级3D建模软件的操作和使用;
高级3D模型的打印切片转换;
结合3D打印机,介绍3D扫描仪的工作原理与基本使用。

七、实验室区域划分 1、教学区:主要进行日常教学与实践活动 2、科普区:主要以墙面展板为主 3、展示区:主要展示工作室作品 4、信息港:主要用来查询信息资料 5、工具台:
6、3D打印区:
八、实验室配置方案及报价 实验室设备清单:
序号 名称 规格 单位 数量 价格(万元) 1 3D打印机 锐桌面级打印机 台 2 3D打印耗材 PLA 公斤(卷) 3 电脑 主流机型和配置 台 4 高端电脑配置(用于处理三维扫描数据) 显卡要求高 台 5 手持式扫描仪,设备包括扫描镜头,手持架子,软件光驱,加长线 三维扫描仪(包括软件和培训) 台 6 遥控升降机 7 蓝牙自动转台 8 书写板 通用规格 块 9 教师台 通用规格 张 10 多媒体教学设备 LCD投影机+投影幕布等 套 11 总控电源 带有防雷击设施,有可靠的接地保护 套 12 工作台 可放置电脑与打印机 套 13 墙面展板 块 14 消防设备 套 15 各类配套线路、配件 16 教材 ² (最终报价根据双方商定情况及现场情况定) 实验室参考实景图 九、实验室主要设备参数及性能 Ø 3D打印机 1、设备造型以及参数、制作的样件 2、打印过程 3、部分试验样件实物 4、应用范围 低成本3D打印机是设计师、教学及办公的得力帮手。能任何时间便利、及时的将设计图稿转化为成品,是生动直观的教学形式成为可能。这款产品的应用领域极为广泛,主要包括工业品设计、机械模具制造、教育、医疗、动漫、玩具、制鞋行业、首饰、艺术设计等等。

Ø 三维扫描仪介绍 手持式人体扫描仪是新一代的三维成像系统,采用瞬间闪光技术,被拍摄人员亦无不适感。同时采集手段采用了高像素的数码相机,纹理丰富,应用面广,可应用于雕塑,人体、工艺品、医疗、安全、娱乐等领域。

该产品具有较高的点云采集能力,采集的数据可以实现色、模分离(色:指色彩,模:指模型),同时是目前市场上面见到唯一一款性价比最高的人体扫描仪。该款扫描仪最大亮点在于软件的强大,采集好的数据,可以直接在配套软件里面进行处理,同时也可以导出其它格式,导入其它软件进行处理,达到一据多用的功能。

在MEPHISTO进入中国市场以后,Gotcha三维立体扫描仪,深受用户喜爱,得到了很好的推广, 主要功能介绍:
生成三维模型(数据):可以非常快速的生成真实的三维人像模型(数据);

三维模型编辑:该项功能能够对生成的立体人像模型进行编辑和修饰,使模型更加生动;

模型点生成:将三维立体人像模型或其他的三维立体模型数据生成点云模型;

Ø 3D打印创新实验室软件介绍 软件优势及对比 行业建模软件有UG、RHINO、AUTODESK、PRO E、Solidworks、123D Design 系列,其中UG/PRE、Autocad、Rhino、 Solidworks、Tinkercad均为当前比较流行的专业3D建模软件。对于初学者的使用建议使用rhino软件进行教学。Rhino具有下列有点, 1. 简单易学,没有基础也容易上手,有中文版 2. 软件成熟 3. Rhino是建筑行业和汽车行业的主流建模软件之一,很受建筑设计师和工业设计师欢迎,值得长期积累学习 4. Rhino插件丰富,可以有高级的进阶空间 5. Rhino网络学习资源丰富 6. Rhino支持obj和stl格式保存,满足3D打印机文件转换需求 十、易教STEAM创新实验室课程方案介绍 1、为更好的通过3D打印技术完善中小学教育体系,开拓新兴教育方式,提升基础教育水准,锻炼省内中小学学生的创新创造性能力,我们建议此次3D打印走进中小学的项目将分为三个阶段开展。

第一阶段是意识培养的进行。通过3D打印技术在教育教学中的实际应用,如将几何立体构造打印出来让学生直观了解几何内部元素联系、将历史课程中出现的古代物品打印出来;
在地理课上可以用学生们创作的3D打印世界五大洲板块立体模型更形象直观的呈现大陆板块;
在物理课程上用学生们制作的3D打印电动机零部件直接组装电动机等,让学生更深刻的理解其原理构造,从而激发学生的想象力和创造力,提高学生的科技素养与认识。

第二阶段是软硬件设施的完善。硬件方面,将建立中小学3D打印实践中心,每个中心至少有20台3D 打印机硬件设施,学生们可以随时打印出他们自己的创作作品。定期举办“中小学3D打印创意大赛”、“中小学教学模型3D设计大赛”、“3D工艺制品大赛”等活动,由浅入深的让学生了解3D打印机的产品性能、技术及相关行业发展,提升中小学生的创新实践能力和动手能力,拓展中小学生的课外视野范围,帮助孩子实现创新梦。

第三阶段是学生创造成果市场转化阶段, 让学生的优秀成果完成市场转化,是激发学生创新的催化剂。爱用将提供3D打印技术及3D打印机操作的系统培训。

2、课程设计理念 (1):从概念到现实 课程结合中小学教材,将抽象概念通过实际的3D打印技术打印出实物 (2):从学、理解、到应用再创造 同学可以通过概念性实物进行再创造,给模型增加实际功能 (3):从积累进阶与提高 建模教程根据同学的学习能力和认知水平进行课程定制 ——教学目标(小学生3年级以上) l 通过虚拟建模环境与3D打印实物打印相结合,培养学生的空间想象能力。

l 让学生了解基本的3D打印相关知识:材料成型原理,设备工作原理和简单模型制作。

——课程设计 l 3D打印技术原理概论课 l 3D建模课 l FDM打印机操作应用课(简单模型前处理) 课程内容模块:
课程:FDM打印机操作应用 教学目标:认识打印机的操作维护,掌握将模型打印成实物的技能. 教学设备:电脑、打印机 课程内容:
l 启动操作 l 打印操作 l 打印软件安装及使用操作 l 打印学生在建模课自己学习制作的模型,打印数学、物理课应用教案,打印自己设计创造的模型 课程:3D打印技术原理概论 教学目标:对3D打印技术有个基本的概念和认知 教学设备:标准化课堂 3D打印是直接从数字模型通过材料的堆积来生产三维实体的技术,即增材制造。传统的制造为减材制造。增材制造举例,蜡笔在纸张上反复涂会产生厚度和形状/纸张通过叠加产生厚度/堆沙子等。减材制造举例,蜡笔通过卷笔刀或者美工刀切割/纸张裁剪出形状 3D打印技术原理:
l 3D打印机工艺介绍 l 耗材介绍 l 建模软件介绍 课程:3D建模 教学目标:培养空间想象能力与创造力,掌握基本的Rhino建模技能 建模软件:Rhino 教学设备:电脑 课程形式:
向学生展示一个用FDM打印机打印的实物模型。学生根据这个模型来学习视频教程,一节课结束学生可以通过Rhino建立自己的模型,并通过使用公司的3D打印机打印实物。

教学模型选取条件:
1. 模型打印时间控制在45/90 分钟以内 2. 模型可以成功使用打印机打印 3. 模型的选取满足小学生的认知与兴趣 4. 模型的复杂度满足小学生的学习能力 5. 模型的复杂度随着教学过程的推进有个逐步的积累