STEAM+创新实验室

STEAM+创新实验室（3D与印糕版展览展示）整体解决方案上海华一风景观艺术工程有限公司2017年7月14日目 录 1、背景42、项目背景和意义52.1 项目背景52.2 印糕版展览展示样品62.3 3D制作工艺72.4 项目意义73、数字化创新实验室介绍83.1创新实验室现有教室83.2功能区构成93.3展览展示及设施114、三维创新互动平台144.1在线建模144.2项目管理144.3作品展示154.4分享互动164.5三维创新平台价值174.6 VR+3D打印创新实验室174.7 VR设备报价195、服务与支持195.1师资培训195.2服务支持195.3设备维护195.4创新实验室运营与成果展示206、产品配置206.1创新实验室产品配置206.2创新实验室设备217、校本课程开发217.1 开发意义217.2 课程内容设置227.3、课程设置体系框架247.4、课程实施247.5、学时安排：每学期15课时241、背景 杭州市余杭区塘栖镇第一小学座落于古运河畔，创办于1906年，原名“栖溪学堂”。1988年征地新建，定名为“塘栖第一小学”。 学校占地面积16000多平方米。整个校园绿树掩映，花木扶疏，校舍布局错落有致，假山亭台点缀其间，具有江南园林韵味，现代化的教学设备一应俱全，各类专用教室的配备在全镇乃至全区均位居前列，办学品位正逐年提高。学校现有26个教学班，共有学生1000余人，在职在编教职工62人，专任教师中具有大专及以上学历的达97%，浙江省教坛新秀、余杭区名师、余杭区学科带头人、杭州市教坛新秀、区骨干教师、区教坛新秀、区青年教师岗位能手等名优教师数量占55%，一支高素质的教师队伍也已基本形成。当今的教育思潮中，创新精神与实践能力的培养问题日渐突出。对于现代教育而言，培育具有创新人格的学生、培养创新型人才任重道远，中学教育质量直接关系到民族未来。所以，我们应积极培养学生的创新实践能力，使学生在学习阶段打好坚实的基础。然而现今的创新教育培养，大多止步于思维的培养，由于受到时间、场所等限制，而忽视了最能体现学生“创新”素养的动手实践能力的培养，造成了“手脑失衡”的现状，对于科技发明、创造更是有畏难情绪。3D设计与3D打印技术在近年来发展迅猛，国际上科学技术水平较为先进的国家如美国、英国、日本等，学生的技术课程中早已引入了“3D设计与打印技术”，将学到的知识和已有的生活经验综合应用的教学内容；引入3D设计和3D打印机等设备，组建3D打印工作室，能使学生更多的接触、感知和体验未来新兴技术，拓宽学生视野，培养学生的创新意识和创新精神，不断提升技术素养，促进学生全面而富有个性的发展。为了更好地贯彻落实国家中小学生素质教育和创新人才的培养，在3D打印科技层面上推进的是3D创造设计与3D打印技术，包括3D科学实践教育实验室的课件制作以及三维设计等实验系统，可以让青少年在3D科学实践教育实验室在短时间内用3D绘制自己的DIY模型，然后自己动手通过3D打印设备把自己的想法从无到有的创造出来，从而充分激发学生的创新意思和科学探索的热情。在素质教育层面上推进的是针对目前中国的应试教育中素质教育欠缺的部分，突出培养学生的创新意识和对科学知识的追求探索精神，激发学生自主学习的兴趣和积极性，从而提高学生的全面素质以成为最前沿的高端创新人才。2、项目背景和意义2.1 项目背景印糕版，作为江南地区众多民间手工艺品的代表之一，是生活和艺术的完美结合。其造型古相典雅，雕刻独具匠心，具有强烈的地方特色和传统风格。其雕刻工艺吸收了木雕与民间剪纸等技法，线条流畅，构图丰满，层次分明，简繁有序。而糕模的纹理、刀法和布局考验的则是工匠们的手上功夫和文化修为，且所刻的糕板要求便于操作，脱模爽快，不沾粉垢。它既是一种日用工具，又称得上是一件民间美术精品，是民间雕刻艺术在日常生活中的巧妙运用。印糕版种类繁多，形状各异。按其外形分类，有圆形糕版、方形糕版和长方形糕版等；按其孔数可分为单孔糕版、双孔糕版和多孔糕版；按其功能又可分为节日糕版，喜庆糕版和茶水糕版等。印糕版的造型图案多种多样，有吉祥图案，如“福禄寿喜”、“金玉满堂”等；动物图案，植物花卉图案。随着历史的发展，印糕版上的图案也经历着不断的变化，有些可能已远离现代生活，但大多数自用至今，发挥着极强的传承能力。与现代三维设计技术和3D打印技术相结合，又能够设计和制作出各种不同的花纹与图案，对于印糕版手工艺品的继承与发展，发挥十分重要的作用。2.2 印糕版展览展示样品 诞生礼仪系列；成人礼仪系列；婚庆礼仪系列；庆寿礼仪系列；丧葬礼仪系列。印糕版的取材以坚韧不裂的木材为宜，多采用质地细腻的白桃木。雕刻技艺有镂空、浮雕、浅雕、阴雕、阳雕、立体圆雕等。式样一般可分为单体印糕板、上下模印糕板和平板印糕板三大类。单体印糕板体积较大，花纹复杂，常用平雕和半圆雕技法刻成，用于糰子、方糕、月饼等的制作；上下模印糕板由上模（外型）、下模（纹饰）两部分构成，其结构使制作印糕时便于脱模；平板印糕板则是借鉴篆刻和雕板的技法，在平板上雕纹饰，印糕时可直接压印成型。 2.3 3D制作工艺3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过切片处理，把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的三维图变成实物。该技术应用范围广泛，已经在珠宝、鞋类、工业设计、工程建筑和施工、汽车、教育医疗产业、航空航天等各种领域。3D打印技术较突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能够直接打印从计算机图形数据中生成任何形状的“零部件”。与传统的印糕版技术相比，除了生产成本、效率、材料多元化等方面的优势，它还可以制造出传统生产技术无法制造的形状。2.4 项目意义3D打印技术与印糕版相结合，帮助学生将天马行空的想法设计成模型，利用3D打印变成现实，想到就能做到，这样能更好的激发学生的想象力，既培养了学生空间想象能力和创造性思维，又让他们对于传统的印糕版技术产生浓厚的兴趣，并渴望去创造实现更多“奇思妙想” 的东西。 与3D技术相融合，既是创新技术与传统文化的融合，也为学校完成常规教学活动提供了拓展课程资源。 这样既传承了民族文化，让行将逝去的民俗记忆进入课堂，又继承渐行渐远的民俗。 促进校本课程的开发实践，培养学生的动手能力，激发学生传承民族文化的自豪感和敢于创新的探索热情。3、数字化创新实验室介绍数字化创新实验室，也可将其定义为校园创客空间，是校园内建设而成的实施创客教育的空间，它是信息技术使能的创新教育实践场，用于培养学生的创新能力自我管理，把很多新奇的创意想法变为现实，创造出来，分享新鲜富有创意的技术知识和理念，普及创客思想的新型开放性创新实验室。3.1创新实验室现有教室 . 3.2功能区构成创智空间其包含有五个功能区：印糕板展示区、作品展示区、创造区、活动讨论区、材料区。印糕版展示区： 印糕板展示区主要设计在左侧靠墙摆放，同时通过展示柜的形式摆放一些特色糕板。便于学生近距离观察。学生作品展示区：展示区往往是在创新实验室的前端（即入口处），用于展示学生创作的作品。配有展示台和展示柜两种展示装置，展示柜主要陈列数量众多的小作品和需要适当保护的作品，展示台陈列作品适合与观众互动。展示区也陈列一些外来作品（经典展品），用于开扩学生眼界，启发学生创新灵感。创造区：创造区是创新实验室的核心功能区，学生就是在这里将想法变成现实。这里有品种众多、先进高技术的设备，同时还考虑学生的设备操作能力和安全需求，很多设备为特殊设计的桌面级装备。创造区的桌子是可以拼装组合的，而且在桌子拼合处的预留空间是用来满足布置各种电路线的。学生们在这个区域，通过三维建模设计，学习操作3D打印机，3D雕刻机，使用3D扫描仪，可以将学生的想法立刻变为现实。在学习三维建模软件的时候，可以锻炼学生的空间思维能力，最终能够借助3D打印、3D雕刻机等工具的使用将自己的创意变为现实。 活动讨论区：活动区有两个功能：（1）用于集中学习、上课；（2）用于举办小型活动，如班级比赛；这里相当于电脑室，但其桌椅又方便移动，以便开展活动。讨论区主要用于小组讨论，或老师对小组学习进行小范围指导，需要可以自由组合的桌子满足小组成员可以聚在一起沟通和分享。 如上图所示，讨论区的桌椅可以并排连一起，作为分割区域的作用。同时可以让同学们自由组合使用。材料区与烹饪区：教室前后二个空间设计为材料区和烹饪区，材料区主要功能是保管耗材和少量精密易损的仪器设备，有一定的保管箱柜和制度，一般由专人负责，也可以是半开放方式。材料区的耗材存放柜（下右图）可以融入创造区方便学生选取材料,但仪器设备存放柜（下左图）要规划出一个独立的区域，学生使用时由专人负责取放。烹饪区主要是用于糕点制作完后的蒸煮，所以该室还配有蒸锅等设备。3.3展览展示及设施编号项目名称主材料名称品牌及工艺单位数量主材单价主材合价辅材单价辅材合价人工费单价人工费合价合计1铲除原墙面粉层及护墙板包括顶面233.000.000.000.000.0015.003495.003495.00 2墙面三批及砂平胶水腻子粉等233.0016.003728.003.00699.0015.003495.007922.00 3乳胶漆(多乐士超易洗)一底两面233.0012.002796.003.00699.008.001864.005359.00 4下水管敷设暂定（按实计算）中财50m10.0012.00120.005.0050.006.0060.00230.00 5水槽冷热水管敷设暂定（按实计算）项1.00500.00500.00100.00100.00500.00500.001100.00 6不锈钢水槽制作m4.50780.003510.008.0036.0050.00225.003771.00 7红外线感应水龙头只6.00320.001920.0010.0060.008.0048.002028.00 81.5平方强电常规线管敷设飞航铜芯线m900.001.801620.001.00900.003.002700.005220.00 92.5平方强电常规线管敷设飞航铜芯线m600.002.201320.001.00600.003.001800.003720.00 104平方强电常规线管敷设飞航铜芯线m100.004.60460.001.00100.003.00300.00860.00 11弱电管线敷设网线电话线高清线m600.005.003000.001.00600.003.001800.005400.00 12吊灯只8.00350.002800.005.0040.0025.00200.003040.00 13筒灯只30.0035.001050.005.00150.008.00280.001480.00 14射灯只20.0035.00700.005.00100.008.00160.00960.00 15LED灯带m26.0022.00572.005.00130.003.0078.00780.00 1686型暗盒只50.002.00100.000.5025.002.00100.00225.00 17开关插座暂定（按实计算）只50.0015.00750.000.000.006.00300.001050.00 18弱电控制箱套1.00150.00150.0050.0050.0050.0050.00250.00 19强电控制箱20回路套1.00500.00500.0050.0050.00100.00100.00650.00 20LED方通专用长灯1200*70只12.00240.002880.005.0060.0010.00120.003060.00 21实木格栅窗制作38.00320.0012160.005.00190.0060.002280.0014630.00 22实木格栅窗油漆38.0045.001710.003.00114.0080.003040.004864.00 23背景墙制作5*2.0m5.00860.004300.0016.0080.00450.002250.006630.00 24艺术墙隔断2000*2700*421.60800.0017280.0012.00259.00220.004752.0022291.00 25双层艺术工艺吊顶木龙骨石膏板等125.0068.008500.006.00750.0035.004375.0013625.00 26铝合金条型格栅吊顶木纹色26.80120.003216.005.00134.0060.001608.004958.00 27复古砖40.0080.003200.0015.00600.0060.002400.006200.00 28创造区桌子900*600*700（厂家订制）组12.001200.0014400.000.000.000.000.0014400.00 29创造区椅子厂家订制只48.00150.007200.000.000.000.000.007200.00 30展示柜制作（展示区）厂家订制只2.002200.004400.000.000.000.000.004400.00 31橱柜（材料区）厂家订制只6.002200.0013200.000.000.000.000.0013200.00 32印糕版展示柜制作厂家订制只2.002200.004400.000.000.000.000.004400.00 33长方形桌几厂家订制只2.00800.001600.000.000.000.000.001600.00 34方型凳厂家订制只2.00300.00600.000.000.000.000.00600.00 35印糕版模板制作项1.005000.005000.000.000.000.000.005000.00 36门及门套制作进户双开门套1.003200.003200.000.000.00600.00600.003800.00 37门及门套油漆进户双开门套1.00400.00400.00100.00100.00400.00400.00900.00 38亚克力雕刻字10+3cm380.005.001900.001.00380.002.00760.003040.00 39实木雕刻板3.231800.005814.0010.0032.3020.0064.605910.90 40悬挂式作品展示1700*800（实木雕刻+绒布）块6.00650.003900.0020.00120.0030.00180.004200.00 41实木画框块20.00900.0018000.0020.00400.0030.00600.0019000.00 42展示布置项100000020000.00直接费231448.90 4、三维创新互动平台4.1在线建模打开浏览器后，输入“”回车便可进入主页面。注册后，点击开始创作即可进入在线建模界面。4.2项目管理点击导航栏的“项目”进入当前账户的默认项目页面，如下图：按照上图从上往下，从左往右介绍一下此页面的功能：项目信息：n 这里展示的是此账户的项目信息，包括：创建人、创建时间、项目介绍。创建新设计：n 点击“+创建新设计”按钮会进入建模环境进行设计建模修改项目：n 点击“修改项目”会弹出编辑框，进行项目标题和项目介绍的编辑修改。项目成员：点击项目成员会出现下拉框：n 修改权限：点击修改此成员对当前项目的权限:只读、可写、管理员n 移除用户：点击将此用户移除出当前项目4.3作品展示点击“展示”进入展示页面，个人空间访问量前6名的设计明星将会出现在展示页面最上面。之后是作品的展示，默认按时间顺序排序，也可以点击“查看数”，“点赞数”，“评论数”进行作品排序。或许输入关键字进行作品搜索查询。个人空间：点击设计明星的头像，或者作品缩略图下方的作者名字，可以进入此作者的个人空间，可以看到此作者的相关浏览作品打开作品后，按住鼠标左键在模型区域移动鼠标，可以看到模型的不同视角；鼠标中间的滚轮可以缩小或放大模型；鼠标右键可以把模型在画布中平移。右上角的浏览盘，点击中间的小房子，可以浏览模型正面；点击上下左右不同角度的小摄像机图标，分别从上下左右的视角去浏览模型。4.4分享互动点击作品右边的“分享到.”，可以打开社交媒体入口，点击对应的入口可以将此作品链接分享到QQ空间，微信好友及朋友圈等入口。4.5三维创新平台价值 中小学生：寓教于乐，让中小学生在设计有趣的物体的同时，能够锻炼中小学生三维空间想象力，从而学习立体几何更容易。而同学间可以互相交流评论作品，互相激励成长。 信息老师： 使用学校版，信息老师可以方便的管理班级学生的作品数据，从而对学生进行个性化的引导。同时，学生作品可以公开分享给家长和学校领导，进行教学成果展示。 学校： 班级作品管理页面可以链接到学校网站，成为一个桥梁，让家长们可以看到学校的教学成果，孩子们的学习成果。 家长： 家长可以针对性的看自己孩子的空间，从前后作品中看到孩子们的成长曲线，以及孩子的兴趣和潜能。也可以与孩子的作品互动，增进沟通了解。4.6 VR+3D打印创新实验室1）VR虚拟实验室介绍 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。通过使用openGL的图形工具和vive头盔设备结合的方式，建立虚拟实验室，把设计好的作品放置于虚拟实验里完成展示，互动。虚拟实验室的建设包括：整体布局，效果呈现，互动与游戏等。需要配合VR硬件设备实现好的体验。2)设备图 3）VR+3D打印教学 3d打印的模型制作； VR全景印糕版展示； 上传3d打印模型到互联网上、分享虚拟空间网站。 在虚拟空间展示学生作品的成果与互动。4.7 VR设备报价名称数量单价总价VR头盔185008500VR虚拟遥控器2650013000VR高配置图形工作站1950095003D场景制作软件11200012000VR综合性课程介绍，VR场景设计，unity3D 建模，模型导入导出，效果展示，简单游戏设计等20课时260052000以上合计950005、服务与支持5.1师资培训为保障创智空间长久有效的正常运行，将根据自身的师资培训体系为学校提供完善的师资培训服务，为学校培养更专业的多学科全面发展的人才。5.2服务支持根据学校情况，合编校本教材，共同研发符合学校情况的教学方案及活动方案；与学校共同组织活动，并给予技术及相应渠道支持；例如，校内活动，创客节，科技游学活动等；科技竞赛给予技术支持辅导。5.3设备维护创新实验室内所含设备都享受启培科技提供的相关技术服务，设备至到货之日起保修期12个月，终身维护，保修期内，启培科技提供免费技术支持，24小时内服务响应，保障实验室正常运作。5.4创新实验室运营与成果展示通过科技竞赛、科普展示、创客讲座、创客马拉松、创客嘉年华、科技夏令营/冬令营等丰富多彩的创客活动，将创新实验室充分的运转起来，让学生在这些活动中展示自己的作品，并且与其他小创客们进行分享、互助、交流、学习。并提供国际赛事信息，组织出国参赛，交流，学习，更好的展示创新成果，也可邀请国外专家教授来校交流，分享创新成果，思路等。6、产品配置6.1创新实验室产品配置型号图示介绍功能JoysMaker Dreamer铸悦科技自主研发稳定双喷头结构，最大成型尺寸：230*150*140成型工艺:FDM打印耗材：ABS、PLA三维创意课程（老师用机）JoysMaker Finder铸悦科技自主研发打印小型作品最大成型尺寸：140*140*140成型工艺:FDM打印耗材：ABS、PLA三维创意课程（学生用机）ZR8090机器整个幅面是800，平面加工是800*900毫米，立体加工是300*800毫米 三维创意课程（学生用机）3D打印耗材高品质打印耗材，环保材料3D打印 机专用耗材三维扫描仪原装进口，桌面级扫描仪，进行逆向工程，快速获取三维数据三维创意课程配备工具3D打印笔低温保护，出丝流畅，寿命长久三维创意课程配备工具收纳柜22抽塑料零件柜尺寸：495*158*220cm材料收纳管理五金工具箱史丹利41/42件工具组合套装创意制作工具（老师工具）6.2创新实验室设备名称数量单价总价糕点烘烤机（ROC-10热风循环十层）12050020500多功能和面机（双速20L）5360018000糕点制作用具（含22cm打蛋盆、不锈钢分蛋器、不锈钢量勺、手持面粉筛、不锈钢抹刀、打蛋器、脱模刀、量杯、硅胶刮刀、擀面杖、油刷刮板等）202805600多媒体投焙设备119000190003D打印机JoysMaker Dreamer119000190003D打印机JoysMaker Finder2850017000雕刻机ZR-809011450014500糕印版租赁/半年（后期免费）35035000 35000三维扫描仪114500145003D打印笔20500100003D打印耗材204008000收纳柜25001000五金工具箱44001600校本课程开发16000060000三维在线创新设计平台1/每年3000030000以上总计3087007、校本课程开发7.1 开发意义本课题基于传统民间工艺雕花印糕版，借助于3D技术，以学生的创新教育为目标，在初中劳技教材的基础上，依据学情，融入学生的想法和期望，激发学生兴趣，唤醒学生对传统历史文化的“集体记忆”，再现江南稻作文化精华，让渐行渐远的民间工艺在3D技术中大放异彩。 以3D打印技术为平台，为学生提供一个了解、走近民间手工艺印糕版的教育平台，开创校内课程资源，将创新技术与中国传统文化完美融合。 雕花印糕板，既是一种日用工具，又称得上是一件民间美术精品，是民间雕刻艺术在日常生活中的巧妙运用。其造型古朴典雅，具有强烈的地方特色和传统风格，为后人留下了极其丰富的图形文化遗产。通过本课程的设置，引领学生走近印糕版，亲近散发江南气息的民俗文化。 世事更迭，时光老去。刻制印糕板、制作印花糕的习俗逐渐从寻常百姓家消失，成了一种行将远去的民俗记忆。本课题借助3D技术的优势，激发学生对印糕版的兴趣，唤醒人们对旧时光的记忆，再现江南稻作文化的精华。7.2 课程内容设置课程目标习近平总书记指出：“中华优秀传统文化是中华民族的精神命脉，是涵养社会主义核心价值观的重要源泉，也是我们在世界文化激荡中站稳脚跟的坚实根基。”增强小学生的人文底蕴和实践创新能力是学生的两大核心素养，中国学生发展核心素养根扎在中华优秀传统文化的土壤中,挖掘本土课程资源，同时充分利用日益发展的3D信息技术,培养学生的实践创新能力，引导广大学生坚定文化自信，在全球化浪潮、信息化时代为每个孩子打上深深的中华文化底色。我校地处杭州塘栖镇，塘栖历史悠久，始建于北宋，自元代商贾云集，蔚成大镇，明清时富甲一方，贵为 “江南十大名镇”之首。塘栖，有着深厚的文化积淀，并拥有众多文物遗产。印糕版，传承着余杭这块“鱼米