省义务教育阶段3d设计与打印实验室装备指导意见[002]

1、个人资料整理，仅供个人学习使用1 / 6浙江省义务教育阶段 3D 设计与打印实验室装备指导意见(征求意见稿)范围本意见规定了浙江省义务教育阶段 求，装备内容，布置要求等内容。 本意见适用于浙江省义务教育阶段 定义2.13D 设计与打印实验室3D 设计与打印实验室是由三维成型设备、计算机、配套软件及其他配套课程组成的，为学 校开展三维设计与 3D 打印相关教学活动所提供的专用教室。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。3D 打印技术分类3D 打印技术狭义上指 “ MIT 开发的以粉末为基础的制造技术”。广义上指所有的增材制造 技术。目前主要的技术形式有：残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒。SLA ( Stereo l

2、ithography Appearanee)立体光固化成型法。主要采用液态光敏树脂原料，通 过 3D 设计软件( CAD )设计出三维数字模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面， 分层扫描固化叠加成三维工件原型。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。SLS( Seleetive Laser Sintering )选择性激光烧结法。主要采用激光有选择地分层烧结固体粉 末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前， 整个工作台被加热至一定温度， 可减少成型中的热变形， 并利于层与层之间的结合。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。

3、LOM(Laminated Objeet Manufaeturing )分层实体制造法， 又称层叠法成形。 主要用片材(如 纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。 切割完一层后， 送料机构将新的 一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。FDM ( Fused DepositionModeling )熔积成型法。主要采用丝状材料(石蜡、金属、塑料、 低熔点合金丝)作为原材料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1C),在计

4、算机的控制下，喷头作 x-y 两个维度的平面运动， 将熔融的材料涂覆在工作台上， 冷却后形成工件的一层截面，这样逐层堆积形成三维实体。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。生物绘图技术 ( Bioplotter )。主要以细胞为原材料， 复制一些简单的生命体组织， 例如皮肤、 肌肉以及血管等， 甚至在未来可以制造人体组织如肾脏、 肝脏甚至心脏， 用于进行器官移植。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。教学应用利用 3D 打印技术可以开展在以校为本的 STEAM 教育，一种是结合学科课堂的多学科整合 实施，另一种是基于项目的跨学科整合实施。多学科( multidiseiplinary )整合，是指带有学科痕迹的学科之间

5、学习内容、 学习方式以及学习结果等方面的综合， 其实施以学科课堂为 主阵地。跨学科( transdiseiplinary )整合，超越学科界限，是以来自真实生活的科技问题融入学生对社会、政治、经济、国际关系以及环境等问题的学习，不带有学科痕迹，其实施 主要采用项目学习的方式。3D 打印与学科融合的应用案例如下：鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘。案例一：小学语文中有赵州桥一课，一个语文老师请 3D 打印社团将缩小版的赵州桥打 印出来，另外，还打印了几种不同结构的桥。在上赵州桥这一篇课文时，学生就可以捧 着赵州桥进行观察，更好地 体会所学课文。但授课并没有到此结束，语文老师让学生观察 不同的 3D 打印桥

6、梁的桥墩、 桥洞结构， 然后指导学生在一条模拟 “河流 ”中进行实验， 观察、3D 设计与打印的实验室装备的定义，建筑要求，环境要矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。3D 设计与打印实验室的装备。个人资料整理，仅供个人学习使用2 / 6记录 河水从桥下流过的情况，另外还让学生把桥梁放在沙池当中，学生收集各种材料进行 布景， 营造各种意境。 最后指导各小组展开讨论， 让学生从不同的角度去把这次的活动写成 一篇文章。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞。案例二：英语学习的单词记忆一直都是孩子们头疼的事情。自从有了 3D 打印之后， 一个 老师把许许多多不容易记忆的英文单词在 3D 软件中建模， 然后打印出来做成了一个个

7、立体 的小钥匙扣， 然后用来奖励给同学， 不爱记单词的同学也对精美的钥匙扣爱不释手， 挂在书 包上，挂在书房里耳濡目染，单词自然就记住了。这样孩子课间少了追逐打闹，在潜移 默化中掌握了单词，提高了学习效率。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。案例三： 在现阶段小学科学教学中， 实验教学的效果是课堂学习效果的主要体现，课本中的一些实验设计操作难度大， 设计也不够科学， 致使不少科学实验课耗时费力， 而实验效果 不佳。 为了更好地实验， 教师往往会制作一些教具， 提高实验效果。 例如， 在教风向风速 一课时， 深圳一个学校的教师和几个学生设计了一个风向风速演示仪，但是在制作过程中 发现仪器的支架比较复杂，

8、自己不太好加工， 后来老师把加工任务交给了本班会使用三维建 模的学生， 这学生不到一小时就把支架模型在电脑中设计出来， 经过一晚上的打印，支架出 来了，最后这个风向风速演示仪制作成功。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。案例四： 美术科组负责学校的文化装饰，他们就利用 3D 打印技术，把很多自己想法 通过 打印技术把它变成现实物品。例如，校园里挂在墙面的创意相架就是老师和学生设计，植物上挂着的 3D 打印二 维码也是学校自己制作的， 各种提示语 也有不少是 3D 打印的作品。 另外，美术 科组在教师节前还举行了全校性的一次 美术设计比赛， 设计的内容就是创新生 活用品， 让孩子设计一款生活用品送给 自己

9、的老师。 美术老师要求学生三人为 一组， 各自 发挥所长，不但要画出外观草图，还要利用 3D 设计软件设计物品的模型，另外文字说明也 不能少。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。案例五：数学立体几何中，部分学生对书本上的几何图形无法有一个空间认识。教师通过 3D 打印立体几何的模型，帮助学生对相应几何图形有更好地认识。同时，教师让学生通过 三维设计一些有针对性的立体几何模型， 让学生不仅仅能认识几何模型， 更能从设计中理解 几何模型的生成过程，理解几何模型中的线面关系。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。5 建筑要求5.1面积实验室面积使用面积： 80 m2-100 m2以上。5.2地面 与走廊的地面不宜设台阶。

10、地面应平整、易清洁、耐磨、防滑。5.3门窗应设置前后门，门洞的宽度不应小于1200 mm，门应向疏散方向开启，开启的门窗不得挤占走道的疏散通道。临空窗台高度不应低于 0.9m。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。5.4网络应设有 2 个或以上的千兆网络接口。5.5综合布线按建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范(GB/T50312 )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。坛 摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。5.6供电 用电负荷应留有余地，以满足不断增加的现代化教

11、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。5.7接地教室应有可靠的保护接地线，接地电阻应不大于4Q。5.8消防应备有效的消防（防火、防潮、防盗等）设施。6 环境要求6.1采光 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。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。个人资料整理，仅供个人学习使用3 / 66.2遮光 窗户应装遮光帘，防止自然光对打印感光类材料的影响。6.3照明应采用冷光源，宜采用 3300K5500K 色温的三基色荧光灯，电子整流器，显色指数不宜低于 80 。3D 打印工作台台面的平均照度应不低于300IX，其照度均匀

12、度不低于 0.7。6.4温度室内温度应在 4C至 30C之间。室内可安装空调， 温度宜控制在 16C28C。3D 打印实 验室应保持室内温度恒温。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌。6.5湿度室内空气的相对湿度宜在 50%70%。6.6通风换气FDM 的 3D 打印机采用的材料 PLA 有一定的气味，有条件的可以采用 3D 打印机与三维设 计场地进行分开。 3D打印机与三维设计为同一场所的，须增加换气设备。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪。室内换气次数要求不低于 34 次/h,宜采取各种强制性的通风措施，使室内二氧化碳浓度低于 1.5 %。6.7噪声室内环境噪声应不大于 55dB 。6.8环保教室内部装饰应选用

13、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。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。6.9安全实验室应配备有效的防火、防盗、防潮等设施设备,同时3D 打印机数量若超过 20 台,则建议安装通风系统,平时也应当注意通风,防止学生吸入有害气体（TVOC 、甲醛、乙醛、臭氧、颗粒物（PM ）、及 FP/UFP （PM2.5 ）等）等情况。实验室还应当配备外伤急救箱， 急救箱中的药品应注意及时更换。

14、上课时,应当强调对设备的安全使用,防止被3D 打印机的高温喷头烫伤意外事故； 课后应加强对工具、 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。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。装备内容7.1装备功能7.1.1搭建创新作品的孵化平台助推在校师生的创新热情。师生的创意都可以在本实验室打印出模型,便于交流、 分析、检讨,进一步完善自己的作品。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。7.1.2构建创新三维教学模式三维设计是 3D 打印的基础，是一种新型教学模式，与3D 打印机结合可将同学们头脑中创意思维实物化。培养空间想象能力和创意思维，增加手工制作的手段，提升制作能力，锻炼、 强化科

15、技和艺术的整合能力，进一步提升解决学习生活中问题的能力。構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲。7.1.3 革新教学方式教学工具一般由专门的教学设备制作机构制作发行，更新慢；多媒体课件中展示的教学内容模型也无法使学生直接接触和观察教学实体对象。3D 打印使得每位教师都可以方便的打印模型，以有形的三维格式展示教科书中提取的二维信息，并可以设计个性化的教学模型以适个人资料整理，仅供个人学习使用4 / 6应教学内容的要求，同时 3D 打印可以帮助学校制作特殊的教学模型。輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧。7.1.4 创新课程教学设计很多学科可以通过打印制作相关的模型，进行课程内容的学习和实验设计，如建筑、医学、生物学、汽车

16、工程绘画、图形设计、历史考古等。在教学活动中，生动的DIY 和立体的学习方式越来越受到学生的欢迎。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰。7.1.5 推动 SETAM 教育STEAM 教育指科学 （Scie nee） 、 技术 （Tech no logy ） 、 工程 （En gi neeri ng ） 、 艺术 （Arts）数学（Mathematics）教育。STEAM 素养由科学、技术、工程、艺术和数学学科的素养组 成，把学生学习到的各学科知识与机械过程转变成一个探索世界相互联系的不同侧面的过 程。STEAM 强调学生的设计能力、批判性思维和解决问题的能力。3D 打印技术引入到教育领域，有助于推动 SE

17、TAM 教育，培养学生的科技素养和数字化素养。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减。7.1.6 推动创客教育创客本义是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。创客精神和教育的碰撞，出现了创客教育的概念，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，借助互联网，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。3D 打印技术的引入，推动了创客教育的进步，培养了学生的科技素养和数字化素养。凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴铍賄。7.2 装备设备根据教育部提出的培养创新型的人才为设计标准，按照每个教室48 人为例，制定以下配备要求见表 1。该配备要

18、求是学校单独建3D 设计与打印实验室需配备的最低要求，有条件的学校可以按需提高设备种类、功能规格和配备数量。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻。表 1 配备要求序号名称规格单位数量备注1中小学三维创意设计软 件三维设计软件节点40-5013D 打印机，设备包含打 印后处理工具桌面级打印机台10-3023D 打印耗材PLA公斤（卷）1003电脑主流配置，显卡硬件加 速OpenGL3.2 以上。台40-504高端电脑配置（用于处理 三维扫描数据）高性能显卡台1-65桌面式三维扫描仪三维扫描仪（包括软件 和培训）台1-66手持式扫描仪，设备包括三维扫描仪（包括软件台1-6个人资料整理，仅供个人学习使用5 / 6扫描镜头，手持架子，软 件光驱，加长线和培训）7遥控升降机显示器升降40-508蓝牙自动转台9书写板通用规格块110教师台通用规格张111多媒