應(yīng)用型高校電類專業(yè)的創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃

韓新風(fēng)，石志成，高海濤，李勇

（安徽科技學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，鳳陽 233100）

0 引言

電類專業(yè)作為工程性專業(yè)，該類專業(yè)的特點(diǎn)決定了理論基礎(chǔ)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)并重。在本科的高等教育中，電類專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的常規(guī)方法有：課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)習(xí)、創(chuàng)新課題訓(xùn)練。課程實(shí)驗(yàn)和課程實(shí)習(xí)是針對于所有學(xué)生的，但課程實(shí)驗(yàn)中基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)比重較大，尤其是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，專業(yè)課程如電子技術(shù)類課程的課程實(shí)習(xí)學(xué)時(shí)在9-16學(xué)時(shí)左右，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展在4-6個(gè)左右。因此課程實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)基本的測量方法、掌握基本儀器儀表的使用方法，鞏固基本的電學(xué)規(guī)律和原理等，因此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主。課程實(shí)習(xí)主要是某門專業(yè)課程內(nèi)的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用，課程實(shí)習(xí)時(shí)間長度通常1周，至多2周。從教學(xué)計(jì)劃來看課程實(shí)習(xí)的課程門類并不多，如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用課程實(shí)習(xí)等。在實(shí)踐能力培養(yǎng)的過程中，由于學(xué)時(shí)和現(xiàn)有教學(xué)條件所限，創(chuàng)新性無法滿足學(xué)生的需求。筆者在教學(xué)過程中常遇到學(xué)生提出希望可以有更多機(jī)會(huì)進(jìn)行應(yīng)用性、創(chuàng)新性的實(shí)踐鍛煉，大學(xué)生的各類創(chuàng)新課題是很好的創(chuàng)新實(shí)踐機(jī)會(huì)，但畢竟項(xiàng)目數(shù)量有限，學(xué)生覆蓋率偏低。因此，現(xiàn)階段的本科教學(xué)中亟需增加學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐機(jī)會(huì)，而近年發(fā)展迅速的創(chuàng)客教育讓學(xué)生在真實(shí)的項(xiàng)目中開展協(xié)作，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、尋找解決方案、完成作品創(chuàng)作，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手操作和實(shí)踐體驗(yàn)是獲取知識(shí)的重要途徑，這與創(chuàng)客教育提倡的“從做中學(xué)”和“教學(xué)做合一”的理念一脈相承[1]。這恰好符合電類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目標(biāo)。為電類專業(yè)創(chuàng)建綜合性、創(chuàng)新性的創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，為更多學(xué)生提供創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，可以激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手鍛煉欲望，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。高校創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生創(chuàng)意的實(shí)踐地，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程所要求的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間固定不同，創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室要求時(shí)空是開放的[2]。

中國古代哲學(xué)家、思想家莊子在2000年前就說過萬物與我為一，當(dāng)代中國思想家張榮寰2007年在互聯(lián)網(wǎng)思維中說：萬物互聯(lián)的時(shí)代：“全然有生,萬物互聯(lián),人格成全。”不僅是人學(xué)原理，全生態(tài)學(xué)的理念，更是萬物互聯(lián)的時(shí)代所追求的及至境界，而且未來的五到十五年，世界將進(jìn)入萬物互聯(lián)的時(shí)代。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，我國“十三五”規(guī)劃也提出積極推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

作為電類專業(yè)的本科生，擁有基本硬件電路理論基礎(chǔ)和基本的軟件編程能力，筆者選取物聯(lián)網(wǎng)為主題的創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室。把信息的采集、處理和控制融于一體，可以把硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編程會(huì)于一身，把電類專業(yè)的知識(shí)背景綜合應(yīng)用于當(dāng)前萬物互聯(lián)的新時(shí)代的發(fā)展需求中，讓學(xué)生深刻體會(huì)到專業(yè)知識(shí)學(xué)有所用。

1 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的總體布局

創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的布局如圖1所示，分為五大區(qū)：教學(xué)區(qū)、創(chuàng)造區(qū)、展示區(qū)、材料區(qū)、討論區(qū)。教學(xué)區(qū)的主要功能為學(xué)術(shù)指導(dǎo)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的區(qū)域，教學(xué)區(qū)配備有，課桌、椅，講桌、黑板、展覽板等。創(chuàng)造區(qū)為學(xué)生們進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)的區(qū)域，該區(qū)域可以配置攝錄裝置，對創(chuàng)客的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行記錄，也可以對設(shè)計(jì)作品的運(yùn)行效果進(jìn)行錄制視頻。可以將錄制的視頻內(nèi)容放置在展示區(qū)，在展示區(qū)配備視頻播放設(shè)備，這樣新手可以在展示區(qū)對設(shè)計(jì)步驟和過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，還可以了解設(shè)計(jì)作品的運(yùn)行效果。由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限，實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要采用可以重復(fù)性使用的實(shí)驗(yàn)板，因此錄制視頻是保存設(shè)計(jì)活動(dòng)的重要途徑。在討論區(qū)，學(xué)生可以進(jìn)行討論學(xué)習(xí)，激發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的靈感。各功能分區(qū)在空間上相鄰，但又相對獨(dú)立，使得學(xué)習(xí)者所學(xué)到的知識(shí)能夠得到及時(shí)的驗(yàn)證，大幅縮減了知識(shí)的檢驗(yàn)周期，改善了傳統(tǒng)教育中學(xué)校學(xué)習(xí)和社會(huì)實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的弊端[3]。

圖1 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的總體布局圖

2 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室器材與資源配置

2.1 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室器材

表1 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室器材

創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室器材如表1所示。ZigBee學(xué)習(xí)套件中包括主要的ZigBee物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)板及主要的模塊電路。常用傳感器套件中含有溫度傳感器、濕度傳感器、土壤濕度傳感器、人體紅外傳感器、雨滴傳感器、超聲波傳感器、紅外對管、氣體傳感器等。基本的顯示設(shè)備包括：LED顯示屏、LCD顯示屏、TFT顯示彩屏。學(xué)生編程用的計(jì)算機(jī)配備有相應(yīng)的編程軟件。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用操作、軟件的編程，對于電類專業(yè)知識(shí)背景的二、三年級(jí)本科生學(xué)生來說，均可通過自學(xué)來完成。且實(shí)驗(yàn)室配備了常用的傳感器，在學(xué)習(xí)的過程中，滿足學(xué)生動(dòng)手操作的要求，體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)中測量與控制的樂趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的欲望。學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)到“學(xué)有所用”，改變學(xué)生當(dāng)前被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，由“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”！

2.2 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的資源配置

創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室配備有實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，學(xué)術(shù)指導(dǎo)教師，學(xué)生負(fù)責(zé)人。實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人與學(xué)生負(fù)責(zé)人協(xié)同管理創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室開放的初期以實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人管理為主，并制定好實(shí)驗(yàn)室的管理制度，選擇好學(xué)生管理負(fù)責(zé)人，并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的管理培訓(xùn)。第二階段，師生協(xié)同管理，并對實(shí)驗(yàn)室所有成員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室管理的基本培訓(xùn)。制定好實(shí)驗(yàn)室成員自我管理的各項(xiàng)制度。第三階段，以學(xué)生負(fù)責(zé)人管理為主，實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人進(jìn)行督導(dǎo)。充分發(fā)揮高年級(jí)學(xué)生“傳、幫、帶”的作用。

實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間內(nèi)，采用學(xué)生成員輪流值班制度。學(xué)術(shù)指導(dǎo)教師定期邀請相關(guān)專家和教師舉行創(chuàng)客知識(shí)的專題講座，用以幫助學(xué)生多學(xué)科知識(shí)的融合。充分利用現(xiàn)有的自媒體技術(shù)，創(chuàng)建創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室的QQ群、微信群，形成資源分享和交流的平臺(tái)，并積極鼓勵(lì)成員上傳自己設(shè)計(jì)的作品。培養(yǎng)學(xué)生積極創(chuàng)造、樂于分享的精神。

3 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)

我院現(xiàn)有電氣工程及其自動(dòng)化、建筑電氣與智能化、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、光電信息科學(xué)與工程5個(gè)本科專業(yè)和1個(gè)電氣工程及其自動(dòng)化（中美合作）本科專業(yè)，共6個(gè)電類專業(yè)。學(xué)院下設(shè)電子工程系、電氣工程系、光電工程系以及光電技術(shù)研究所、電氣工程研究所、應(yīng)用電子技術(shù)研究所、建筑智能化工程研究所等機(jī)構(gòu)，擁有電工電子實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心、光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心、電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、電子電氣綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、建筑智能化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心，面積約三千多平米，儀器設(shè)備總值一千五百多萬元。學(xué)院擁有一支結(jié)構(gòu)合理、學(xué)術(shù)思想活躍、業(yè)務(wù)素質(zhì)高的師資隊(duì)伍，現(xiàn)有專兼職教師70人，其中正副教授共24人，博士14人（在讀8人），安徽省教學(xué)名師1人、省教壇新秀2人、校教學(xué)名師1人和2名校級(jí)教壇新秀。

[1]陳永霖,金偉瓊.中美高校創(chuàng)客教育比較研究[J].高等工程教育研究,2017,01:169-173.

[2]蘇佩堯.高校“創(chuàng)客”實(shí)驗(yàn)室開放的內(nèi)涵與誤區(qū)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2017,01:250-253.

[3]馬林.基于創(chuàng)客空間的學(xué)習(xí)模式設(shè)計(jì)研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2017,01:110-112.