中小学创客创新中心建设方案.docx

1、中小学创客创新中心建设方案 XXXXX中学生长型创客创新中心建设方案 XXXXXX教育科技有限公司2021年3月1 建设背景1.1 社会发展需求“创客空间”出自 Make Magazine，英文是 HackerSpace。它是一个实体（相对于线上虚拟）空间，在这里的人们有相同的兴趣，一般是在科学、技术、数码或电子以及艺术，人们在这里聚会，活动与合作。创客空间可以看作是开放交流的实验室，工作室，机械加工室，这里的人们有着不同的经验和技能，可以聚会来共享资料和知识，为了制作、创作他们想要的东西。从发展趋势看，创客空间必将成为科学技术与创新活动开展和交流的场所，也是技术积累的场所，也必将成为创意产生

2、和实现以及交易的场所，从而成为创新创意的集散地。创客们以好玩为主要目的，恰恰是创客的意义所在。也是该空间能够摩擦出无限创造原动力的主要原因。而从学校入手建设创客空间，是促使全校学生乐于动手实践创新创意的关键手段。创客空间为怀有相同兴趣的同学找到志同道合的伙伴，促使学生从有兴趣培养发展成为爱好。1.2 校园创客创新中心XXXXXX借鉴其过往中小学创客空间和研学基地的建设经验，保留科技类研学基地体验性强和学校创客空间教育属性，为学校创客创新中心提供一个更有活力的创新实践的硬件环境。该创客创新中心将构建促使学生实践创新创意的空间，学生通过观看、接触、触摸、感受以及实践空间内的各类科技创新产品，对科技

3、创新产生浓厚的兴趣。并且通过配套的创新设计以及开源硬件创新课程的教学，促使学生接触基础的科技创新产品合作项目，并通过组织各类活动激发学生自发的提出自主创作项目并进行实践。学生可以在该创客创新中心内体验从一个创意理念到实现创意的功能性，最后设计并制作一件产品的全部流程，为进入未来社会提供创新型人才打好结实的基础。2 创客创新中心设计理念创客创新中心建设旨在打造一个以STEAM教育理念为核心的学习空间，空间布局主要分成两部分，科普走廊和科技创新功能教室，在科普走廊中设置一些基础科学和前沿科技的科学普及展品，让学生体验科技的神奇，激发学生对科学的兴趣，在科技创新功能教室中引入初中学生能够动手实践的工

4、具，配套3D打印、AR/VR、机器人、无人机和数字探究等STEAM理念课程、人工智能课程和科技创新课程，培养学生创新创造能力，培养能适应时代发展的人才。创客创新中心是一个教学、创新、科普、创造、交流、分享的综合素质能力的教学平台，以“创新、实践”为核心，学校、企业、学生三方联动的综合创新创客平台。以学生为中心，打造多元化跨学科的学习空间。坚持“三位一体”建设思路，教师-学生，学生-企业，理论-实践，三个维度建设创新创客空间。在实验室里通过实验器材、相关创新课程体系、导师引导培养学生的动手能力、逻辑思维能力、协作能力等综合素质能力。综合创客创新空间软硬件优势和学校在教育资源上的优势，打造区域内具

5、有影响力的创客创新中心。2.1 可定制的创客创新中心该创客创新中心除了提供学生日常3D设计与打印基础课程、机器人编程基础课程、无人机拼装实践基础课程以外，还将鼓励学生自己提出创新项目并在该创客创新中心进行研究与实践。这样的教学方式将促使该空间的展示与课程内容将从标准的科技创客课程逐步演变成基于学生与老师需求的可定制课程发展，其创客空间的展示内容将根据学生提报的科创项目逐步更新，形成课程与展示内容将不断向个性化定制化发展。2.2 可生长的创客创新中心该创客创新中心的课程内容不仅仅提供基础的普及教学课程，还会将学生自主提出有教学意义的项目形成学校自有的校本课程。使该创客创新中心的校本课程及课程实施

6、的种类有生长性。而该创客创新中心的项目展示内容，也将从学生的电子创客基础作品与3D设计基础作品逐步变成学生自己提出并完成的项目作品，该创客创新中心的展示性与课程设置也将随着实验室的教学活动逐步成长与更新。2.3 培养学生合作探究能力与解决实际问题能力创客创新中心不止给学生们提供一个实践探究科技创新项目的场所，还给他们提供一个自己主动提出研究内容，并形成团队、安排团队的分工，并各自合作共同解决某一个科技问题。这个教学活动本身就是跨学科融合学习的一个过程。不仅仅培养了学生的合作探究能力，也给予他们一个共同解决实际问题实践方式，培养学生的综合实践能力。3 整体解决方案3.1 课程整体规划中国的传统教

7、育是应试教育，缺少开设培养学生“创新精神和创造力”的课程，纯粹的理论学习不能很好的培养学生的创新能力，学校应开设基于STEAM教育理念的课程。创客创新中心的课程基于STEAM教育理念设计。我们针对xx学校的实际情况，设计了符合xx学校的STEAM课程体系。图1 xx学校创客创新中心STEAM课程体系xx学校STEAM课程分为三个阶段，基础课程，中阶课程和高阶课程，每个阶段的课程如图1所示，三个阶段的课程按照手脑、视野和意识三个层面逐步递进，基础课程强调对动手能力、手脑协调能力的锻炼以及对学习兴趣的激发；中阶课程强调培养学生解决问题的能力以及开拓学生的视野；高阶课程着重强调学生的创新意识和创造能

8、力。三个阶段的课程能构成完善的STEAM课程体系，打造学校“手-脑-视野-意识”逐步递进的特色STEAM课程体系。3.2 创客创新中心建设创客创新中心建设旨在打造一个以STEAM教育理念为核心的学习空间，空间布局主要分成两部分，科普走廊和科技创新功能教室。科普走廊里设置基础科学声、光、电、磁、力学等展品以及前沿科技类展品，科技创新功能教室规划有数字探究实验室、无人机实验室、AR/VR实验室、机器人教室、3D打印教室和创客教室。图2 创客创新中心布局规划3.2.1 科普走廊规划3.2.1.1 设计目标该科普走廊以拓展课堂知识、丰富同学们的科学文化生活，让学生们亲手操作、体验科学的奇妙之处和开拓学

9、生们的视野为目的。科普走廊的展品和设备的设置以“始于欢乐、终于智慧”为目标，以科学普及和科技教育为主，让同学们置身于他们生活中所能遇到的各种科学现象和前沿科技发展的潮流之中，引发他们的创造性思维，充分地体验科学乐趣并进行创造性的活动，展区设计和展项设置围绕体验、发现、创造理念进行，营造有利于孩子们展开科学探索活动的条件，充分体验科学所带来的乐趣，在玩耍中形成“乐于探索、热爱科学”的品质，在他们幼小的心灵中植下科学的种子。3.2.1.2 设计原则(a)创新性：既以现在学科教材为范围、同时也适当扩展认知领域，创新设计的展品，根据学生的感知能力和兴趣特点，设计的科技展品和布置的科学氛围相协调；科普走

10、廊的展品均为能互动参与和体验的探究型展品，让学生们能在娱玩之中，感受科学的乐趣，探求自然的奥秘，开拓科学视野。(b)广泛性：针对青少年特点，配备了经典创新系列、组合展品系列、桌面展品系列、和前沿科技体验系列四大系列产品组成。涉及声、光、电、磁、力、数学及前沿科技系列的多层次、多角度知识层面，生动形象，新颖独特。(c)参与性：科普走廊的建设最忌一劳永逸，作为学生们科技活动场所，除了在力所能尽的条件下进行展品更新外，更重要的是利用这个场所，最大范围的让每个学生都能广泛的参与科教活动，除了在设备的配置上注重参与性之外，本公司同在合肥，能够为学生的科教活动提供非常好的本地化服务，能为学校开展校园科技节

11、等活动提供服务。(d)安全性：科普走廊所有展品采用的材料均无毒无害，涉及到用电展品，其用电装置均有安全保证设施，并为科普走廊设定严格的安全管理条例，对管理人员进行专业培训，以保证运作过程中的绝对安全。考虑到科普走廊专业维护人员能力有限，展品材料和结构尽可能考虑结实耐用，以减轻经常性维护的压力。(e)艺术性：以成人和孩子都能接受的颜色为主体色，色泽达到光洁如镜之效果，展台进行艺术造型；强调装修效果与展品的融合，营造科学与艺术相结合的氛围。3、布局设计思路科普走廊初设七个主题。七个主题分别为：光影世界、声波万象、电磁魔幻、数学探秘、机械与力、航空航天和前沿科技。光影世界主题主要展品包括电影原理等展

12、品，在此展区，学生可以观察到神奇的光学现象，体验有趣的光学游戏，了解日常生活中一些常见光学现象的原理。声波万象主题主要展品包括喊泉、雪浪声波和音乐喷泉等展品组成，该展区的设计理念是将抽象的声音具象化，使参观和体验的学生更容易了解声音的一些性质。电磁魔幻主题主要展品有磁悬浮灯泡、电磁加速器等展品，展示电与磁结合所产生的神奇现象。数学探秘主题主要展品有高尔顿板、勾股定理等，通过可参与互动的方式展示数学的奇妙。机械与力主题展品主要包括伯努利原理等展品，展示机械设计的巧妙，学生通过互动体验了解生活中的力学以及生活中的机械。航空航天展区着重介绍我国在航空航天领域取得的成就，以航空航天模型为主要的展示对象

13、，主要展品有火箭家族等展品。航空航天展区通过实物模型和虚拟现实相结合的方式向学生们展示航空航天相关知识。前沿科技主题主要展示科技发展前沿，开拓学生等视野，主要展品有智能家居、全息投影等。科普走廊的具体配置清单见附件1。3.2.2 科技创新功能教室规划3.2.2.1 科技创新功能教室建设目标与意义学生科技创新能力的培养培养学生具备创新意识、创新思维、创新能力，在创新意识上通过导师、创新创客文化， 解决学生“为什么创新”“为谁创新”，培养学生具备社会主义价值观体系。在实验室里通过实验器材、科技创新课程体系、导师引导培养学生的动手能力、逻辑思维能力、协作能力等综合素质能力。学生工匠的工程与技术能力，

14、工匠的钻研精神工程强调实践，一个完整的学习参与项目不仅仅是创新理念的提出，更是实践检验的过程。实验室可以基本解决这类问题，学生在实验室的学习，不仅是理论知识的普及，更是工程动手能力的加强。通过预设的工程项目，增加学生的实践经验，动脑设计、逻辑思维、动手制作等过程，增强在工程设计制作中的预判性，从而培养学生手脑结合的能力。培养学生在具有工程把控能力的同时，能够考虑到细枝末节对整体工作的影响。 学生互动及协作能力创客创新中心实验室以 PBL 项目式课程为教学方式，讲究是团队协作工作，一个项目的设计，从想法到创造型思维逻辑构建、实施、调度到工程无不要团队的协调能力。师资能力的综合实践及提高创客创新中

15、心实验室打造三维一体即教学硬件平台、教学实施载体、教学课程体系承载与实验室，通 过教学的实施反馈，实验室的运营管理，创新项目的设计与实施，全方位的满足于中小学师资的实践和锻炼，同时也满足中小学科技导师课研的进行。适合本校的科技创新教学模式的建设创客创新中心实验室可承载教学实施、课程研发，同时锻炼学校开放性实验室的管理运营经验。跟根据本校的教学试试反馈教师参与调整与升级实验室及课程模式，以教学成果、学生反馈提升的结果数据做为模式建设依据逐渐的建立本校特色化的科创教学模式。教学成果及科创成果激励及孵化相比于模式创新，中小学生的竞赛做为对学生的激励和提升，以赛促教、以赛检验。该实验室 PBL 项目制

16、教学更加适合锻炼学生的科技创新能力，符合国家科技创新大赛的要求， 有助于中小学生以更加卓越的能力检验自身能力。3.2.2.2 创客创新中心总体规划创客创新中心建设思路创客创新中心建设旨在打造一个以STEAM教育理念为核心的学习空间，在学习空间中引入中小学生能够动手实践的工具，配套STEAM理念和人工智能相关课程，培养学生创新创造能力，培养能适应时代发展的人才。创客创新中心是一个教学、创新、科普、创造、交流、分享的综合素质能力的教学平台，以“创新、实践”为核心，学校、企业、行业三方联动的综合创新创客平台。旨在以学生为中心，服务学生老师多元化跨学科的学习教学。坚持“四位一体”建设思路，教师-学生，

17、学生-企业，理论-实践，机制-环境，四个维度建设创新创客空间。在实验室里通过实验器材、科技创新课程体系、导师引导培养学生的动手能力、逻辑思 维能力、协作能力等综合素质能力。创客创新中心物理空间规划创客创新中心的设计根据学校需求，以市场化产品设计思路为导向，通过思考、设计、实现、反思、出品的五大步骤实现科创教学；同时，在物理分布上将空间划分为六个主题教室，数字探究实验室、无人机教室、AR/VR教室、机器人教室、3D打印教室和创客教室。四大资源包括教材教学资源、软硬件配置、师资及大赛辅导资源。实现“科普创新、多元实践、决胜创赛。图3 主题教室规划布局图4 总体效果图图5 总体效果图1）主题教室数字

18、探究实验室的布局规划为满足常规教学的考虑，平面布局图如图4所示。课程的设计基于学校已经采购的相关设备，主要包括数据采集器、氧气传感器、电流传感器、运动传感器等传感器，我们基于学校已经有的传感器设计相关课程，打造学校特色的数字化校本课程，在校本课程的基础上打造可生长的课程体系，即根据学生自主提出的问题，利用数字化传感器和相关设备进行探究，生成相应课程，探究的课程可以以一定的形式参加科技创新比赛和科学微电影比赛等。 图6 数字探究教室平面布局无人机教室的空间布局包括教学区，编队表演/空中足球区和无人机赛道三个主要区域，在无人机教室可以进行常规教学，可以进行一些编程编队表演，还可以进行比赛训练，在无

19、人机教室可以完成从基础教学到竞赛出成果的全过程，无人机教室为重点打造区域，结合学校在过往航模比赛中的优势，确保学生在各位白名单无人机赛事中学生能够拿到有分量的奖项，打造航模/无人机特色强校。图7 无人机教室布置图8 无人机教室效果图AR/VR教室的空间布局如图所示，空间布局主要分为两部分，教学区和体验区，教学区完成基础的教学任务，体验区可以体验虚拟现实设备。AR/VR教室课程资源丰富，里面包括初中理化生等知识内容，将抽象的知识点具体的展示出来，对学生理解知识点有非常大的帮助，另外，教室还配置了AR/VR内容编辑课程，学生可以自主编辑想看到的内容，激发学生的创新意识，培养创新能力。图9 AR/V

20、R教室布局图10 AR/VR教室效果图机器人教室的布局如图所示，主要设置了3个区域，教学区、竞赛训练区和操作区，满足基本的机器人教学与竞赛集训功能，机器人设备学校已有采购，课程由友商提供。图11 机器人教室布局图12 机器人教室效果图3D打印教室的布局如图所示，主要区域包括教学区和展示区，在教学区完成基础的教学任务，学生可以学习3D建模课程，在讨论桌上配有3D打印机，建好的模型可以通过3D打印机打印出来，在展示区，主要展示2台其他类型的3D打印机，该打印机可以用于学生其他大型创意作品的打印，本公司会专门针对学校的情况，协助学校开发特色3D打印校本课程。图13 3D打印教室布局创客教室的布局如下

21、图所示，主要分为三个区域，教学区，加工创造区和展示区，在加工创造区会配套适合初中生用的创客工具，展示区为智能工厂流水线展示和无人车展示，创客教室里设置的课程有基础基于STEAM理念的的科学实验课程，创意课程，PBL课程、人工智能课程和科技创新课程。学生在创客教室内可以完成从创意产生到创造作品的整个过程，作品可以参加各级科技创新大赛。图14 创客教室布局图15 创客教室效果图创客创新中心的设计基于一个最基础的原则是能够切切实实服务于学生，能够提升学生的能力，能够为学校带来荣誉，确保创客创新中心不会空置。3.2.2.3 创客教学资源 教学理念创客创新中心基于STEAM教学理念的人工智能教育教学方法

22、整体思路实施教学任务。结合学校教学特点、学生特点以及市场发展，通过专业技术团队的研讨最终确定了课程体系，形成较为完善的课程。1）学段的学生特点中小学生对科学科技知识兴趣浓厚且技能学习基础较好，学生兴趣及学习能力处于塑造期，其个性发展处于重要时期。该阶段以激发兴趣、培养动手能力和解决问题的能力为主，最终的目的是培养学生的创新思维和创新能力。2）基于学生立场学生是真正主人和接受者，采用软硬结合项目，利用项目式同年级多知识点多个项目，一个项目的成功容易让学生具备成就感，更容易激发兴趣和吸收知识，结合单个项目，学校、老师开展多组讨论、多人协同、一人领衔促进学生的多方位能力提升。3）专业团队分析研讨由信

23、息教师牵头、多学科骨干教师参与技术工程师企业组成专业团队，一方领衔教学实施、一方下沉结合知识点、一方物化及实施项目开发。形成教学加专业加前沿科技的教学课程体系。具体每一个功能教室的配置清单见附件2。4特色增值服务为进一步扩大双方项目合作运作效果和影响，拓展学校教学特色的影响力，公司教研团队以丰富强大的渠道、资源和技术服务等为基础，全面支持学校教学业务的发展，就探索创新性教学模式、提高教研水平、活动会议交流及基础教育创新教学等方面提供实务高效的增值服务项目。4.1 辅导学生参加各级比赛利用公司团队强大的教研实力和竞赛辅导经验，辅导学生参加各级科技创新类比赛，带领学生在各类比赛中拿奖，提高学校的综

24、合实力，打造学校科技创新特色。每一个功能教室面向的教育部白名单赛事都会在详细方案里有体现。4.2 融合性校本课程体系实施及个性化开发根据各个功能教室课程开设情况，结合学校办学特色，开发学校特色校本课程体系。依托学校STEAM试点校的优势，开发出一整套优秀的STEAM校本课程体系。案例1：智能3D实验探究课程任务名称课程内容（32课时）课时安排（45分钟1课时）最聪明的搬运工斜坡省力与摩擦力原理解析1课时斜坡改造实验2课时烦人的魔盒烦人的魔盒探究实验1课时魔盒改造2课时电子弹射器制作工坊磁力弹射器的实践实验及原理探究1课时磁力弹射器大改造1课时电子弹射器创意改造分析2课时磁悬浮工作坊磁悬浮地铁模

25、拟实验1课时磁悬浮结构创意大改造分析3课时水质清道夫制作工坊水质清道夫组装探究实验1课时水质清道夫大改造2课时智能水质清道夫2课时翻斗倒水智能农场翻斗倒水实验及探究2课时智能农场的翻斗倒水器皿改造2课时智能农场制作工坊1课时智能城市规划智能城市规划5课时创客嘉年华创客嘉年华3课时5方案报价总体报价包括如下八个部分，其中装修部分为一层整体装修，包括门厅，走廊，南边和北边教室的装修。方案里的效果图为科技创新类功能教室的效果图，其他功能教室的效果图等具体项目实施方案确定后出。序号项目名称报价/万元备注1科普走廊 2数字探究实验室 基础设施3无人机实验室 43D打印实验室 基础设施和课程5AR/VR实

26、验室 6机器人实验室 基础设施7创客教室 8装修 一层整体9总计 附件一：科普走廊配置清单编号学科类别展项名称功能或展示原理技术参数1电磁学半导体制冷本展品利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应的新型制冷方法。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、手摇式发电机2、半导体制冷片3、亚克力固定板4、亚克力电机座能源需求：无2电磁学半导体温差发电温差发电的基本原理是塞贝克效应，在两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点温度不同时，回路中产生电势的一种

27、现象。本展品将半导体结合面的一侧连接到一块导热金属板上，当手捂住金属板时,人体的热量产生的电动势能使微安表发生偏转。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、电流表2、温差发电组件3、金属手模型板4、亚克力固定板能源需求：无3电磁学磁阻尼本展品中的三根柱子均为铝柱，其中一个圆环是磁环，一个是钢环，另一个为亚克力环，磁环沿着铝环下降时会产生涡流，而该涡流产生的磁场又阻碍磁环的下降，所以圆环下降得很慢。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背

28、板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、亚克力固定板2、铝棒*33、磁环、钢环、亚克力环能源需求：无4电磁学发电转盘本产品利用强磁铁切割线圈产生感应电流，电流大小取决于磁场的强度、变化的速度、线圈尺寸及电阻率。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、强磁铁*62、定制线圈*63、皮带轮转动机构4、不锈钢转轴5、亚克力转盘6、亚克力保护罩能源需求：无5电磁学辉光盘本展项展示惰性气体放电的原理。圆盘内充有某种单一或混合气体，盘内电极接

29、通高压电源后发生电离、碰撞，产生辉光。当手放在辉光盘上时，手与电极之间形成放电通道，在此区域辉光倍加明亮，随着手在辉光盘上移动，放电通道也随之移动。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、手摇式发电机2、12寸辉光盘3、亚克力电机座能源需求：无6电磁学人体导电导体和绝缘体并没有严格的界限，只不过是电阻的大小不同而已。人体的电阻通常在200K至800K之间，在安全电压以下，流过人体的电流只有微安级，人体感觉不到，也不会对人体构成伤害。本展品以通过人体的微弱电流为控制源，控制荧

30、光灯的亮灭。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、手摇式发电机2、导电效果演示灯3、不锈钢电极4、亚克力手模型5、亚克力电机座能源需求：无7电磁学手蓄电池本展品由铝板、铜板和电流表组成，当两个金属板同时接触电解质时，其中更活泼的金属片会置换出电解质中的正离子，产生正电荷，并通过电解质向另一电极运动，由此形成电流。由于人的手心富含电解质，所以触摸两个电极时便可以让电流表偏转。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主要配件：1、电流表2、铝、铜手模板3、亚克力固定板能源需求：无8电磁学太阳能发电太阳能电池是以半导体材料为主，利用光电材料吸收光能后发生光电转换，使它产生电流。本展项通过射灯照射太阳能电池板，使之带动与其相连的风扇工作。尺寸：700*500*160mm主展示面：10mm透明亚克力正胶高清写真防护背板：Q235钣金喷塑，厚度1mm固定：19*60mm不锈钢广告钉*6颗主