创客教室-激光造物实验室方案.pdf

通渭县第三中学创客教室建设方案创客教室建设方案激光造物实验室激光造物实验室2019 年 6 月目录一、创客教育激光造物实验室方案.11.方案概述.12.激光创客实践课建设背景.73.激光创客实践课配置方案.124.使用与运营.27一、创客教育激光造物实验室方案一、创客教育激光造物实验室方案1 1/36362 2/36363 3/36364 4/36365 5/36366 6/36361.1.方案概述方案概述激光创客实践课基于现有激光教育的广泛调研和丰富案例，合理规划功能区域、创新设计空间布局、前瞻配置领先设备、贴身配备校本教材、贴心搭建本地运营，确保激光创客实践室成为学生的创意乐园和筑梦空间。具体使用时可以与学校的特色办学（模型基地、机器人工作室、科技发明基地等）相结合，还可以作为“通用技术”课程的选修模块在全校进行普及。本方案提倡学生走出校园走进工厂生产线，了解真实的造物过程，激发探索、研发、设计工程思维，还创新性的而加入学生参与商业行为，自主主导作品的整个买卖流程，从而得以较早地一览真实商业社会的全貌。整体解决方案将激发创新学生个体、促成创意学生社团，继而在全校形成广泛的激光 STEAM 教育与学科教学相融合、跨学科知识相结合的创新氛围，为学校培养素质教育背景下的创新人才保驾护航。2.2.激光创客实践课建设背景激光创客实践课建设背景激光科技广泛应用于高端制造、信息通讯、生物和医疗健康等产业及军事工业、国防安全等领域，是当今世界战略高科技竞争的重要领域之一。近年来，世界主要发达国家纷纷将发展激光技术作为本国优先布局的领域，给予大力支持。2.1 国内外已将激光技术应用于教育领域中激光切割机作为创客教育的源起和三大工具之一，被创客群体认为是最容易入门的创客工具或设备，且其实现的功能也十分强大，可以帮助使用者使用对特定材料的特定形状的切割，同时也可以利用激光切割机实现在特定材料上不同程度的镌刻效果，例如我们在一些手工艺品上看到的文字、图片等效果都是用激光切割机来实现的。7 7/3636据报道，英国与德国等发达国家的小学已与社会教育机构合作开展了一系列 STEAM 教育项目，其中以胶合板为主要材料用激光切割出齿轮和杠杆并作为 STEAM 教育课程教具使用，取得了很大的成功。美国各州小学将激光 STEAM 教育课程融进日常教学中，成果显著，其中“Mini Woodworkers”项目深受小学生们的喜爱。8 8/36362.2 对传统课堂有颠覆性影响根据对全国激光切割与雕刻技术在校园应用的调研和果方创科的合作伙伴雷宇激光激光在全国众多的成功案例，我们发现激光切割与雕刻技术在传统课堂中的应用主要体现在：数学：根据数学方程切割出模型，用于解决几何面问题；工程设计：切割出自己设计的原型产品进行测试、研究与探索；建筑设计：快速地切割出自己设计的建筑实体模型，以检验自己的设想；平面设计：制作艺术品以及一些基本的模型，创新设计形式；地理：绘制真实的地势图、人口分布图、自然现象等，以了解地理知识；食品：设计食物的造型，使之更加得生动、有趣，富有美感；化学：切割分子模型，进行观察，以更好地了解概念、知识；生物、医学：切割出细胞、病毒、器官和其他特殊的样本模型；力学：根据设计制作桥梁等模型，进行力学实验；历史、考古：用于复原历史上的工艺品、古董，复制易碎物品。在数学、地理、化学、生物、医学、力学等学科中，激光切割与雕刻技术有助于使概念可视化，帮助学生加深对抽象概念、原理和知识的理解。在工程设计、建筑设计等专业中，激光切割与雕刻技术帮助学生速成模型、检测设想。在平面设计、食品等专业中，激光切割与雕刻技术有助于激发学生的想象力，创新表现形式。在历史、考古等专业中，激光切割与雕刻技术有助于复原珍稀的物品，让学生了解原貌。2.3 对素质教育有大幅度提升关于“十三五”期间 全面深入推进教育信息化工作的指导意见指出：“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，探索 STEAM 教育、创客教育等新教育模式”。STEAM 教育由美国政府倡9 9/3636导，涉及科学、技术、工程、艺术和数学等方面，中国的 STEAM 教育的主流在于机器人教育、编程教育、3D 打印以及激光切割与雕刻技术。激光切割与雕刻技术正在成为我国学生各类竞赛、社团、活动等开展中的有利工具支撑，大幅度锻炼学生的动手能力和实践能力。激光切割与雕刻技术让学生的创意在有限的时间和成本下变得触手可及。本方案为助力学校培养更多、更优秀的创新型人才，在总体思路上倡导搭建既为学生打造可供动手实践、创造的物理空间，又鼓励学生通过社交平台分享、交流的激光 STEAM 教育解决方案。1010/3636建设方案通渭县第三中学整体设计和建设思路如下图所示：1111/3636激光造物创客教室通渭县第三中学3.3.激光创客实践课配置方案激光创客实践课配置方案3.1 空间规划及设备配置套装包含：雷宇激光 NOVA 35*1 台，工业冷水机*1 台，抽风系统*1套，辅助吹气设备*1 台，综合工具箱*1 个；电脑和电脑桌椅（自备）。场地附加要求：墙壁需要孔径约为 150mm 的通道导出切割机工作过程中产生的废气到室外。切割雕刻材料可放置于机器底部空间或电脑桌的柜子里。以下为规划效果图及部分场地安排实例，仅供参考。另外，根据创客教室开展教学的需求，配置课程拓展平台、木工机械作为辅助设备，方便创客教室活动开展。（1）激光造物特色配置1212/3636激光造物创客教室通渭县第三中学名称名称设备图片设备图片数量数量(套套)价格（元）价格（元）总计（元）总计（元）激光切割机15600056000产品简介及参数：1.系统规格：创客教育专用激光加工系统;2.激光器功率及类型：80W，10.64m；3.冷却方式：水冷系统；4.激光器使用寿命：4000 小时；5.聚焦镜：标配 2.0”聚焦镜；6.机器外形尺寸：1500 x1105x1040mm7.工作区域：900600 mm；8.Z 轴电动升降工作台行程：230 mm，；9.加工平台：双平台配置，蜂巢网加工平台+铝刀条加工平台；10.机箱设计：为前后开设计，Y 方向可无限延展；11.对焦方式：支持红外式自动对焦及手动对焦双模式12.最大雕刻速度：1000mm/sec13.定位精度：0.01mm；14.最大切割深度：30mm；15.激光软件：雷宇激光专为创客教育开发的专用软件，LaserMaker，特殊开发的一键式材料参数功能，就算是初学者也能在短时间内掌握软件；采用独特的智能预测算法和 改进型 的控制 算法，支持 CorelDraw、AutoCAD，Inscape，Sketchup，Rhinoceros 等所有与 Windows 兼容的矢量绘图软件，使用方便。自主研发路径优化系统，可使加工效率提高 50%。16.文件格式要求：JPG，BMP 等图片格式，DXF，PLT，CDR，DWG 等矢量格式。1313/3636激光造物创客教室通渭县第三中学17.定位指示：红光定位系统；18.运动系统：雷赛伺服系统；19.操作面板：全彩中文 LCD 屏；20.操作方式：用户可在 LaserMaker 激光软件里设置多个图层，给每个图层设置不同速度和功率，一步实现多种不同效果；21.排烟系统：机器后部有个 145mm 直径的通风口用于将烟尘直接排出室外；22.特殊功能：14 道安全防护功能、智能路径优化、智能控制卡（提示机器状态，节能，降噪）、图层自动吹气控制、工时估算、位置调整、红外式自动对焦、以太网络数据传输、3D 雕刻、切割补偿；23.分辨率：100 至 1000DPI，由用户自由设置；24.记忆体容量：128MB 高记忆体；25.存储数量：99 个文档；26.激光能量控制：数位式功率控制可由 0.1100%无段控制；27.安全规格：符合美国 FDA 激光安全等级 1 标准，通过 CE 安全认证；配备高温探测报警器、强制水冷保护系统；水温安全控制系统；温控自动报警系统；工作舱打开自动开盖保护功能；光路封闭工作模式；工作状态信号灯28.传输接口：网络接口，USB 接口及支持脱机 U 盘；29.电源规格：110V-240V，50 或 60 Hz，单相；30.平均功率/最大功率：700W/1000W31.机器重量：310kg32.配套课程资源：初级课程 28 课时，中级课程 26 课时，高级课程 26 课时，提供激光展盘制作服务。1.远方观测站（大型）一套配套情景体验2.激光造物地图（大型）一套激光造物展品3.自主研发激光造物展示模型十套35000 元1414/3636建设方案通渭县第三中学（2）课程拓展平台名称名称激光切割设计平台软用户点，1 个授件账号 pro 教室版权教师用户点功能描述：1）软件支持模块化的 3D 建模对板材进行编辑，并一键生成 2D 加工图纸。2）软件支持可变大小的笔刷自动生成以下形状：圆形、方形、半格方、斜坡、切缝、1 至 8 模齿轮、1 至 8 模齿条、0-9 数字、A-Z 字母。3）笔刷自动生成形状可通过布尔运算相加减。4）软件内置了以下结构件模型，并可在板材图纸上留下相应的槽孔：m2 至 m8 螺丝、20*3mm 转轴、60*3mm 转轴、50*2mm 转轴、80*2mm 转轴、130*3mm D 轴、55*3mm D轴、8mm 子母铆钉、12mm 子母铆钉、角铁、合页、隔离栓、膨胀螺栓、十字轴、限位槽、130 电机固定器等。5）软件内置了以下电子件模型，并可在板材图纸上留下相应的槽孔：3xAAA 电池座，金属齿轮马达，橡胶轮，膨胀螺栓（小），方形小喇叭，310 主控板，神经元模块，计数模块，超时模块，显示器，语音记录器模块，阈值模块，并列逻辑模块，电机模块，110 主控板，自锁开关，触觉传感器，湿度传感器，蒸汽传感器，土壤水分传感器，倾斜感应器，红外接近传感器，电导传感器开关，心率传感器，温度传感器，火焰传感器，光模块，选择逻辑模块，否定逻辑模块，连续模块，分离器模块，强光LED 模块，蜂鸣器模块，多色 LED 串灯，伺服模块，按钮，LR44 纽扣电池盒 3 颗装，无源音箱小喇叭，micro:bit 电机驱动扩展板，4 节 5 号封闭式电池盒，带编码器金属齿轮减速电机 V2，Gravity:130 直流电机风扇，数字红外信号发射模块，GravityI2C OLED-2864 显示屏，DC2.1 电源转接头 母头，RGB LED 模块 3528，音频录放模块，Beetle 控制器，DF-BluetoothV3 蓝牙串口模块，DS18B20 防水温度传感器套件，TB6612FNG 微型双路直流电机驱动模块，霍尔磁性传感器，心率传感器，MMA7361 三轴加速度传感器，Gravity:UART OBLOQ-IoT 物联网模块，自锁按钮模块等模块模型。6）软件支持通过组装预览的方式检视 3D 模型的每一个零件及其 2D 图纸。7）电子零件库支持图纸定制功能，可将任意电子零件添加到零件库中。8）提供教室内老师端管理功能。1010/3636设备图片设备图片数量数量(套套)19 个授权学生价格（元）价格（元）总计（元）总计（元）3000030000建设方案通渭县第三中学（3）开源硬件序号项目名称技术参数说明数量单位单价总价图片图片（元）（元）mind+教1学编程软件BOSON造 物 粒2子 编 程入 门 套件Mind+是基于 Scratch3.0 进行开发的，面向是 K12 教育，侧重编程教育与创意实现。对于编程初学者来说，可以脱离写代码来完成编程，只需要拖动图形化程序块即可学习编程，让用户在轻松创造的过程中学习编程能力。为方便进阶学习，Mind+也支持使用 python/c/c+等高级1编程语言进行控制，同时，软件支持 Arduino 和 micro:bit 等市面上最为常用的开源硬件平台。Mind+融合了几十种传感模块和执行模块，帮助用户降低编程难度，从而简单轻松的实现创意。简介：micro:bit 造物粒子入门套件是 BOSON 入门编程套件，含有 8 种基础模块，适用于编程启蒙学习阶段，专门为创客教育初学者设计。套件所含主控板是一款专为青少年编程入门设计的开发板，体积仅为尺寸仅 1/2 信用卡大小，可实现 10 多种编程项目，含无线通信、手势识别等高阶功能。20特点：配合开发板的扩展板，省掉鳄鱼夹接线的繁琐，即插即用；结合图形化编程软件，上手容易；可以学习相关传感器及电路知识；1111/3636套00套69913980建设方案通渭县第三中学多结构连接，可通过磁吸、乐高积木、螺丝、魔术贴等方式固定。也可以与木、纸等身边常见材料结合；帮助学生锻炼逻辑思维能力，为编程学习奠定基础；创作出创意互动作品，提高创造力，培养动手能力。技术参数：套件使用糖果色区分不同类型模块；材质：模块外壳采用玩具级别 ABS 材质；连接方式：采用开源硬件标准通用的 Ph2.0 3Pin 接口，可以防反插；主控板：32 位 ARM Cortex M0 芯片，板载 5x5 可编程 LED点阵，按键，加速度计，电子罗盘，温度计，蓝牙等电子模块；扩展板：含板载 3.5mm 耳机接口,音量调节旋钮，外接供电口（可控制电源系统）输入模块：按钮模块，声音传感器，运动传感器，角度传感器 输出模块：七彩灯带，微型舵机，风扇模块，LED 灯模块 配件：microUSB 线，白色硅胶绞线可支持编程软件：Scratch3.0 图形化编程软件、JavaScript、Scratch、Mixly、Mind+、Python 等代码式编程软件；支持系统：Windows，macOS，IOS 和 Android 平台等平台；1212/3636建设方案通渭县第三中学3简介：Arduino 创意机器人是适用于开源硬件机器人教学入门的套件。可实现丰富的功能，具有良好的兼容及可扩展性，具有很好配合度的教材，能够让学生和老师逐步学习掌握。套件中包含机器人平台、Arduino 控制器、传感器和各种零配件，让学生能够快速搭建一款互动机器人，同时掌握电子电路和控制原理知识，锻炼动手能力，培养创新力。特点：本套件是国内首款面向教学普及的开源硬件机器人课程；经过了长期的课堂实践验证，和多次的调整完善；满足多种教学场景，包括大班教学、小班创新项目制作；ArduinoArduino 创意机器人套件是同名课程Arduino 创意机器人创 意 机基于 ardublock和Arduino 创意机器人基于 mixly，同一套件具器 人 套有两套完整课程。技术参数：件 PCB 工艺：使用沉金印刷工艺，具有焊性良好的镍金镀层，不易氧化；连接方式：采用开源硬件标准通用 Ph2.0 3Pin 接口，可防反插，不同颜色区分信号；编程主控板性能：主控芯片 Atmel Atmega328P 单片机，兼容 Arduino UNO 端口布局 集成 APC220 无线数传和蓝牙模块接口 支持 5 组 I2C 总线接口 支持 2 路电机驱动(峰值电流 2A)，1313/363610套259925990建设方案通渭县第三中学 传感器电源和开关电源自动切换 支持 7 个按键输入，5 个 A/D 模拟按键，2 个数字按键 外部输入电压（推荐）：7V12V DC 外部输入电压（范围）：6V20V DC 逻辑工作电压：+5V DC USB 转串口芯片：CH340 数字信号 I/O 接口：14（其中 6 个 PWM 输出接口）模拟信号输入接口：8 I/O 接口电流：40mA 桌面机器人平台工艺：PCB 沉金工艺制造；印有元件安装标识；底盘自带贴片螺母；输入模块：按钮模块，巡线传感器，声音传感器，倾斜传感器，防跌落传感器，碰撞传感器(左)，碰撞传感器(右)，光线传感器，超声波传感器，遥控器套件，温度传感器，角度传感器；输出模块：蓝色 LED 模块，绿色 LED 模块，白色 LED 模块，180 度舵机，电机风扇，蜂鸣器，130 直流电机；电源：7.4V 2500mAh 锂电池，7.4V 锂电池充电器，电源转接头；配件：USB 线，130 直流电机软扇叶，魔术贴，尼龙螺柱包，不锈钢螺丝包，两用螺丝刀，单芯杜邦线若干，尼龙扎带若干，ABS 塑料 U 形条长；可支持编程软件：Ardublock、Mixly、Scratch3.0、Mind+等图形化编程软件，Arduino IDE 等 C 语言代码式编程软件；支持系统：Windows，macOS，IOS 等平台；1414/3636建设方案通渭县第三中学4BOSON 造物粒子创意拓展套装，适用于创客空间、课外项目制作，供学生和老师自由创作项目，是一个涵盖了丰富功能的 BOSON模块元件包，包含不少于 45 种模块，80+模块。能够完美实现科学探究、艺术类、机器人类及人工智能四个主题，多种项目提供多个项目创意设计激光切割图纸（电子档），可以快速拼装制作出展示项目。具有 micro:bit 和 Arduino 两种主控板即含无编程项目，也含编程项目清单：BOSON主控：micro:bit；micro:bit 扩展板；UNO 主控板；造 物 粒Cookie I/O 扩展板；BOSON 电源主板（一通道&三通道）；编程软件：无编程，makecode 图形化编程，Scratch子 创 意输入设备：角度传感器，按钮模块，声音传感器，光线传感拓 展 套器，水分传感器，火焰传感器，触摸传感器，温度传感器，电导开关模块，运动模块，自锁按钮模块，空气湿度模块，接近传感器，装防水温度传感器，心率传感器，超声波传感器，土壤湿度传感器输出设备：录音模块，蜂鸣器，风扇，小灯模块，高亮LED，录音模块配套喇叭，七彩灯带（可编程单独控制每颗灯珠），OLED 显示屏（自发光式的显示模块，厚度可以小于1 毫米，仅为 LCD 屏幕的 1/3 左右。产品应用：移动设备的显示），电机控制模块，电机，舵机控制模块，舵机，轮子，音箱，全彩灯带功能设备：“与”模块，“或”模块，“非”模块，阈值模块，分支模块，延时模块，单神经元模块（应用于模拟神经网1515/36362套699913998建设方案通渭县第三中学Gravity5创意拓展空间套装络），物联网模块（搭配自有的物联网平台），计数模块，时间模块配件：充电宝，micro USB 线，A-B USB 线，两端防反插 3PIN接口数据线，魔术贴包，螺丝包，3A 电池盒Gravity 创意扩展空间套装，适用于创客空间、课外项目制作，供学生和老师自由创作项目，种类不少于 70 种，总数超过 100 个的各类电子模块精选各种功能主控 5 种，覆盖物联网、蓝牙双模通讯项目、机器人项目等需求可覆盖 scratch、Mixly、Python、IDE、MakeCode 等多种编程平台28 种特色输入模块，有声音、光线等基础模块，以及分贝计、浊度传感器等高级传感器3 种显示模块、7 种输出模块及 8 种通讯设备提供项目创意设计激光切割图纸（电子档），不少于 5 个。5 款不同功能主控板：arduino 蓝牙微型控制器（体积小于30*35mm），arduino 蓝牙微型控制器扩展板，迷你蓝牙机器人控制板（能够满足机器人电机、舵机两种控制方案），ESP32 微控制器（支持 WiFi 和蓝牙双模通信），ESP32 微控制器扩展板（接口方式：3pin 标准 ph2.0 接口），micro：bit 主控板（仅有信用卡的一半大小，搭载了 5x5 可编程 LED 点阵，两颗可编程按键，加速度计，电子罗盘，温度计，蓝牙等电子模块。），micro：bit 扩展板（弹针代替金手指 插槽，板 载 3.5mm 耳机直插，防反接的 胶垫），arduinomega2560 主控板（有 4 个硬件串口），MEGA 传感器扩展板（包含XBEE 接口（com0/1/2)x3，SD 插口 x1，原型洞洞板 x1）1616/36362套960019200建设方案通渭县第三中学不少于 37 个输入模块：光线传感器，声音传感器，温湿度传感器，防水温度传感器，火焰传感器，水分传感器，土壤湿度传感器，人体红外传感器，按钮，振动开关，霍尔传感器（磁性感应范围：3cm,不分极性;产品应用：非接触开关，磁相关互动艺术），气压传感器，温湿度传感器，烟雾传感器(具有输出调节电位器：顺时针调节大，逆时针调节小；产品应用：制作火灾烟雾报警、液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气气体泄露报警等相关的作品），酒精传感器（产品应用：制作酒精、乙醇泄露报警等相关的作品），颜色识别传感器（自带四个高亮 LED，可以让传感器在低环境光的情况下依然能够正常使用，实现“补光”的功能。），频谱分析模块（产品应用：捕捉音乐频谱，制作音乐互动机器人；处理音频数据读取，制作灯光特效；语音分析）紫外线传感器（产品应用：紫外线等级监视器，环境监测仪、气象站，DIY 紫外线互动装置），10 轴姿态传感器，心率传感器（拇指大小，却可以检测人体心率变化），红外开关，角度传感器，摇杆，电导开关，空气质量传感器，空气质量传感器 转接模块，浊度传感器（产品应用：用于河流，污水等水质的测量，澄清池检测和水质研究等等），分贝计（产品应用：工厂设备的故障监控，工厂劳动防护的监控，互动装置的噪声检测），超声波传感器通讯设备：蓝牙 4.0 通讯模块（开放的源码，适合用户二次开发），ESP8266 无线模块，红外发射模块，红外接收模块，xbee 串口调试器（接口适用于xbee、Bluetooh Bee、BLE Link 无线下载模块。），定位模块（1-10Hz 可调节的定位更新速率），NFC 近场通讯模块（支持 6 种不同的工作模式；产品应用：非接触式支付系统，蓝牙和 wi-fi 设备的链接，分享联系人、照片和视屏等社交分享功1717/3636建设方案通渭县第三中学能，智能手机的NFC 应用），物联网模块（搭配自有的物联网平台），显示设备：OLED-2864 显示屏（自发光式的显示模块，厚度可以小于 1 毫米，仅为 LCD 屏幕的 1/3 左右。产品应用：移动设备的显示），全彩点阵模块（可以单独控制每个 LED 灯），1 米全彩灯带，驱动设备：360 小舵机，带驱动 N20 电机，微型电机驱动，180金属大舵机（金属齿轮），带编码器直流电机 130（减速比120:1），180 小舵机（小型金属齿轮舵机，产品应用：对空间以及重量有要求的项目如航模），风扇模块功能设备：时钟模块（内置一次性工业级电池，可保证外部掉电的情况下，可以继续工作 58 年时间；产品应用：数据记录，定时闹钟，时钟计时等基于时间基础的应用），录音模块（板载按键和麦克风，集成录放音功能为一体），sd 卡模块，mp3 模块（可以直接驱动扬声器，产品应用：车载导航语音播报，语音提示多路语音告警或设备操作引导语音，电动观光车安全行驶语音告示，机电设备故障自动报警，消防语音报警提示自动广播设备，定时播报），继电器，数字功放喇叭，无源音箱小喇叭(83W)其他配件：杜邦线母头&公头，DC2.1 电源转接头 母头&公头，电源开关电池充电接口配件，电源适配器，A-B USB 线，micro USB线1818/3636建设方案通渭县第三中学中小学创客比6赛套件（专业版）简介：中小学创客比赛套件(专业版)是一款专为比赛而生的套件，含有 40 余种电子模块，可以完成物联网、机器人、智能家居等多种比赛主题项目。包装按照主控类、通讯模块、传感器等类别进行分类摆放，产品内部收纳清晰2 种不同特色的主控板，稳定性最强的UNO 与体积小巧的Beetle 控制器2 种通讯模块，双蓝牙模块及物联网模块21 种输入设备，含有心率传感器、6 轴运动传感器、颜色识别等模块14 种执行器，含有 MP3 语音模块、显示屏等内含资料 U 盘，有每个模块的样例用法和原理，常用软件包及其他资料配有产品手册，可以快速查找、认识模块，简单了解模块应用场景含有面板包及相关电子元件，可以自己焊接制作含有热熔胶枪、美工刀、螺丝刀等基础工具适用比赛：全国中小学电脑制作大赛创客项目；全国中小学信息技术创新与实践活动；全国青少年创客奥林匹克；全国青少年科技创新大赛；全国青少年未来工程师；中国头脑奥林匹克；中美青年创客大赛；1919/36365套549927495建设方案通渭县第三中学各地区中小学创客比赛主控：UNO R3 主控板,I/O 传感器扩展板，Beetle 控制器，beetle 扩展板编程软件：Ardublock，mixly，IDE，scratch通信模块：蓝牙串口模块，USB to Serial 转串口，物联网模块输入设备：RTC 实时时钟模块，自锁按钮模块，钢球倾角传感器，数字按钮，模拟按键模块，电导开关，红外避障传感器，运动传感器，光线传感器，角度传感器，温度传感器,声音传感器，红外遥控器，红外接收模块，超声波传感器，土壤湿度传感器，温湿度传感器，防水温度传感器，心率传感器，磁感应传感器，颜色识别传感器，6 轴运动传感器输出设备：数字继电器，风扇，RGB LED 模块，LED 模块，金属 9g 舵机，金属齿轮减速电机,红外发射模块，蜂鸣器喇叭模块，灯带，无源音箱小喇叭，音频录放模块，MP3 语音模块，显示屏，机器人专用舵机电子元器件：直插 LED，直插电阻，2.54 黑色双排长排针，三极管，无源蜂鸣器 9mm，圆形扁平震动电机，面包板电源配件等：USB 数据线，4 节 5 号电池盒，电源转接头-母头，电源转接头-公头，纽扣电池盒 3 颗装,双导铜箔胶带，铜芯电线，公母头杜邦线，母母头杜邦线，公公头杜邦线工具：紧固件套装，胶枪带胶棒，美工刀，螺丝刀，电工胶带，尖嘴钳，剪刀，20cm 刻度尺套装，双面胶，透明胶带，水彩笔12 色一盒，铅笔，扎带，普通 A4 白纸，防护手套，资料 U 盘2020/3636创客实验室方案通渭县第三中学3.2 教学规划（1）师资培训1）掌握 STEAM 教育课堂基本的教学方法。2）学会使用激光切割机并处理切割与雕刻过程中出现的常见问题。3）掌握激光切割机的应用、激光切割机与数字化文创、绘制基本图形技能。4）提高教师专业化教育教学水平、实践教学和课程设计的开发能力，以满足社会化人才培养的要求。5）培养提升专业骨干教师教学活动方法和创新教学能力，以及能够独立地组织创客教育教学活动能力。6）加强对 STEAM 教育的理论学习，特别是激光切割与雕刻技术的学习。7）注重激光切割与雕刻技术与各学科的交叉应用。8）立足中小学创客空间和创客兴趣小组实践，积极开展 STEAM 教育研究。9）进行 STEAM 教育教师系统培训，拓展教师知识视野。10）了解激光切割与雕刻技术在各个行业的应用及发展现状。11）激光切割与雕刻相关专业的人才培养方案设计与课程开发。12）针对激光 STEAM 教育进行课堂实践演练。师资培训共 9 课时，理论与实践相结合，第 1-2 课时集中培训激光入门知识与激光切割机的操作与维护；第 3-4 课时为激光配套软件LaserMaker 及图形处理软件的基本操作培训；第 5 课时为激光切割机实际操作训练；第 6-7 课时为课堂实战阶段，通过现场观摩实操及视频使教师能够逐步进入创客教育教师角色并投入实践；第8-9 课时为实操考核阶段，真正让老师达到可以流畅教学的程度。（2）课程设计2121/3636创客实验室方案通渭县第三中学在校园创客空间中把激光切割与雕刻技术及设备作为学生创新意识培养的支撑、创意思想落地的工具，引导学生建立造物思维生活中常见的物品皆可通过自主探索研究并亲手制作出来，从而培养学生主动发现问题、设计解决方案、最终解决问题的思维能力。本方案以激光切割机的学习和创作为启蒙，让学生的想象力，创造力，专注力，感知力，思维能力，协调能力得到全方位的提升。本方案涉及的图像处理软件及激光配套软件均经过定制化，操作简单，易于学习。本方案配套教材以实际案例串联知识点，知识点涵盖激光知识入门，激光切割和雕刻，作品设计拓展等“输入”到“输出”全过程的原理和操作。相应案例可根据学校实际需要作定制化变更，亦可根据学校、学生的项目需要定制速成课时。整体课程体系如下图所示：2222/3636创客实验室方案通渭县第三中学相应的课程设计初步建议如下（可根据学校的校园文化、学生现状、项目阶段作调整）：课时课时主题课程内容1、了解激光切割与雕刻的发展现状、趋势及应用领域；2、了解什么是激光，激光切割机的作用原理；3、了解激光切割机的基本操作及日常维护方法；第一认识激光切割课时4、了解激光配套软件 LaserMaker 的界面并学会简单操作；5、利用 LaserMaker 绘制长方形、正方形、椭圆形、圆形等简单图形。1、教师示范、演示：使用激光切割机制作个性徽章；2、教师设置任务，引导学生分组并设立组名、口号、组员称号及对应职责等；3、选出三名学生助手协助完成相关操作流程；第二课时激光切割初体验4、教师引导学生助手协助学生现场手绘及扫描采集图像；5、学生助手协助利用软件编辑图片尺寸并导入机器进行加工；6、学生作品展示及拍照分享。1、教师示范、演示已经做好的个人胸牌，提问学生讨论第三课时2、教师播放教学视频，讲解基本制作步骤，即添加名2323/3636我的 DIY 胸牌制作流程；创客实验室方案通渭县第三中学字、组名、称号等文字资料，绘制边框，设定参数，导入机器加工制作；3、学生自主探究与设计，用本节课所学知识制作自己的创意胸牌，教师引导；4、评估标准：三星：胸牌中包含基本信息，默认边框；四星：胸牌中个人信息完整，个性边框；五星：胸牌有进行创意加工，修饰美观、形式新颖。1、教师示范：使用激光切割机在木板上雕刻照片；2、教师引导学生现场收集照片或事前备好的照片，收集并导入电脑；第四课时DIY 生活照片3、教师示范、学生模仿：使用图片处理软件简单将照片三步处理成适合激光雕刻的效果；4、引导学生使用 LaserMaker 编辑照片尺寸，设置边框，传输到机器进行加工；5、自由发挥、创造（不同类型照片的处理心得等）。1、教师示范：使用激光切割机制作一个纯木相框；2、教师引导学生学会导入设计图；3、设置任务，让学生根据上一课时雕刻出来的照片尺第五课时DIY 生活相寸，自主探究设计相框的大小；框4、升级任务难度，让学生根据照片的方向调整相框设计，尝试修改相框内框形状；5、引导学生组装相框，并结合照片最终完成一个完整作2424/3636创客实验室方案通渭县第三中学品；6、思维发散：探讨相框的可变元素；趣味照片的制作等。1、教师展示音乐盒样品，让学生先自己试着探索制作方法；2、教师播放教学视频，讲解基本制作步骤，即导入设计图，添加个性元素，设定参数，导入机器加工制作；第六送给妈妈的礼物3、在教师的引导下，学生自主探究与设计，用本节课所学知识制作 DIY 音乐盒；4、评估标准：三星：音乐盒基本结构完整；四星：音乐盒基本结构完整，有向妈妈表达爱意元素；五星：音乐盒基本结构完整并有创意加工，修饰美观、形式新颖。1、让学生随堂绘制“我家的房子”，接着教师展示本节课的木屋样品，让学生思考并交流房子和木屋有哪些区别，自己画的房子少了还是多了哪些元素；2、学生对自己的木屋进行装饰与改进，鼓励学生遇到进第七小木屋制作课时行分析问题、解决问题、进一步通过小组合作共同完成任务；3、学生展示自己的创意木屋，进行自评与互评；4、评估标准：三星：木屋基本结构完整；四星：木屋基本结构完整，有简单花边修饰；五星：木屋基本结构完整并有创新，修饰美观。第八课时音乐盒制作奖励自己投1、教师示范、演示已经做好的投石车模型，让学生结合2525/3636创客实验室方案通渭县第三中学课时石车制作以往课程思考并交流投石车制作流程以及可能的创新点；2、学生进行自己的投石车制作，鼓励学生遇到问题、进行分析问题、解决问题、进一步通过小组合作共同完成任务；3、学生展示并讲解自己的投石车；4、即兴投石竞赛：设立靶子及得分规则，学生分组竞争得分，获胜组另有奖励（教师提前准备）。1、教师启发式教学：启发学生对动物园、科学馆、战争馆等主题的创想，展示主题相关宣传片，开拓学生眼界；2、学生设计、交流主题元素构造，表述自己的设计理念和方向，相互学习；精彩世界，创意第九课时无限DIY 主题创作3、教师提供部分设施基本设计图，学生根据设计需要，建构各主题沙盘雏形；4、小组分工合作，实践建构沙盘；5、成果展示、汇报设计思路和理念；6、任务:任务一：设计创造一座动物园，要求分区域展示不同类型的动物模型；任务二：可根据自己的想象，添加更新颖的元素，对动物园进行装饰。2626/3636建设方案通渭县第三中学（3）课程教具教育学心理学的研究成果表明，中小学生（尤其是小学生）在形成知识的最初阶段，都必须借助于感觉，先把具体事物的观察和接触转化成与具体事物无关的感性认识，再把感性认识转化成为抽象、概括的理性认识。小学生的思维方式为形象思维，建立概念仅依靠老师讲述还不够，很多看不见摸不着的东西需要靠具体直观的教具把它们展现出来。该解决方案在深入研究中小学教育心理学的基础上，充分考虑激光切割与雕刻创客教育教学的特点，结合课程教材设计的内容，提供相应的课程教具并辅以视频教程。同时，在激光切割与雕刻创客实践室实际的运营使用过程中，为学校自主开发课程提供免费咨询和远程指导服务。4.4.使用与运营使用与运营4.1 校本教材共建在中国新课改的教育形势下，校本课程成为了新课改的重点。校本教材应具备“为了学校”“在学校中”“基于学校”等特点。校本教材要以改进学校实践、解决学校所面临的问题为指向；要树立这样一种观念，即学校自身的问题，要由学校中的人来解决，要经过学校校长、教师的共同探讨、分析来解决，所形成的解决问题的诸种方案要在学校中加以有效实施。基于国内的教育形势和学校的个性化教学需求，果方创科联合雷宇激光在提供具有目前激光切割与雕刻创客教育共性的课程教材基础上，配合学校打造具有地方特色、校史特点、校园文化现状的校本教材。校本教材将基于学校已有的活动、竞赛、学科等多种形式，在原有的激光切割与雕刻创意实践教材基础上融合更多贴近学生学习和生活的，更多容易被学生理解、感知、认同的素材。4.2 共同举办大赛果方创科联合资源企业利用丰富的教学资源和客户群，每年可组织举2727/3636建设方案通渭县第三中学行激光切割与雕刻设计大赛，邀请不同省市、地区的中小学参赛，通过大赛来鼓励学校进行该技术的运用与研究，而且通过组织多地的学校共同交流，为各地中小学生在一起学习、交流创造了机会，也推动中小学激光切割与雕刻兴趣教学的开展，培养学生的创新精神和实践能力，提高学生的科技素质，鼓励优秀科技人才的涌现。同时，通过中小学激光切割与雕刻科技创新大赛的举办，为推广学校的教学成果，提高学校的知名度，提供了一个很好的宣传平台。4.3 技术服务果方创科结合自身优势，不定期举办激光切割与雕刻技术讲座、中小学教学创新讲座等，还可邀请激光切割与雕刻企业专家到校开展专题讲座，一方面增加学校激光切割与雕刻的教学氛围，更重要的是使学校教师通过高水平的讲座演讲，增强对激光切割与雕刻的认识，并为实际教学提供切实有效的帮助。2828/363629