新颖中小学创客空间建设解决方案设计.docx

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新颖中小学创客空间建设解决方案设计

第一章简介

ØSTEAM教育理念

STEAM是一种教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。

STEAM是一种重实践的超学科教育概念。

任何事情的成功都不仅仅依靠某一种能力的实现，而是需要介于多种能力之间，比如高科技电子产品的建造过程中，不但需要科学技术，运用高科技手段创新产品功能，还需要好看的外观，也就是艺术等方面的综合才能，所以单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展，未来，我们需要的是多方面的综合型人才。

从而探索出STEAM教育理念。

STEAM教育理念最早是美国政府提出的教育倡议，为加强美国K12关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育。

STEAM的原身是STEM理念，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）的首字母。

鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。

近期加入了Arts，也就是艺术，变得更加全面。

STEAM教育在美国的重要性不亚于中国的素质教育，在美国大部分中小学都设有STEAM教育的经费开支，而STEAM也被老师、校长、教育家们时时挂在嘴边。

在STEAM教育的号召下，机器人、3D打印机进入了学校；奥巴马也加入了全民学编程的队伍，写下了自己的第一条代码；帮助孩子们学习数学、科学的教育科技产品层出不穷；而且这五个学科，技术和工程结合，艺术和数学结合，打破常规了学科界限。

Ø创客教育意义

我们通过细⼼观察，发现⾝边可以变得更美好的事物，然后去探寻合理的解决⽅案，学习电⼦、编程、结构建造等相关知识，最后去动⼿“造”起来，这就是叫做“创客”。

我们⽐赛、MakerFair、创客嘉年华会都是展⽰我们风采的平台。

创客教育能够培养孩⼦更好的探索发明，丰富更多的技能和知识。

Ø国内STEAM教育

国内STEAM教育也越来越受到重视，近几年STEAM教育模式已经兴起，校外培训班悄然布局。

2016年中国“十三五”规划中明确提出：

有效利用信息技术推进“创客空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的科技信息意识与创新意识。

但是国内STEAM教育时间不长，教育模式，教育课程，师资，素养都还很缺乏，国家资源顶层设计，推动措施，投入资源都还比较匮乏。

所以国内STEAM教育还处于探索期，任重而道远。

Ø未来期望

STEAM教育培养小朋友综合素质，让学生像科学家，工程师一样思考问题，探索问题，解决问题，让每一位小朋友像创客一样。

我国工业4.0象征着工业的发展，它是一个更高阶段的智能生产过程，需要更多的综合型人才。

不管是机器人也好、人工智能也好、无人车也好，它们不断地在改变着我们的生活，也侧面表明了在这个领域STEAM教育的重要性。

通过STEAM教育培养下一代人才势在必行。

第二章整体方案概述

Ø方案概述

基于STEAM教育和造物创新的创客教育为核心理念，公司整合研发了以趣味小制作、电子电路、图形化编程、简易机器人、物联网初体验、工具及耗材等系统为载体的完善课程体系，旨在为学生补充和提高STEAM教育中目前国内较为欠缺的工程、艺术等技术知识，并在后期综合创意项目中提供材料、工具支撑。

Ø方案优势

v完整的教育装备体系

名伟创新创客空间方案套件主要由趣味电子、图形化编程、简易机器人、3D打印、VR、物联网体验、科技体验、创意小制作等单元组成，几乎涵盖了中学创客实验室的所有设备。

v一站式解决方案

提供教室设计方案、配套多主题套件、完善的教学体系、线上创客教育云平台、师资培训等一站式解决方案。

v开放式的培训体系

通过引导式的教学方式让学生、全面贯彻SREAM教学理念，将产品融入到多学科领域，教材的编写以学生实际情况出发，由浅到深，循序渐进的引导学生。

初衷不是为了完成某个作品，而是培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，让学生们真正受益，真正爱上创客。

第3章产品与课程

产品配置一览

类别

序号

名称

电子电路

1

趣玩电子电路资源包一

2

趣玩电子电路资源包二

3

乐拼创意制作课程资源包（提高版）

4

MW_Bits主题套件（智慧灯光）

5

MW_Bits主题套件（魅力音乐）

6

MW_Bits小小创客家套件

图形化编程系列

1

Arduino开源编程智能控制基础资源包

2

Arduino开源编程智能控制提高资源包

3

Arduino开源编程智能控制高级资源包

4

Micro:

bit图形编程提高版套装

5

MicrobitQ-mini小车套件

6

Microbit机械兽套件

7

Microbit智能小车套件

8

魅力SCRATCH互动套件

9

乐拼创意制作（Scratch）图形化编程（提高版）

10

乐拼创意制作（Scratch）图形化编程（高级版）

11

MW_Bits图形化编程智能套件

机器人

1

魅力机械系列1结构之美

2

魅力机械系列2平衡之美

3

魅力机械系列3传动之美

4

魅力机械系列4形变之美

5

万向机械臂

6

智能巡线车

7

四足爬行机器人

8

平衡车

9

麦克纳姆智能车

10

履带车

物联网初体验

1

MW_Bits云端套件

2

智能灯光系统

3

智能门禁系统

4

智能气象系统

5

智能视频监控系统

STEAM项目课程

1

设计喂鸟器

2

制作肺活量计

3

设计桥梁

4

制作超级跑鞋

科技体验

1

智能家居

2

VR体验

3

人机交互机器人

4

写字机器人

5

无人机

DIY创意制作

1

焊接套件

2

光立方

3

蓝牙音箱

4

面部表情机器人

6

OTTO双足机器人

7

DIY无人机

Ø创意制作及电子电路系列

v趣玩电子电路资源包

趣玩电子电路是一款基于面包板设计的系列产品，每个产品包含8个实验作品，每个实验都根据知识点覆盖较全，且贴合生活常识进⾏设计，例如花盆缺⽔检测仪、自动⼩夜灯等课程，学生在制作过程中不仅能够锻炼动⼿能⼒，同时还能提高电子电路方面的知识。

功能特点：

1　独立实验设计，由浅入深讲解电路知识；

2　以面包板为载体，安全可靠；

3　步骤详解，故障排查及提出问题；

4　融合各种创意造型，体现多学科整合的STEAM概念。

课程概述：

课时：

12课时用量：

1-2人/套

序号

课程名称

知识点

课时

1

电路基础知识

电的基本常识等

1

2

探秘面包板

面包板结构及使用方法

1

3

交通信号灯

认识开关、发光二极管等

1

4

简易调光灯

认识二极管的特性等

1

5

声光发报机

认识电位器、三极管的特性等

1

6

了解电容器充放电

认识蜂鸣器等声音器件等

1

7

电池电量检测仪

认识电容器的充电放电功能等

1

8

花盆缺⽔检测仪

认识三极管的放大特性等

1

9

交互双闪灯

认识双稳态电路等

1

10

点亮数码管

认识数码管特性等

1

11

使用万用表

万用表档位介绍

1

12

电子焊接技术

焊接注意事项

1

序号

课程名称

知识点

课时

1

电路基础知识

电的基本常识等

1

2

探秘面包板

面包板结构及使用方法

1

3

交通信号灯

认识开关、发光二极管等

1

4

简易调光灯

认识二极管的特性等

1

5

声光发报机

认识电位器、三极管的特性等

1

6

了解电容器充放电

认识蜂鸣器等声音器件等

1

7

电池电量检测仪

认识电容器的充电放电功能等

1

8

花盆缺⽔检测仪

认识三极管的放大特性等

1

9

交互双闪灯

认识双稳态电路等

1

10

点亮数码管

认识数码管特性等

1

11

使用万用表

万用表档位介绍

1

12

电子焊接技术

焊接注意事项

1

v乐拼创意制作课程资源包（提高版）

乐拼创意制作系列套件是兼容乐⾼积⽊的电⼦DIY套材资源包，其中基础版配置常⽤的电⼦模块，配合兼容乐⾼积⽊上百种，进⾏磁吸式搭接，模块根据磁性⾃动区别⽅向。

依据输⼊输出的性质各个模块都⽤不同的颜⾊加以区别。

基础版包含15个作品及教材。

学习结构组装知识，基本电路知识。

提⾼版增加传感器技术知识，同样也包含15个作品及教材。

该系列特⾊:

积⽊搭建、磁性连接、不⽤编程，更多创意拼搭。

配套视频教材、PPT及教案。

课程概述：

课时：

15课时用量：

1-2人/套

序号

课程名称

课时

序号

课程名称

课时

1

迪斯科

1

9

家庭防盗装置

1

2

机械钟表

1

10

音乐翘翘板

1

3

夜间自动照明床

1

11

发动机

1

4

足球守门员

1

12

旋转木马

1

5

转动的广告牌

1

13

滑雪机器人

1

6

停车场栏杆

1

14

智能赛车

1

7

留守儿童学习风扇

1

15

多彩游乐园

1

8

大风车

1

16

vMW_Bits主题套件（智慧灯光）

MW_Bits智能灯光套件是以光为主题设计的一款开发套件，套件包含主控板、彩色灯柱、炫彩灯条、usb扩展、USB灯、按键模块、电位器模块等，可以完成多个关于灯光主题的作品，同时可以结合乐高积木完成互动性作品，创意无限。

vMW_Bits主题套件（魅力音乐）

MW_Bits魅力音乐套件是以音乐为主题设计的一款开发套件，套件包含主控板、蜂鸣器、电源模块、蓝牙音频、FM收音机模块、音频指示灯模块、功放模块等，可以完成多个关于声音主题的作品，同时可以结合乐高积木完成互动性作品，创意无限。

vMW_Bits小小创客家套件

MW_Bits小小创客家套件是结合mixly图像化编程设计的一款综合性开发套件，其中包含主控器模块、蓝牙控制器、光线、声音、触摸、土壤湿度、温度、电位器、声音、逻辑电路、等十几余种传感器模块，该套件可以脱离编程完成多个创意实验，同时还可利用编程完成各种实验，在制作的同时锻炼了学生们的创新思维能力，为以后的创客制作打下基础。

Ø图形化编程系列

vArduino开源编程智能控制资源包

机器人、物联网乃至人工智能的开发都离不开编程和传感器技术。

该智能控制系列套件是基于Arduino技术进⾏开发的系列产品。

基础版通过简单基本电⼦元器件和主控板配合使用，能够很好的学习电路、编程⼊门级基本知识。

该系列不仅支持代码编程，还支持图形化编程。

产品特色：

1　

面包板为载体，灵活多变；

2　贴近生活的实验设计；

3　丰富的实验配件，随心所欲DIY自己的产品；

4　完整的实验指导手册及教案；

5　支持图形化编程和代码编程；

课程概要：

课时：

11课时用量：

1-2人/套

序号

课程名称

知识点

课时

1

开源平台Arduino

介绍软件的安装及使用等

2

LED流⽔灯

数字信号控制、For循环语句

1

3

磁控延时灯

数字信号的读取及控制

1

4

光影电⼦琴

模拟信号的读写，tone函数运用

1

5

呼吸灯

PWM原理

1

6

⾳乐编辑播放器

Tone函数的交接运用

1

7

声控灯

声音传感器、放大原理

1

8

红外遥控风扇

红外遥控原理

1

9

热释电红外报警器

人体热释电原理

1

10

多变彩虹灯

认识三基色的原理

1

11

随机数产⽣器

Random函数的运用

1

序号

课程名称

知识点

课时

1

开源平台Arduino

介绍软件的安装及使用等

1

2

LED流⽔灯

数字信号控制、For循环语句

1

3

磁控延时灯

数字信号的读取及控制

1

4

光影电⼦琴

模拟信号的读写，tone函数运用

1

5

呼吸灯

PWM原理

1

6

⾳乐编辑播放器

Tone函数的交接运用

1

7

声控灯

声音传感器、放大原理

1

8

红外遥控风扇

红外遥控原理

1

9

热释电红外报警器

人体热释电原理

1

10

多变彩虹灯

认识三基色的原理

1

11

随机数产⽣器

Random函数的运用

1

vMicrobit图形化编程套件（提高版）

micro:

bit主控板是⼀款专为青少年编程教育设计的⼀款微型电脑开发板。

其中支持JavaScript、python等图形化编程。

套件包含常见的电子元器件等材料，10余个课程逐步讲解microbit的使用及图形化编程。

配套套件：

1　正版micro:

bit控制器，配套亚克力外壳；

2　丰富的材料配件、面包板专用扩展板使实验更加方便；

3　详细的实验指导手册及扩展实验。

课程概要：

课时：

11课时用量1-2人\套

序号

课程名称

知识点

课时

1

点亮LED闪烁灯

LED、for循环等

1

2

读取电位器

电位器、模拟值得读取

1

3

自动⼩夜灯

光敏电阻

1

4

多变彩虹灯

RGB、三基色原理

1

5

双向开关灯

双控灯原理

1

6

⼿控彩灯

数字信号的控制等

1

7

家用温度计

TM36温度传感器

1

8

舵机动起来

舵机的知识

1

9

音乐编辑播放器

蜂鸣器

1

10

简易加速度显示器

加速度原理

1

11

使用指南针

磁场传感器

1

部分作品展示：

气压计超声波测距仪邪恶怪兽

发光的盒子

vMicrobitQ-mini小车

MicrobitQ-mini小车套件是一款以亚克力底板为材料制作的一款桌面型简易机器人套件，它主要包含一个MW-bit主控扩展板，N20减速电机，万向轮等材料构成，可以扩展超声波避障、巡线、画图、机械爪等功能。

图形化编程学习，让学生们在娱乐的同时学会简单编程，为以后打下基础。

产品特点及参数：

Q-mini由两个连续旋转伺服电机驱动。

只需更改伺服的PWM（脉冲宽度调制）信号即可控制这些伺服的速度，该车还具有5个RGB灯，可用作指示灯，倒车灯等......同时可以在套件中添加笔或其他额外部件，以增加它的趣味性。

课程概要：

课时：

6课时用量1-2人\套

序号

课程名称

课时

1

认识microbit主控板

1

2

跳动的心

1

3

组装Q-mini小车

1

4

多变霓虹灯

1

5

小车动起来

1

6

遥控小车

1

vMicrobit机械兽套件

Microbit机械兽套件融合了机械、电子、编程等知识。

采用步进电机或TT电机为动力源，可以实现前进、后退、左转、右转等功能，同时可以增加超声波避障、跟随等功能。

产品参数：

1、microbit多功能扩展板，集成4路电机驱动、8路舵机驱动、音乐模块、彩灯模块等功能。

独有的锂电池充电保护设计。

2、遥控手柄控制，可以扩展多种创意模块，创意无限；

3、详细的安装教程及课程，玩中学。

课程概要：

课时：

8课时用量1-2人\套

序号

课程名称

知识点

课时

1

认识microbit主控板

了解主控板的功能特点等

1

2

跳动的心

学会基础的编程语法

1

3

组装机械兽

动手组装、了解行走原理

1

4

多变霓虹灯

Ws2812灯条的控制

1

5

机械兽动起来

学习电机驱动的原理，

1

6

无线遥控

无线通讯，指令控制

1

7

听话的机械兽

超声波测距避障原理

1

8

百米冲刺

看看谁跑的快

1

vMicrobit智能小车套件

Microbit智能套件可以实现前进、后退、左转、右转等功能，同时可以增加超声波避障、跟随等功能。

产品参数：

4、microbit多功能扩展板，集成4路电机驱动、8路舵机驱动、音乐模块、彩灯模块等功能。

独有的锂电池充电保护设计。

5、遥控手柄控制，可以扩展多种创意模块，创意无限；

6、详细的安装教程及课程，玩中学。

课程概要：

课时：

10课时用量1-2人\套

序号

课程名称

知识点

课时

1

认识microbit主控板

了解主控板的功能特点等

1

2

跳动的心

学会基础的编程语法

1

3

组装小车

动手组装、了解行走原理

1

4

多变霓虹灯

Ws2812灯条的控制

1

5

小车动起来

学习电机驱动的原理，

1

6

无线遥控

无线通讯，指令控制

1

7

巡线

循迹原理

1

8

避障

超声波测距原理

1

9

悬崖勒马

红外避障原理

1

10

自动跟随小车

超声波跟随

1

v魅力SCRATCH互动套件

Picoboard传感器扩展板与官方Scratch软件结合使用，通过usb数据线可以完成软硬件的交互，Picoboard控制板板载高精度光线传感器、滑竿电位器、声音传感器、按钮开关、及四个模拟输入接口，可以连接多种模拟和数字传感器。

picoboard与scratch的结合，可以制作更多互动的作品，大大提高孩子们对编程的兴趣。

产品参数：

1、支持SCRATCH1.4及SCRATCH2.0软件，即插即用。

2、板载光线、声音、滑竿传感器、4路耳机接口方便扩展。

3、多种电子元器件配件，创意无限；

4、丰富的案例课程，读到的讲解步骤；

课程概要：

课时：

8课时1-2套\每人

序号

课程名称

知识点

课时

1

怕光老鼠

认识光线传感器，判断语法等

1

2

滑竿打砖块

滑竿电位器，模拟值读取、检测等

1

3

声音的样子

声音的知识、声音传播、变量等

1

4

小螃蟹

温度传感器、程序交互

1

5

打鼓小能手

震动开关原理等

1

6

捕鱼达人

电位器、碰撞检测

1

7

水果音乐

水果导电、模拟值采集

1

8

手指钢琴

人体导电、模拟值采集

1

案例展示:

v乐拼创意制作（Scratch）图形化编程提高版高级版

乐拼创意制作图形化编程系列产品是通过兼容乐高积⽊、磁吸式电子模块、主控板组合完成作品的结构制作和控制编程，可以更加有趣的学习Scratch编程，并结合各种传感器模块制作有趣的作品。

配套器材：

产品特点：

1　十余种传感器模块，创意无限；

2　图形化编程界面，简单容易上手；

3　完整的课程体系。

4　磁吸连接、安全可靠。

课程概要：

课时：

16课时用量1-2人/套

序号

课程名称

课时

序号

课程名称

课时

1

流⽔灯

1

9

会跳舞的⼩猫

1

2

光控⼩夜灯

1

10

给太阳公公挠挠痒痒

1

3

邻居家的门铃

1

11

全⾃动打耙机

1

4

巡逻警车

1

12

苹果分选机

1

5

旋转门

1

13

夜间⾃动⾛廊灯

1

6

智能⼩动物喂⾷器

1

14

家庭防盗系统

1

7

抢答器

1

15

智能家居一

1

8

调⽪的⼩猫

1

16

智能家居二

1

作品展示：

智能家居旋转门智能喂食

vMW_Bits智能套件

MW_Bits智能套件主要依托MIXLY图像化编程设计的一款套件，套件包含主控制器、电源模块、多种输入、输出设备及显示设备。

模块采用3pin的防呆接口，并兼容乐高积木。

通过多种模块的拼接及造型的设计可以制作出各种各样的新奇作品。

课程概要：

课时：

12课时1-2套\每人

序号

课程名称

课时

序号

课程名称

课时

1

闪烁LED

1

7

红外计数器

1

2

声控延时灯

1

8

光控

1

3

旋钮可调台灯

1

9

自动浇花器

1

4

电子琴

1

10

红外遥控车

1

5

声控风扇

1

11

蓝牙控制器

1

6

简易噪声计

1

12

舵机开门器

1

Ø机器人

v魅力机械

通过机械结构组装，作品互动，学习简单机械结构的基本知识，该系列产品能够了解重⼼分布，动轮、解密转动杆结构、解密杠杆结构、解密偏⼼轮结构、齿轮结构、解密棘⽖结构、解密轮系组合结构、解密剪叉结构，带传动结构、传动轴、锥齿轮、弹性结构等机械知识。

能够组装⼏⼗种作品、配合⼿摇发电机等电源更增加作品的互动性和趣味性。

体会魅⼒机械之美。

课程概要：

课时：

45课时（每级15课时）用量1-2人/套

结构之美

平衡之美

知识点

课程名称

课时

序号

课程名称

课时

解密基础结构

小机器人

1

解密杠杆结构

爬行机器人

2

飞行器

机器踏碓

战斗机器人

鹿威添水

解密摆结构

飞鸟

1

杠杆称

独轮车

杠杆投篮机

木马

解密连杆结构

连杆式机器狗

2

解密轮结构

潜伏机器人

1

连杆式机器熊仔

幽灵机器人

连杆式步行机器人

越野机器人

连杆式机械手

机器人战车

偏心轮结构

偏心轮机器四足

2

解密万向轮结

万向轮小轮椅

1

偏心轮机器毛毛虫

万向轮小推车

偏心轮外星旅行者

万向轮婴儿车

偏心轮外星旅行者

解密转动杆结构

杂耍机器人

1

偏心轮螳螂

百折不挠的机器人

偏心轮横行虫

传动之美

形变之美

知识点

课程名称

课时

序号

课程名称

课时

解密齿轮结构

四驱车

2

解密剪叉结构

剪叉式升降台

1.5

机械钳

剪叉式机械臂

轮足车

剪叉式机器弹簧虫

迎宾机器人

带传动

螺旋桨

1.5

解密棘爪结构

滑雪机器人

2

同步皮带车

机器蠕虫

变速车

回旋小车

传动轴

双轮板车

1.5

摇摆企鹅

滑板

爬行机器人

铲车

解密轮系组合结构

搅拌器

2

锥齿轮

手摇钻头

1.5

起重机

旋转台

机械小怪兽

锥齿轮小车

摩天轮

弹性机构

皮筋盘锯

1.5

变形越野车

皮筋三轮车

打桩机

皮筋滚筒

案例展示：

v编程机器人系列

在学习机械结构的基础上，利用开源编程平台Arduino及MIXlY，并用配套亚克力等模型搭建智能机器人，制作过程中学习电子电路、机械结构、传感器、控制器等知识。

培养动手能力解决问题能力和跨学科思维能力。

功能特点：

1　项目式探究学习教程；

2　开源编程软件及硬件；

3　图形化及代码编程语言设计。

课程概述：

课时：

每个项目6-8课时用量1-2人每套

项目名称

课程名称

课时

万向机械臂

Arduino软件及硬件介绍

1

舵机的控制及使用

1

蓝牙通讯详解

1

模型搭建

1-2

软件调试

1

总结分享

1

智能巡线车

Arduino软件及硬件介绍

1

电机及电机驱动的使用

1

巡线的原理

1

模型搭建、场地制作

1

软硬联调

1

总结分享

1

履带机