通渭县第三中学创客教室建设方案——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 (1)1.方案概述 (1)2.激光创客实践课建设背景 (7)3.激光创客实践课配置方案 (12)4.使用与运营 (27)一、创客教育—激光造物实验室方案1.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.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。

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。

2.2 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。

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：11 / 363.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）激光造物特色配置名称设备图片数量(套) 价格（元）总计（元）激光切割机 1 56000 56000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，10.64μm；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：1500x1105x1040mm7. 工作区域：900×600 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。

（2）课程拓展平台名称设备图片数量(套) 价格（元）总计（元）激光切割设计平台软件账号pro教室版19个授权学生用户点，1个授权教师用户点30000 30000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，Gravity I2C 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。

（3）开源硬件序号项目名称技术参数说明数量单位单价（元）总价（元）图片1 mind+教学编程软件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。

1 套02 BOSON造物粒子编程入门套件简介：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。

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；20 套699 1398011 / 3612 / 363 Arduino创意机器人套件简介：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；·Arduino创意机器人套件是同名课程《Arduino创意机器人—基于ardublock》和《Arduino创意机器人—基于mixly》，同一套件具有两套完整课程。