智慧创客教室方案

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一、基本信息方案类别（打“√”）R小学创客空间（教室）建设方案R初中创客空间（教室）建设方案¨高中创客空间（教室）建设方案¨职业学校创客空间（教室）建设方案¨高等院校创客空间建设方案方案名称智慧创客教室方案构成详情见下表第21页共21页 2.技术创新与方案优势技术创新理念STEAM创客空间致力于打造：一个综合性科技创新能力的培养平台项目式情景化教学中可能涉及到的数学、物理、机械、电子、材料、计算机编程、3D制图、信息技术、英语、演讲展示、项目管理等众多领域学科和技术知识的教学要求。一个随时进行头脑风暴的创意STEAM创客空间为学生提供参与创新实践活动的场地，最大程度的关注学生的创新能力和知识整合解决问题的能力，结合中小学生的实际需求设计，在创客空间整体空间设计与规划上进行合理布局，为学生提供一个可以随时随地协同讨论发散思维脑力激荡的空间。一个有效锻炼团队协作的合作平台STEAM创客空间采用移动式设计，所有靠椅均可自由移动，有效契合分小组的项目合作的需求，有利于学生掌握项目管理、团队协作等多方面技能。一个学生自己动手体验科技魅力的操作平台专门设立大台面工作台，为情景模型组装、调试，工具区域里提供3D打印机等工具，从简单的工具到复杂的仪器，最大程度满足学生自主体验的需要，通过迷你实验、团队项目、障碍比赛等过程能培养学生的动手能力、学习能力、创造力、团队协作能力等各方面的素质。一个强调“安全第一”的实验室平台创客空间规划应遵循“安全第一”的原则，对各种可能发生的意外情况加以防范。所有的教师和学生都应在接受过安全使用培训以后才能进行自主实验。部分仪器、设备需定期进行安全检查，排除隐患。第21页共21页 3.硬件设施设备STEAM主题：从10个领域出发打造多样化、体系化课程资源及配套硬件。包括：生命科学、物质科学、材料科学、地球与宇宙、工程与技术、机械与结构、3D建模教学、机器人与控制、可编程电路，科学数据分析。经过教研实践，形成一套成熟和完整的STEAM课程体系，覆盖小学、初中和高中。针对于小学我们包含6大主题套件（海绵城市、汽车工厂、火星探秘、民俗文化、海上战舰、智能苗圃）及相关物联网传感电子。（1）海绵城市硬件套装包含相关的硬件：亚克力模块化结构件若干——整体海绵城市框架的搭建；多空连接结构件若干——整体框架的稳固件；主控板1个——程序处理并输出执行命令；液位传感器2个——测量蓄水池水位；蜂鸣器1个——水位报警系统提示音；数码管1个——显示水槽实时水位（水位传感器检测的水槽）；水泵2个——实现水槽之间的抽水：海绵体若干——渗水砖、仿真草皮、海绵垫子等，透水蓄水能力强；过滤物质6种——鹅卵石、石英砂、活性炭、软化树脂、矿物质球、远红外能量球等；实验器材——烧杯、量杯、铁架台、酒精灯等；其余硬件若干——3D打印建筑物、模拟下雨乌云等用于套件美化装饰。第21页共21页 （2）智能苗圃硬件套装1、亚克力结构模块2、控制电机及水泵模块3、风扇模块4、多孔连接件结构搭建模块5、智能模块套装：核心控制板1个、温度传感器1个、水位传感器1个、光强度传感器1个、土壤湿度传感器1个、LED灯带1条等。功能介绍：苗圃外框架：提供类似于房屋状的半密封空间作为智能苗圃的外部框架，模拟温室大棚环境材料：亚克力板底部废水槽：智能苗圃底部有一可抽拉的废水积累槽，用于收集苗圃内浇灌时洒出来与蒸发所形成的废水材料亚克力板背部蓄水槽：用于积攒清水用于浇灌植物，根据土壤湿度传感器反馈数据，若土壤湿度达到一定值，则自动控制打开水泵进行浇水材料：亚克力板（搭建水槽）+控制板+土壤湿度传感器+液位传感器（监测水槽水位）+水泵+花洒顶部遮光板：智能苗圃顶部房顶位置有两片类似于百叶窗结构的遮阳板，根据光线传感器及温度传感器对对环境数据的采集，若光强过强并且温度高的情况下，在控制器控制下自动打开遮光板。若环境温度过高且光强过强，则关闭遮光板。材料：亚克力板+多孔连接件零件+控制器+电机+光线传感器+温度传感器侧面排气扇：在苗圃侧面有一排气扇，根据安装在智能苗圃内壁中部的温湿度传感器数据，打开排气扇进行排气，目的在于降低环境温度及湿度材料：温湿度传感器+排气扇顶部LED灯带：智能苗圃安装有LED灯带，通过光线传感器对环境光强的检测，若苗圃内光强变暗，则打开LED灯进行补光第21页共21页 （3）火星探秘硬件套装1、火星环境的了解2、了解太阳系3、学习scratch编程4、电机的控制5、超声波传感器的使用学习6、巡线传感器的使用学习7、减速齿轮搭建及使用8、轮式机器人的运动控制；学习直流电电机的起停控制、正反转控制、速度控制学习双轮驱动机器人的差速运动原理；通过差速原理控制小车的前进、后退与转向。9、AGV小车、送餐机器人等机器人的寻迹原理学习巡线传感器识别黑白线的原理（红外反射光强度不一样）学习巡线传感器识别到黑线（或白线）后如何控制电机进行纠正以达到不脱离轨迹线10、无人驾驶汽车，避障机器人等如何检测障碍物，超声波检测障碍的原理（类蝙蝠）11、学习如何根据测量到的障碍物信息控制火星车运动，从而绕过障碍物第21页共21页 （5）汽车工厂硬件套装了解汽车的发展历史。探究了解汽车的种类、特点、作用。了解汽车车身形状。探究不同形状的汽车所受阻力的关系。（无动力小车——了博士结构件）学习了解汽车上的简单机械结构——齿轮传动、杠杆。学习了解摩擦力。搭建简单小车（回力小车——乐博士结构件）。了解汽车动力系统搭建电动小车（电动小车——乐博士结构件、电源、小电机）。第21页共21页 （7）物联网传感电子套装包含：感测与控制元件、电子电路套件、驱动动力套件支持去编程和可编程两种模式，详细规格：必须采用TYP-C接口及精美外壳保护,避免学生使用时受伤。套装包括：可编程主控板x1、电源模块x1、主控板x1、按键x1、拨位开关x1、直滑式电位器x1、旋转电位器x1、光线传感器x1、温度传感器x1、人体红外传感器x1、声音传感器x1、湿温度传感器x1、倾斜传感器x1、红外接近开关x1、触摸按键x1、水分传感器x1、干簧管x1、LED灯带x1、RGB灯x1、火焰传感器x1、继电器x1、录音器x1、电磁铁x1、振动马达x1、直流电机x1、LEDx3、蜂鸣器x1、舵机x1第21页共21页 第21页共21页 5.课程方案和资源课程体系是以提升青少年创新和实践能力、培养创新人才为宗旨，运用信息技术手段，依托跨学科整合的创新设计模式，提供涵盖K12教育的STEAM课程和资源学习平台；STEAM课程的特点：以项目探究的方式引导学生开展创客教学活动，知识体系符合国家新课程标准，并结合中小学校教育教学实际，兼顾可操作性、前瞻性、创新性和经济性等原则。课程整体解决方案由STEAM主题课程、主题硬件套装、互动教学资源平台、教师培训等四部分组成，课程教学以分组形式开展，以6人为一组进行教学，课程覆盖小学、初中、高中阶段的常规创客教学活动。（1）课程技术理念教材编写采用STEAM教育理念，以跨学科的知识地图对项目进行总体规划。基于设计型学习理念，培养学生创造性思维，基于现实情境的学习探究任务，形成总结性评价。教材设计以学习者为中心，以培养学生解决实际问题为导向，进行知识探究交互活动。教材从生活现象或生活问题导入，以生活情境引出每课主题，完成对现象、问题的探讨或思考，实现科学技术知识的学习，并通过实践活动将设计落地。教程设计由浅入深，遵循学生的认知能力、身心发展特点和教育规律。教材设计涵盖学生学习、生活和社会实践的各个环节，满足各学段教育内容的有机衔接。1、协助教师提升科学基本功，以及引导和促进项目学习的能力。2、从指导性项目学习中突出学生的主体地位---学生于每堂主题项目课中都能亲身获取实验数据（也就是证据），以及通过我们所提供的STEAM课程架构用科学方法自己建构有关的跨学科知识与概念。3、引导学生发现课本以外的现实生活中的问题，从而通过跨学科的课程架构，体验用综合知识解决实际问题的乐趣。4、培养学以致用的能力，逻辑思维，严谨的科学态度，以及对科学的兴趣与尊敬。5、重视概念的建构及知识点的深挖掘：课程特别重视概念的应用，希望通过课程让学生能够对概念做到真正的理解、内化。第21页共21页 STEAM课程为学生提供一个同步学习物质科学、生命科学、工程与技术、机械与结构、地球与宇宙等多方面知识的平台，在有效提升学生的科学素养的同时，也能通过组装搭建，锻炼学生的动手实践能力、创新思维能力。（2）课程设计方向1、以STEAM主题项目活动为主线，并通过息息相关的项目情景背景资料将有关的各学科知识紧密地联系起来。2、以传感器为获取实验数据（也就是探究证据）的主要工具。采用传感器的最主要动因是传感器能提供量化的实验数据，大大地扩展探究与发现的空间。3、以STEAM主题项目套件为创客工具，其目的是把小学生设置实验以及采集实验数据的时间大大地减低，使到他们能在极其有限的课堂时间内完成有关的项目探究活动。4、我们的STEAM课程中项目主题均来源于生活，引入生活中源于技术和工程上的应用,从而让学生初步体验STEAM的学习方式。每一堂主题项目课中学生都有可能提出探究主题以外的问题或看法。在国内的一堂海绵城市STEAM主题课程中就有学生从水位传感器的数据推演出水泵抽水协作的时间规律，让教师惊叹不已。（3）主题课程内容每个主题课程包含有6到12项项目活动，每个项目活动的教材都提供适当的课程架构让学生建构知识点，而STEAM项目主题活动的次序依照概念的深浅与其逻辑上的先后排列，一环扣一环。每个主题的课程教材都包含：课程资源包括：教师用书、教师教学PPT，教师教学微视频、学生创客手册、学生学习卡、测试题1、手把手、图文并茂的项目活动手册，给学生在进行探究活动时作具体的指导2、富有思考题与概念应用题的习作本以针对学生的学情及学习表现进行过程性评价，也让学生系统化地记录探究活动过程。3、具有教案以及其他教学与课题管理细节的教师手册，除了协助教师指导与促进有关的探究活动外，也提供思考与概念应用题的答案。此外，课程教材也综合呈现物质科学、生命科学以及技术与工程的知识，让学生体会物质科学、生命科学以及技术与工程的联系。（4）主题课程目录1、主题课程一《海绵城市》第一课 我要建一座海绵城市第二课 雨是从哪里来的第21页共21页 第三课 小水珠的旅行第四课 雨水对土地的侵蚀作用第五课 寻找透水小能手第六课 污水处理的妙方第七课 地下水的搬运工第八课 我的初步设计第九课 制作我的模型第十课 检验我的模型第十一课 资料整理和评价2、主题课程二《智能苗圃》第一课  智能苗圃的构想第二课  智能苗圃中的居民第三课  智能苗圃初案第四课  孕育生命的种子第五课  植物快速生长的秘密第六课  促进智能苗圃植物的生长第七课  自动浇花系统第八课  智能苗圃方案第九课  智能苗圃制作第十课  智能苗圃检测和提升第十一课 智能苗圃展览会3主题课程四《火星探秘》第一课  初识火星第二课  火星探秘者第三课  我要造火星车第四课  火星车的能量装置第五课  火星车的移动方式第六课  如何分担火星车的重量呢第七课  火星车上的传感器第八课  如何让火星车灵活起来第九课  初步设计第十课  制作模型第十一课  检验模型第21页共21页 第十二课  资料整理与评价4主题课程五《汽车工厂》第一课  打造专属自己的小车第一课  汽车总动员第二课  汽车的外形与阻力第三课  汽车上的简单机械第四课  藏在汽车里的大力士——杠杆第五课  汽车上的摩擦力 第六课  搭建简易小汽车第七课  动力小装置第八课  汽车方案设计第九课  我的电动汽车第十课  给我的小车预定徽章第十一课 谁的汽车跑得快？（5）教学模式引入全球项目学习POE领先理念，具体架构如下：第21页共21页 6.教师培训及保障支持（1）教师培训安排专业的讲师进行的现场教师培训初级培训目标（2天）：A、教师与学生学会使用相关器材B、教师与学生学会使用相关软件及资源平台C、教师理解STEAM课程理念与授课模式D、培训讲师上一堂示范课（目标达成率以教师评测问卷为主）授课期间的再度培训目标（1天）A、教师深度理解STEAM课程理念及模式B、教师学会自己做一些独特的资源或微课C、培训讲师上一堂示范课D、将无条件协助用户进行公开课展示（目标达成率以教师评测问卷为主）第21页共21页 第21页共21页 7.空间布局、功能区域划分和基础装修要求（1）空间布局教室环境可激发学生大脑能力，促进学生思考，突破限制。合理的空间设计还可为学生提供强烈的归属感、乐观感及群体感，带来更舒适的体验。我们深知学习环境对学生的重要性，无论是在色彩搭配、课桌设计，还是在学生操作及成品展示等方面，都投入了大量的研究与尝试。旨在为我们的学生提供更好的学习空间，提高学生创造力。STEAM创客空间集项目教学、探究活动、科学普及为一体。空间内部没有严格的区域划分，可以根据教室中进行的具体活动随机进行调整。第21页共21页 （2）装修基本要求吊顶：天花板使用矿棉吸音板吊顶。标准的600*600规格的矿棉吸音板；开放式、吊顶造型；地面：铺设塑胶地板革；采光：以自然光为主，教室内的灯光进行辅助；第21页共21页 墙面：墙面进行平整并粉刷防尘乳胶漆，粉刷色调以暖色调为主，需要留出一定区域用于学生的海报、作品展示。（3）功能区域划分智慧创客教室划分为教学区、活动区、展示区、工具区、储柜区等五个部分。其中，教学区用于日常STEAM主题式课程，活动区用于学生模型作品测试、调整及进行模拟比赛。展示区则用来展示丰富的学生作品，帮助学生打开思路，创造自己的梦想空间。工具区提供3D打印机、五金工具、电动工具等多种，同步支持其他创客项目的开展。我们舍弃了传统的课桌摆放形式，选用更适合实践操作、沟通交流及多媒体分享的多功能课桌，以便于学生分组学习、讨论、竞赛。教师与学生可以借助平台实现跨学区、跨学校的互动分享，打破时间、空间的限制。1、教师演示台第21页共21页 2、学生双屏操作台3、分格收纳展示柜第21页共21页 二、产品参数与型号产品类别名称主要功能基本参数与型号STEAM项目主题包硬件海绵城市项目主题套件通过海绵城市模型让学生学习工程学、水科学、数学等跨学科的知识，并利用跨学科知识解决实际问题的能力DP-HM1.0智能苗圃项目主题套件通过智能苗圃模型让学生学习工程学、植物科学、数学、自动化控制等跨学科的知识，并利用跨学科知识解决实际问题的能力DP-MP1.0火星探秘项目主题套件通过火星探秘模型让学生学习工程学、编程与控制、能源、数据分析、材料学等跨学科的知识，并利用跨学科知识解决实际问题的能力DP-HX1.0汽车工厂项目主题套件通过汽车工厂模型让学生学习工程学、简单机械、齿轮传动、材料学等跨学科的知识，并利用跨学科知识解决实际问题的能力DP-QC1.0传感器控制基础套件支持去编程和可编程两种模式，详细规格：必须采用TYP-C接口及精美外壳保护,避免学生使用时受伤。套装包括：可编程主控板x1、电源模块x1、主控板x1、按键x1、拨位开关x1、直滑式电位器x1、旋转电位器x1、光线传感器x1、温度传感器x1、人体红外传感器x1、声音传感器x1、湿温度传感器x1、倾斜传感器x1、红外接近开关x1、触摸按键x1、水分传感器x1、干簧管x1、LED灯带x1、RGB灯x1、火焰传感器x1、继电器x1、录音器x1、电磁铁x1、振动马达x1、直流电机x1、LEDx3、蜂鸣器x1、舵机x1。DP-SEN1.0第21页共21页 课程资源STEAM主题课程包1、▲STEM课程包含大于等于10个科学领域，将不同的科学领域以项目的形式融合学习。2、课程体系分为五个等级：发现式学习，引导式学习，任务式学习，设计式学习，实证式学习。学习活动无任何限制，完全自主进行；3、STEM课程的设置体现了从学生综合能力素养出发，科学、系统、全面地整合了课本知识的教学内容和教学目标；4、课程特点具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、实证性和技术增强性等特点；5、STEM教学模式符合建构性学习所强调的探究、发现、协助等基本要求；6、课程设置以“项目或问题”为核心，课本知识与现实问题的联系与解决；7、课程拥有完善的学习评价体系。▲课程总数大于等于296课时。DP-STC6.0（4）3D打印机3D打印机打印技术;熔融沉积制造法FDM成型尺寸：100x100x150mm外形尺寸：280x280x320mm喷嘴直径:0.4mm分层厚度：0.05-0.3mm材料直径：1.75mmDP-3DPIN1.0第21页共21页 支持格式：STLOBJG-CODE打印耗材：PLA切片软件：cura产品特点:1、操作模式：手机app或pc端远程操作2、支持功能：一键打印功能，内置丰富模型库，实现一键打印，让初学者轻松体验3、打印平台：磁扣易拆平台方便取模4、外壳：亚克力透明外壳，方便观察教学5、平台调频：免调频技术无需调频6、支持在线切片打印功能7、支持在线涂鸦建模及积木建模功能配套软件：123d建模软件，配套专门为初学者开发的初级建模软件，使用方便切片软件;cura软件3D打印笔尺寸：17x19x179mm设备电压：DC5V2A笔头直径：0.6mm打印模式：低温耗材1.75mm产品特点：usb连接，安全电压，防止触电风险低温安全：最高50度接触温度，防止烫伤风险自动出丝/退丝温度调节：80-95度，3档速度，自动调节DP-3DB1.0第21页共21页