[发明专利]3D创客教育系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及创客教育技术领域，特别涉及一种利用3D教学资源的创客教育系统及方法。

背景技术

创客教育是指用以使学习者获取创新、创业所需的知识、能力、视野以及意志品质的一种教育行为，是教学活动、课程和环境的总和。而stem教育就是科学、技术、过程、数学的教育，在当下国家实力的比较中，获得stem学位的人数成为一个重要的指标。我国的很多学校已经展开了stem方面的学生培养计划，而且把更加流行的创客教育也带入到K12的教学中，创客教育对stem教育起到优化的作用，为stem教育提供了丰富的工程案例和创新思想。创客教育与stem教育的融合，为K12教育的综合实践课程和信息技术课程带来了时代性的变革。

因此，为了进行创客-stem教育，许多中小学校设立了专门的创客教室，引进了大量的大型设备，例如激光雕塑机、数控机床等，还有不少机构在政府的资助下，建立了创客空间，也是引进了许多设备，这些设备大部分时间内闲置，从而造成了资源的巨大浪费；还有一个问题是：现在的创客-stem教育有自己的课程，这些课程与现在的课堂教学内容基本上没有结合，既得不到老师的支持，也使得参加创客教育的学生无法真正掌握创客教育内容的原理。

发明内容

针对现有的创客教育与stem教育结合过程中出现的资源大量浪费及学生无法真正掌握原理的问题，提出一种3D创客教育系统及方法，通过设置教学工具，参与者之一通过教学课题教学工具提供的与3D课件相关的3D资源，将课题的运行原理显示给其他参与者，并进行讲解或其他教学活动，例如进行课题测试等，其他参与者利用相关的3D装置获取3D资源的立体显示。通过设置3D创客组件，其他参与者根据掌握的课题原理，利用操控装置，对3D创客组件上的3D课件进行创客操作，创客按照原理进行的创客操作完成后，创客组件中的仿真单元对上述创客操作进行仿真，使得创客进一步掌握课题原理。通过设置教学工具以及3D创客组件，解决了现有创客教育过程中存在的资源大量浪费、部分参与者只知形式而无法掌握创客课题原理的问题。

一方面，提出一种3D创客教育系统，所述系统包括3D教学工具、3D创客组件以及助视装置，

所述3D教学工具，用于对教学课题进行教学操作，使参与者获取创客活动知识，所述教学操作包括参与者之一事先创建课件、事中讲解所述课件的理论知识并对添加的3D视频进行展示和对添加的3D模型进行教学性操作以及事后对讲解的理论知识进行总结以及测试；所述3D创客组件，用于通过对3D课件进行创客操作，其中，所述创客操作包括拖动及旋转所述3D模型；所述助视装置用于使参与者获取所述3D教学工具以及3D创客组件显示内容的3D立体效果。

结合第一方面，第一种可能的实现方式中所述系统还包括3D打印设备，所述3D打印设备与所述创客组件电连接，用于根据材料以及所述创客组件的指令打印3D产品。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式中所述3D创客组件包括存储单元、交互单元、仿真单元以及操控装置，所述交互单元分别与所述存储单元、仿真单元以及操控装置连接，

所述存储单元用于存储3D课件，所述3D课件与所述交互单元中的教学课题相关联，所述交互单元用于对所述3D课件进行管理，并根据所述操控装置指令进行显示，所述操控装置用于通过所述交互单元对所述3D教学课件进行创客操作，所述仿真单元用于对所述创客操作进行仿真。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，第三种可能的实现方式中所述系统还包括服务器，所述服务器分别与所述3D教学工具以及3D创客组件连接，用于存储所述教学课题以及3D课件。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，第四种可能的实现方式中所述3D创客组件包括交互单元、仿真单元以及操控装置，所述交互单元分别与所述仿真单元及操控装置连接，

所述交互单元用于从所述服务器中获取所述3D课件并进行管理、并根据所述操控装置指令进行显示，所述操控装置用于通过交互单元对所述3D课件进行创客操作，所述仿真单元用于所述创客操作进行仿真。

结合第一方面的第二种或第四种可能的实现方式，第五种可能的实现方式中所述操控装置与所述交互单元的电连接为无线通信连接或数据线连接中的一种。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，第六种可能的实现方式中所述创客操作为VR实验。

第二方面，提供一种3D创客教育方法，包括以下步骤：