南通大學附屬中學(2015年項目)
一、項目名稱：3D打印創新實驗室
二、項目方案
1、項目介紹
(1)背景：3D打印技術作為快速成型領域的一種新興技術，目前正成為一種迅猛發展的潮流。3D打印技術未來的發展將使大規模的個性化生產成為可能，這將會帶來全球制造業經濟的重大變革。3D打印技術是一項前瞻性，戰略性技術，其應用范圍很廣，從醫療衛生到工程制造的領域跨度非常大。3D打印技術已經為社會的發展帶來了巨大的變革。
近年來，很多學校在摸索著創新教學模式，把3D打印系統與教學體系相整合。一方面3D打印機可以提高學生在掌握技術方面的優勢，提高學生的科技素養。另一方面利用3D打印機打印出來的立體模型，顯著提高學生的設計創造能力。隨著3D打印機逐步降低門檻及應用領域擴大，3D打印機已經進入國內基礎教育領域，以下就是3D打印機在國內教學上應用的方式：數學系的學生可以將他們的“問題”打印出來，并在他們自己的學習空間中尋找答案，比如打印一個幾何體，讓他們更的去了解幾何內部各元素之間的聯系。工程設計系的學生可以用它打印自己設計的原型產品進行測試，研究與探索。建筑系的學生可以用它簡便快速的打印出自己設計的建筑實體模型。車輛工程的學生可以打印各種各樣的實體汽車部件，便于測試。
本課題選題目的為順應3D打印技術發展的前沿領域，依托3D打印技術和通用技術課程，研究和總結如何使兩者有效結合，從而進一步激發學生的學習興趣，更好的幫助學生理解和掌握通用技術課程的相關知識點。
(2)教室：每個桌上會配備3D打印機、電腦、3D建模軟件，讓學生切身感受3D打印的實現過程
(3)教具：與課程相結合的教具，讓理論不再抽象，看得見、摸得到的知識
(4)課程案例-物理主題：在運用了3D打印之后，很多的物理問題可以通過3D打印機打印模型進行演示。我們通過3D打印出來的橋梁模型，讓學生通過自己動手來模擬理解橋梁的結構，明白老師舉例的橋梁事故的發生原因，更加深刻的了解學習物理的重要意義
(5)課堂互動：學生對課程表現極大的興趣，踴躍與老師交流、3個小時的投入上課，讓我們試聽課程的專業對接教育機構的經銷商，表示吃驚和稱贊!
(6)學生作品：通過短短3個小時課程，學生收獲了科普、常識等小知識，強化了傳統物理化學等學科知識，并可以自己設計簡單的3D模型，激發出無限的想象力，創作屬于自己的作品!
南通大學附屬中學(2015年項目)
一、項目名稱：納米科技創新實驗室
二、項目方案
1、項目介紹
(1)背景：21世紀三大科技：信息技術、生物技術、納米技術;納米技術是21世紀科技發展的領頭羊;納米科技教育在世界各國的中小學發展迅猛，中國相對落后，急需加強納米科技在中學教育中的地位;中學理科教學的個性化不夠，培養創新能力的實驗裝備和方式不夠。
南通大學附屬中學納米科技創新實驗室，是一個融合了前沿納米科技和中學理化生個性化教學的創新型項目。
(2)主要內容：南通大學附屬中學納米創新實驗室，旨在運用世界上最先進的納米檢測儀器——教學型掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡，結合中學物理、化學、生物的實驗教學，建設納米檢測環境下基于科學思想和方法的、可供推廣的納米科學教育與傳播方式和課程，豐富該校理化生課程的教學方式，推進前沿的納米科學與中學教材及課程的整合，強化了該校理化生及探究課實驗的直觀性、趣味性和動手性，培養學生的探究精神和創新能力，跟上世界科技發展與科技教育發展的潮流。
(3)項目效果：
(1)將跨學科交叉的教學和實驗，引進學校實驗課程，使理科校本教學實驗內容更豐富，教學能力更強;
(2)將先進的納米科技概念、納米材料和納米檢測等高科技，引入學校教學，開拓了學生的科學視野;
(3)將先進的教學理念和儀器設備引進學校實驗課堂，提高中學教育的創新能力，激發學生的探索精神;
(4)將多種納米實驗課后的實踐活動方案，引入學校教學，為學生提供了一個更廣泛的實驗實踐平臺。
2、建設方案
(1)實驗室設計與配置
教師演示區
教師進行掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、生物全息顯微鏡的日常教學活動，包括介紹掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、生物全息顯微鏡的技術原理，演示顯微鏡的使用方法。
學生實驗區
提供專用課桌和儀器設備，學生制作樣品(如DVD光盤)和利用顯微鏡測試樣品的空間，利用掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡和生物全息顯微鏡觀察石墨原子的六邊形網狀結構、DVD光盤的內部結構、硬幣的表面結構、金原子簇等操作實驗。
學生體驗區
提供專用課桌和配備文字說明的納米樣品及納米生活用品，展示各種各樣的納米材料：如納米領帶，納米襪子，納米清潔海綿，聚苯乙烯小球膜，磁性微球，碳納米管等。
學生討論區
實驗完畢后教師與學生的心得交流，例如在實驗中收獲了哪些成果，學習到了什么知識，實驗過程中遇到了什么問題，為何會產生誤差，應該如何避免等一系列問題探討;學生間還可以互相匯報實驗報告，把自己做出的實驗成果一一展示。
學生閱讀區
有閱讀區數十本納米科技書籍，可供學生在實驗中查找資料，閱讀相關納米科技書籍。
(2)實驗室核心儀器設備
創新納米實驗區里擁有世界前沿的技術：納米觸控技術和納米檢測技術，納米制備技術，以全班50人參加實驗計，所需使用的教學儀器主要包括：
教學型掃描隧道顯微鏡(T-STM101)
(1)世界上中學通用的納米實驗室實驗儀器，可以觀察原子的真實微觀結構;可以觀測到導電材料的表面三維原子圖像;分辨率達到pm級別(1pm=10-3nm);超微型一體化設計，安裝簡單，教學方便;
(2)目前世界上最小的最先進的納米教學儀器，專為中學物理和化學、生物的實驗教學設計，適用于初高中校本教材中納米知識點的實驗和教學，如“物質的組成“等，讓學生看到真實的“原子”;
(3)操作簡單，適用于學生動手進行納米觀察實驗，通過自己設計的小實驗，運用儀器的輔助，更好滴學習納米科技知識，提高動手和創新的能力。
T- AFM_3600B 科研型原子力顯微鏡
(1)可以輔導學生制作多種樣品，根據樣品設計多種納米實驗方案，更適用于高中的物理和化學教學和初中的探究課教學。由于可供檢測觀察的樣品較多，除滿足日常理科教學實驗外，更適合組織尖子學生組成科學探究小組，進行多種納米科學實驗。
(2)由于此儀器是可以在大學科研上使用的，所以，中學還可以與大學和企業合作，進行產學研項目，可以協助大學的科研項目，并使學生在科研小助手的活動中，培養科學探究精神和創新能力，成為未來的科學家。
教學型高端原子力顯微鏡(T-AFM101)
(1)可與教學型掃描隧道顯微鏡配套使用，功能互補，特別具備可以觀測多類納米材料的真實表面微觀結構;可以觀測導電和不導電的納米材料表面的三維立體圖像;分辨率橫向達到1.0nm，縱向達到0.2nm;無需調整激光和探測器;無須安裝系統，直接連接電腦和打開軟件即可。
(2)可以輔導學生制作多種樣品，根據樣品設計多種納米實驗方案，更適用于高中的物理和化學教學和初中的探究課教學。由于可供檢測觀察的樣品較多，除滿足日常理科教學實驗外，更適合組織尖子學生組成科學探究小組，進行多種納米科學實驗。
(3)由于此儀器是可以在大學科研上使用的，所以，中學還可以與大學和企業合作，進行產學研項目，可以協助大學的科研項目，并使學生在科研小助手的活動中，培養科學探究精神和創新能力，培養小小科學家。
(4)相比同樣的原子力顯微鏡(3600B)，科技含量更高，技術國際領先，是高端教學型原子力顯微鏡，引進瑞士技術，國內組裝，體積小、攜帶和使用都極為簡單，特備是操作上簡單易學，適合學生獨自操作和實驗。
數碼液晶顯微鏡
(1) 為納米實驗區進行納米探究實驗研發的數碼液晶顯微鏡，與傳統光學顯微鏡相比，具有功能兼容性強、直觀顯示、操作簡單、易上手等特點;
(2) 適用于與掃描隧道顯微鏡做比對教學實驗，數碼液晶顯微鏡可觀察到微米級的物體，也可以進行微納米的教學探究和實驗。與掃描隧道顯微鏡一起用于人教版的物理、化學、生物實驗和探究實驗。
三、項目維護和反饋
1、項目維護
(1)設備儀器安裝維護。公司技術人員負責安裝及技術培訓，直至學校負責教師能掌握使用儀器;
(2)培訓部負責對上課教師的實驗室使用培訓，包括儀器的使用和納米課程的指導;
(3)組織學校老師參加在蘇州總部的教師培訓班學習;
(4)組織學生納米科技知識競賽
2、使用反饋
經過對該校100名學生的問卷調查，喜歡納米試驗課的學生占100%;問卷十名教師，覺得學校應該開設納米實驗課程的占87%。盡管納米科技實驗室建設是全新的創新項目，但是已經受到全國多個省市重點學校的使用，并獲得一致好評。
四、案例展示
南通大學附屬中學 納米實驗室裝修效果圖
南通大學附屬中學 納米實驗室上課情形
