校级创客实验室

注：本方案由仙游移动公司提供，欢迎各位老师审阅并可向总务处提出意见。

一、项目背景

创客，译自英文“Maker”，本义为“创造者”。“创客”一词，早期特指在工业4.0与移动互联网时代背景下，应用自主加工工具，在家庭或创客空间，自主设计、自主动手，开展小批量生产的创造者；在被广泛应用之后，“创客”一词泛指在自主实践精神引领下，基于创新思维和工具技能，以务实严谨、精益创变、乐于分享为核心理念，独立发现问题并解决问题，努力把优化生活的创意转变为现实的人。

在生产工具与方式的重大变革面前，我国提出“大众创新、万众创业”的发展战略，旨在培育具备创新价值生产力的产业力量。而创客教育，是这一战略中的重要组成部分，是培养“双创”生力军、进一步释放全社会创新生产力的重要战略部署，是教育引领社会进步的历史表现。

我国教育部教育装备研究与发展中心根据教育部工作部署制订了2016年工作要点，把创客教育作为加强创新创造教育研究的中心工作。教育部于2016年9月份发布的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中提出，“有条件的地区要积极探索新技术手段在教学过程中的日常应用，有效利用信息技术推进众创空间建设，探索创客教育、STEAM教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识。”

随着3D打印技术的不断完善和进步，3D打印技术正融入到我们的生活、工作和学习中，3D打印技术必将成为基于创新能力培养的创客教育的重要组成部分。基于3D打印技术能够将电脑里的虚拟3D数字模型快速地打印出3D实物模型功能，能有效的培养学生的三维设计能力，拓展多维思考问题的能力，我省教育厅于2017年9月发布的《福建省中小学智慧校园建设标准》也要求建设3D打印技术室，师生创客可以将时间和精力投入到创新设计环节，让师生创客在抽象概念和直观经验之间自由转换，使设计思路实现可视化和实体化，师生创客们通过玩中做、做中学、学中做、做中创，培养创客们的创新思维、创新精神和创造能力，从“思”到“造”再到“创”，让学生的想象力得到实现，进而实现创新设计和创意智造。学生通过主动参与到3D打印技术应用设计的创客实践活动中，全面细致地分析打印任务，充分发挥想象力和创造力，最终打印出个性化的创新设计作品，开设3D打印技术课程创造的实体触觉体验，有助于师生创客进行自主学习、专题学习、个性化学习和探究式学习，培养师生创客分析问题、解决问题、科学探究和创新思维的能力。

二、校级3D创客实验室项目介绍

（一）3D创客实验室建设目标：

通过在学校建立3D创客实验室，让学生认识、了解3D打印机，结合青少年三维设计软件的学习绘制生活认知以及创意设计，学会使用3D打印机打印自己的创意作品，培养学生的创新意识，提高动手能力，并使学生在创新和实践的过程中逐渐形成问题发现和方案规划能力、工具技能和实践操作能力以及交流沟通和资源协作能力。

（二）3D创客实验室实施理念：

1.创客思维理念——课程实施过程中注重培养学生“发现问题、创意假设、实践求证、力求解决”的创客思维模式，为学生创造有利于独立思考、自主判断、自我调适的创客实践过程，并组织相配套的思维任务、头脑风暴、创意碰撞，让学生在连续的观察、研究、协作、分享、优化等过程中形成创客能力。

2.深度学习理念——课程实施过程应当突出“沟通优化、行动生成”的创客实践准则，突破传统实践课的个人实践习惯，倡导以交流沟通贯彻始终，将分布式学习与自主建构结合起来，将实践探究与合作学习结合起来。让学生更深的卷入到发现问题、应对问题的思考当中，形成真正有深度的学习。

3.创新、创业教育理念——基于3D打印成型技术“即思即产”的特点，结合生活所见、日常认知、地域人文等，引导学生跳出书本、走近生活、积极创想、培养创新精神。

（三）创客实验室课程方案介绍

——创客课程设计理念

（1）从概念到现实

课程结合贴近生活，由易到难逐步递进的教学软件，将抽象概念通过实际的3D打印技术打印出实物，完成创意的展示；

（2）从学、理解、到应用再创造

同学可以通过概念性实物扫描或者教学三维设计的再创造，给模型增加实际功能，学会自己设计并打印模型；

（3）从积累进阶与提高

培养学生“贴近生活进行观察，创造性地运用各种技术和非技术手段，通过分享和协作发现问题、解构问题、探索解决方案，反复验证、优化迭代，制出成品”的创新与发明能力。

——创客课程目标达成

（1）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。

（2）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。

（3）让学生掌握从生活环境中观察、发现真实问题的思维能力，并能够提出自己的解决设想。

（4）能够尝试对加工对象的结构特点、材料属性进行开放性的创想以及功能创新设计。

（5）使学生在创客学习及实践过程中逐渐形成角色和责任意识，能通过协商进行合理分工，主动担当、相互协作，并能够通过交流，形成和分享彼此或共同的成果。

（四）3D创客实验室拟配置列表

拟配置列表（一）：

拟配置列表（二）：

（五）3D创客实验室区域划分（可根据实际空间进行布置）：

1、动手创作区：主要用于日常教学、讨论、组装、设计、调试，是学生学习并进行实践操作的主要场所；

2、交流分享区：是学生进行互动交流的主要场所，用于进行项目探讨、创意分享和互动交流。让学生在创作的过程中能够集思广益，进行思维共享，迸发出创新的火花；

3、作品展示区：主要用于论文展示、作品展示、项目展示等；优秀的学生作品可以在相对显著的位置被展示和演示，一方面可以鼓励作品优秀的学生在学习上投入更多的精力，另一方面也可以激发其他学生更多的创意，真正营造出“创客”的文化；

4、加工制作区：主要摆放不可随意移动的大型工具设备，如3D打印机、3D扫描仪等；

5、工具耗材区：主要用于收纳和存放各类耗材、小型工具；

（六）拟配置设备技术参数

1、桌面型三维扫描仪

技术规格及性能指标：

1.1  测量精度：≤0.1mm；

1.2 最大测量范围：转台全自动扫描：200*200*200mm；自由扫描：700*700*700mm；

1.3  扫描时间：转台全自动扫描：＜3min；自由扫描：＜10s（单片）；

1.4  点距： 0.17mm— 0.2mm；

1.5  拼接模式：全自动拼接/手动拼接；

1.6  扫描模式：转台全自动扫描模式，自由扫描模式；

1.7  单片测量范围（自由扫描模式下）：200X150mm；

1.8  数据输出格式：STL、ASC、OBJ；

1.9  分辨率：130万像素；

1.10  光源：白光；

1.11 尺寸：570*210*210mm；

1.12设备重量：包装前：2.5kg，包装后：4.9kg；

1.13 电源： 50w；输入电压：100-230V。

2、手持式三维扫描仪（彩色）

技术规格及性能指标：

1.   扫描模式：手持精细扫描；

手持快速扫描；

固定自由扫描；

固定全自动扫描；

2.扫描精度：手持精细扫描：0.1mm；手持快速扫描：0.3mm；固定全自动扫描：单幅扫描精度0.05mm；固定自由扫描：单幅扫描精度0.05mm

3.扫描速度：手持精细扫描：15帧/秒；手持快速扫描：10帧/秒；固定全自动扫描：单幅扫描时间<2s；固定自由扫描：单幅扫描时间<2s

4.空间点距：手持精细扫描：0.2mm-2mm；手持快速扫描：0.5mm-2mm；固定全自动扫描/固定自由扫描：0.16mm。

5.单片扫描范围：210*150mm

6.光源：白光LED

7.相关认证：通过CE、 FCC及WEEE产品认证

8.拼接模式：手持精细扫描：标志点拼接；手持快速扫描：特征拼接；固定全自动扫描：转台拼接；固定自由扫描：同时兼容标志点拼接，特征拼接，手动拼接

9.纹理扫描：手持精细扫描：不支持；手持快速扫描/固定全自动扫描/固定自由扫描：支持；

10. 输出数据是否可直接打印： 无须借助第三方软件，直接输出完整STL模型，直接进行3D打印

11. 移动终端实时显示功能：在扫描过程中，借助移动终端设备，可实现扫描状态在计算机与移动终端的同步分屏显示，实时监测扫描进程，更便利地观察扫描实况。

12. 数据输出格式：STL，ASC，OBJ

13.系统支持： Win7,Win8,Win10,64bit 

14.电脑要求：显卡：NVIDIA GTX660及以上，显存：>2G，处理器：I5及以上，

内存：16G及以上。

1. 匹配彩色镜头。

    

3、桌面型3D打印机

技术规格及性能指标：

（1）工作条件

1.1  环境温度：5-35℃；

1.2  相对湿度：≤80%；

1.3  工作电源：110V-220V，50-60Hz±1Hz；

（2）技术规格及性能指标

2.1  输入电压：110-220V；

电源输出：150W，24V；

电机型号：混合式步进电机；

2.2  打印耗材直径：3.0mm；

2.3  打印耗材：PLA/其他；

2.4  打印头个数：1个；孔径：不大于0.4mm；

2.5  打印技术：FDM技术；

2.6  设备接口：高速SD卡；操作模式：手动控制/SD卡；

2.7  定位精度（不低于）：Z轴0.005mm;XY轴0.012mm;分层厚度：0.1-0.4mm；

2.8  轴向行程：X轴：175mm；Y轴：120mm：Z轴：145mm；

2.9  支持液晶屏、九宫格按键操控；

2.10  支持K型热电偶，采用PID高精度控制温度变化；

2.11  显示：中文字幕液晶显示屏操作打印；支持SD卡离线打印；

2.12  包含全自动模型支撑切片软件：支撑率0-100%，支撑变化精度0.01%，支撑选择度自由可调，切片精度0.01-1mm，切片过程自动标点、自动遍历、自动优化，可自动转化成机器代码；外部采用松软支撑，节约材料，容易剥离；

2.13  打印结束后自动归位、自动关机、保障安全；

2.14  支持格式：*.stl/*.dae/ *.obj；

2.15  成型尺寸：170*115*140mm；

2.16  设备尺寸：328*312*352mm；

2.17  打印速度40mm/s-200mm/s；打印精度：0.1-0.2mm；

2.18 支持面向智能制造CPS远程控制系统设置与连接、无线网络与硬件配对扫描绑定、APP远程操作与控制、远程导入分布式3D打印机、远程自动化运行3D打印机控制系统、远程获取3D打印机状态参数、远程下发3D打印机控制指令、远程下发打印任务。

4、专业型桌面化3D打印机

技术规格及性能指标：

（1）工作条件：

1.1、环境温度：5-25℃；

1.2、相对湿度：≤80%；

1.3、工作电源：110V-220V，50-60Hz±1Hz；

（2）技术规格及性能指标

2.1、输入电压：110-220V；

2.2、打印耗材直径：3.0mm；

2.3、打印耗材：PLA/其他；

2.4、打印头个数：1个；孔径：≤0.4mm；

2.5、打印技术：FDM技术；

2.6、设备接口：高速USB/SD卡；操作模式：手动控制/SD卡；

2.7、定位精度：Z轴0.0015mm;XY轴0.006mm;分层厚度：0.08-0.4mm；

2.8、轴向行程：X轴：275mm；Y轴：255mm：Z轴：295mm；

2.9、支持液晶屏、按钮按键操控；

2.10、支持K型热电偶，采用PID高精度控制温度变化；

2.11、包含全自动模型支撑切片软件：支撑率0-100%，支撑变化精度0.01%，支撑选择度自由可调，切片精度0.01-1mm，切片过程自动标点、自动遍历、自动优化，可自动转化成机器代码；外部采用松软支撑，节约材料，容易剥离；

2.12、支持格式：*.stl/*.dae/ *.obj；

2.13、成型尺寸：270*248*290mm；

2.14、设备尺寸：330*470*660mm；

2.15、打印速度：40mm/s-250mm/s，打印精度0.08-0.3mm；

2.16、显示：中文字幕液晶显示屏操作打印；

2.17、支持SD卡离线打印；

2.18、连续工作时间：80小时以上；支持断电续打；

2.19、打印结束后自动归位、自动关机、保障安全；

2.20、支持面向智能制造CPS远程控制系统设置与连接、无线网络与硬件配对扫描绑定、APP远程操作与控制、远程导入分布式3D打印机、远程自动化运行3D打印机控制系统、远程获取3D打印机状态参数、远程下发3D打印机控制指令、远程下发打印任务。

5、青少年创意设计软件（校园版）

技术规格及性能指标：

5.1、软件功能

支持导入2D图片建模、文字建模、自定义绘制图形建模等多种建模方式；

支持对导入图片的距离测量、对齐、复制、旋转、镜像、缩放等操作功能；

支持照片、图片、文字一键式3D透光浮雕建模技术。独有回转体曲面浮雕生成技术；

支持单张2D照片自动合成3D人像功能，合成时间少于90秒。支持交互式3D人像变形设计，支持五官、表情、年龄、配饰、角色、发型、肤色等多种交互式快速设计功能；

支持积木堆叠式建模，10种以上基础模块形状，自由度更高。支持材质颜色，自带常用材质基础模块；

超过10个大类，逾700件各类高质量3D打印模型，支持实时3D预览；

支持参数化积木建模，可数字化定义积木形状、尺寸，并进行组合建模；

支持自有定义工作平面，绘制简易草图，支持基于草图的剪切、拉伸、旋转等高级建模功能；

支持导入图片进行建模，支持文字输入建模；

支持3D模型的缩放、旋转、坐标变换、删除、复制、叠加复制、镜像、阵列、对齐、布尔运算以及取消布尔运算；

支持对工作平面的修改以及还原；

支持3D数字雕刻建模，自由塑形，适用于设计3D艺术模型；

支持常用的雕刻功能：笔刷、膨胀、扭曲、平滑、抹平、夹捏、皱褶、拖拉以及涂绘等；

支持内置球体、方块、圆柱、圆环等常用雕刻基础模型，也可从外部导入STL/OBJ模型作为雕刻基础模型；

支持雕刻功能可以设置半径大小，可以添加对称约束；涂绘功能可以自由选择颜色；

内置至少八种以上的常用材质球，可以导入图片自定义材质球；

软件内置各模块使用视频案例，可直接打开播放；

上述所有功能集成于同一软件平台，一次性安装完成，具有平台及各集成软件自主知识产权，该软件平台需取得软件著作权登记证书、软件产品证书。

5.2、青少年3D创新设计课程

为了满足教学要求，方便老师授课、学生上课学习，须将不少于60课时的完善课程体系嵌入软件内部，老师、学生只需要在软件界面选择相应课程即可开始上课；

课程系统涵盖美术、自然科学、数学等多个学科领域，科学知识与3D打印结合的创造力培养课件，能够全面覆盖幼儿园、小学、初级中学及高级中学整个K12阶段。

符合STEAM与创客教育的项目制教学课程，内容包含课件、教案与教材全面材料，不少于60套项目制课程。

软件可生成.STL标准格式文件，支持3D打印机；

校园版软件适用于主机安装并授权校园局域网电脑使用该软件系统；

软件取得《软件著作权登记证书》与《软件产品证书》，拥有自主知识产权；

6、CPS 智能终端型号：UDI-LINK   

面向方案配置的专业型桌面化3D打印机实现以下功能：

（1）远程控制系统设置与连接；

（2）无线网络与硬件配对扫描绑定；

（3）APP远程操作与控制；

（4）远程导入分布式3D打印机；

（5）远程自动化运行3D打印机控制系统；

（6）远程获取3D打印机状态参数；

（7）远程下发3D打印机控制指令；

（8）远程下发打印任务。

产品彩页：

1. Pony-1C

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

1. Dolphin-0A-2

    

    

    

    

   
   

   
   

   
   

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

1. 其他：

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

   
   

   
   

   
   

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

1. IME 3D