用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維建設(shè)本科生創(chuàng)新實踐新環(huán)境

沈 義 民

(浙江大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310027)

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用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維建設(shè)本科生創(chuàng)新實踐新環(huán)境

沈 義 民

(浙江大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310027)

如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才，加強實踐教育環(huán)節(jié)的管理，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠取得事半功倍的效果?，F(xiàn)結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院實驗教學(xué)中心創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)，針對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的各種問題，分析實踐教學(xué)的特點，結(jié)合專業(yè)特色，引進“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，采用智能控制的現(xiàn)代化手段，建設(shè)一個開放、安全、高效和有序的實踐平臺。為學(xué)生提供一個開放、安全、有序的實驗環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)； 互聯(lián)網(wǎng)+； 開放管理模式； 創(chuàng)新實踐教學(xué)

0 引 言

如何在新形勢下加強對學(xué)生的工程和科研實踐能力的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，成為高校本科教育的一個重大課題。加強實踐教育環(huán)節(jié)的管理，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠取得事半功倍的效果[1-3]。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括基于課程的實驗教學(xué)、國際短期合作辦學(xué)、學(xué)科競賽、SRTP、國家及省創(chuàng)新計劃、短學(xué)期和畢業(yè)設(shè)計等，這些環(huán)節(jié)具有設(shè)計型、探索型和創(chuàng)新型等特點，更有利于學(xué)生的研究能力、創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)。實踐教學(xué)大多環(huán)節(jié)具有時間上松散性、任務(wù)的不確定性和人員的流動性等特點，這些特點決定了要管理好整個實踐環(huán)節(jié)，需投入大量的人力和物力。目前實踐教學(xué)大多是分散式的管理方式，也就是由各位教師分別管理，但是由于教師日常事務(wù)較多，不能為學(xué)生提供較好的環(huán)境，有效地完成各個實踐環(huán)節(jié)。

針對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的特點和存在的問題，經(jīng)過長期探索和實踐，中心逐步嘗試采用集中管理方式，建立了一套完整的管理模式，有效地解決了之前實踐環(huán)節(jié)管理相對松散、教學(xué)效果不理想等問題，大力營造民主、寬松的氛圍，構(gòu)建和諧、健康、綠色的環(huán)境，用濃厚、良好的實踐教學(xué)文化，激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力。

1 中心建設(shè)和管理現(xiàn)狀

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)只有通過集中式管理，才能達到預(yù)期的教學(xué)目的，但是所有的實踐教學(xué)不能都集中管理。經(jīng)過多年的實踐，并結(jié)合專業(yè)特色，對實踐內(nèi)容進行有的放矢含的劃分，確定受益面大的項目，采用集中的管理方式[4]，學(xué)生根據(jù)自己的需求，隨時可去一個固定的場所工作、交流和咨詢，為了確保場所正常運行，制定相應(yīng)的制度和輔助設(shè)施。對教學(xué)實驗室從功能上重新規(guī)劃，重新調(diào)整管理方式，在人、財、物上投入大量的資源，對學(xué)院的教學(xué)實驗室進行全面改造，建立一套相對有效的開放環(huán)境[5-6]。

(1) 時間上的開放。為學(xué)生隨時都能進入實驗室，我們自制了智能門鎖管理系統(tǒng)，經(jīng)過授權(quán)的校園卡才能進入實驗室，同時也記錄了學(xué)生進入的時間，這樣大大減輕管理員的工作量。

(2) 空間上的開放。學(xué)生要在開放的實驗室完成所有的任務(wù)，在這個空間里的安全就十分重要，我們安裝監(jiān)控系統(tǒng)，24 h記錄現(xiàn)場的情況。

(3) 設(shè)施上的開放。對于專用設(shè)備是不能固定放在實驗室，設(shè)計制作了電子存包柜，經(jīng)過授權(quán)學(xué)生可以用自己的校園卡開起存包柜，方便學(xué)生在整個實驗過程中的設(shè)備存放，同時也減輕了教師的管理。對于輔助設(shè)備主要是設(shè)計型、制作型等動手項目，在完成過程中所需的元件，建立了元件庫，學(xué)生可以隨時取用。

同時，我們建立基于Web的實驗管理網(wǎng)站，主要功能有：實驗室的預(yù)約、實驗室的排課、實驗室日常通告、留言、實驗報告批改管理、課件管理等等，其他還有門鎖管理系統(tǒng)、攝像監(jiān)控系統(tǒng)，再加上實驗教師的精心管理，所有的一切組成有機的實驗室開放環(huán)境[7-9]，學(xué)生在這個環(huán)境里充分發(fā)揮創(chuàng)造力，實現(xiàn)自己的夢想。

經(jīng)過幾年的實踐運轉(zhuǎn)，學(xué)生反映極好，取得了一定的效果，但是還是存在一定的問題：由于空間有限，學(xué)生安排座位后，沒有形成流動機制，最終成了部分學(xué)生自修的場所，開放效果不是最滿意；所有的管理手段都是孤立的，沒有形成有機的整體，同時沒有利用學(xué)生自我管理的資源，造成日常管理上相對繁瑣；所有的查詢和查看都是事后回放，不能利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和智能終端實時管理開放實驗室?；诖嬖诘膯栴}，我們引入“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，建設(shè)新的設(shè)備先進、資源共享、開放服務(wù)、安全綠色的實踐教學(xué)平臺，圍繞平臺在各個環(huán)節(jié)建立完整的管理模式。充分體現(xiàn)“以人為本，整合培養(yǎng)，求是創(chuàng)新，追求卓越” 的教學(xué)理念。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”思維建設(shè)新實踐環(huán)境

近幾年，學(xué)校對實踐環(huán)節(jié)越來越重視，加強實踐教育環(huán)節(jié)的管理，重新高標(biāo)準地建設(shè)本科生實踐探究實驗室，即建設(shè)新的綠色、自然、親和的實踐教育平臺，引入“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，新實驗室的門控、監(jiān)控、燈光、感應(yīng)、溫度、濕度等都聯(lián)入物聯(lián)網(wǎng)，手機或智能終端就可以通過互聯(lián)網(wǎng)觀察和控制實驗室相關(guān)設(shè)施。

2.1 實踐空間開放、自由親和

利用實驗室調(diào)整的機會，以“綠色、智能、親和”的建設(shè)理念，全新裝修開放實驗室(見圖1～5)，凡是進入實踐開放平臺的同學(xué)，都被這綠色溫馨的環(huán)境所吸引，學(xué)生在開放的環(huán)境中愉快地工作學(xué)習(xí)，形成良性氛圍，實踐平臺確確實實地為廣大學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變?yōu)橹鲃?，包括查閱文獻資料的能力、實踐操作能力、學(xué)習(xí)能力、研究能力、創(chuàng)新能力等多方面能力得到了鍛煉和加強，開闊了視野，完善了自己的知識結(jié)構(gòu)，意志力也得到了磨煉。體現(xiàn)“談笑有鴻儒 輕松出創(chuàng)意”的氛圍。

2.2 實踐環(huán)境的智能管理

為了更好管理開放的實踐平臺，引進“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，采用“互聯(lián)網(wǎng)+門禁”“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)控”“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”等設(shè)施，為學(xué)生提供一個開放、安全、高效和有序的實踐環(huán)境[10-11]。

“互聯(lián)網(wǎng)+門禁”：學(xué)生通過授權(quán)的校園卡，在規(guī)定的時間窗內(nèi)可自由進出實驗室，系統(tǒng)同時記錄學(xué)生進出時間。管理教師也可以通過互聯(lián)網(wǎng)，利用手機或電腦遠程控制門鎖。

“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)控”：全天24 h紀錄現(xiàn)場情況，并設(shè)定報警條件，管理教師可隨時通過互聯(lián)網(wǎng)，利用手機或電腦查看實驗室情況(見圖6)。

圖1 實驗教學(xué)實驗室

圖2 實踐創(chuàng)新開放實驗室

圖3 交流區(qū)(咖啡吧)

圖4 交流區(qū)(茶吧)

圖5 討論區(qū)

圖6 監(jiān)控手機APP截圖1

“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”：管理教師利用手機通過物聯(lián)網(wǎng)感知實驗室的溫度、濕度和光照度，遠程開啟燈光，接收紅外感應(yīng)信號既可以來控制燈光的開啟，也可以向手機發(fā)送提醒信號，來監(jiān)測重要區(qū)域(見圖7)。

圖7 物聯(lián)網(wǎng)手機APP截圖2

“互聯(lián)網(wǎng)+保管箱”：為了管理硬件設(shè)計所需的測試設(shè)備、工具和設(shè)計作品，設(shè)計安裝了由保管箱組成的設(shè)備墻(見圖8)，4個保管箱一組，分別存放信號源、示波器、直流電源和工具及作品(見圖9)，學(xué)生通過校園卡取出設(shè)備到實驗桌工作，使用結(jié)束后放回到保管箱，這樣既可以保護設(shè)備的安全，又可以提高實驗桌的利用率，可以使更多的學(xué)生受益。

圖8 設(shè)備墻

圖9 設(shè)備墻一組圖

“互聯(lián)網(wǎng)+二維碼”：在軟件上，建立基于Web的實驗管理網(wǎng)站，除了日常的實驗室預(yù)約和排課，利用二維碼技術(shù)來鏈接課件、注意事項、實驗手冊和安全教育等等資源，學(xué)生通過手機掃碼就可以得到各種資源。

2.3 實踐環(huán)境的日常管理

建設(shè)有效的實踐教學(xué)平臺關(guān)鍵還是日常的管理模式，進入開放實驗室的學(xué)生有各個年級，日常以學(xué)聯(lián)的同學(xué)為主進行自我管理，不同層次的學(xué)生在工作的過程中，形成“傳、幫、帶”的好傳統(tǒng)，對本科生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和團隊意識的培養(yǎng)與提高起到了不可估量的作用。學(xué)生在實踐過程中碰到的問題，有管理教師和專業(yè)教師進行現(xiàn)場指導(dǎo)，同時舉辦不定期的學(xué)術(shù)講座，引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的的積極性、主動性和創(chuàng)造性[12-18]。

為了學(xué)生設(shè)計和制作個性化作品，在開放空間內(nèi)還設(shè)立加工區(qū)，主要設(shè)備有用于標(biāo)定的高精度測試設(shè)備，激光雕刻機、小型機床、線路板加工設(shè)備、3D打印機等(見圖11)，這些設(shè)備的使用需要工作人員在場情況下使用，確保使用安全。同時提供常用元件和工具。

圖10 加工區(qū)

3 建設(shè)創(chuàng)客空間

加強實踐教育環(huán)節(jié)的管理，最終的目的是全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的新形勢下，要求擴大實踐教學(xué)的范疇，服務(wù)于學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊，提升實踐教學(xué)平臺的水準，建設(shè)基于學(xué)校的創(chuàng)客空間(見圖11)。

圖11 創(chuàng)客空間大門、圖標(biāo)和題詞

創(chuàng)客是一群酷愛科技、熱衷實踐的人群，他們以分享技術(shù)、交流思想為樂。他們善于挖掘新技術(shù)、鼓勵創(chuàng)新與原型化，他們不單有想法，還有成型的作品，是“知行合一”的忠實實踐者。他們注重在實踐中學(xué)習(xí)新東西，并加以創(chuàng)造性的使用。創(chuàng)客空間是一個為創(chuàng)客們提供交流分享以及實現(xiàn)創(chuàng)意的平臺。

同時，為了充分發(fā)揮創(chuàng)客空間的作用，建立與公司、企業(yè)的廣泛合作，引入校外項目，聘用具有實際經(jīng)驗的校外技術(shù)人員，方便與社會接軌，為項目的產(chǎn)品化打下基礎(chǔ)，同時也進一步加強了日常的管理和指導(dǎo)的力量，架起一個學(xué)生和導(dǎo)師溝通交流的橋梁。

4 創(chuàng)新實踐新環(huán)境建設(shè)成效

經(jīng)過幾年的運作，學(xué)院的本科生廣泛受益，國內(nèi)外競賽獲佳績，在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、ADI中國大學(xué)創(chuàng)新設(shè)計競賽、NI LabVIEW全球?qū)W生創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國虛擬儀器設(shè)計大賽、全國生物醫(yī)學(xué)電子創(chuàng)新設(shè)計競賽等各種學(xué)科競賽中，取得眾多的大獎。浙江大學(xué)-新加坡國立大學(xué)暑期聯(lián)合課程(ZJU-NUS Joint Summer Course)、西澳大學(xué)3+2交流項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊和SRTP團隊中的學(xué)生，通過在實踐平臺中學(xué)習(xí)和生活，收獲豐碩的成果。

受益學(xué)生成為創(chuàng)業(yè)明星，傳遞了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的正能量，目前在本科生創(chuàng)業(yè)的舞臺上小有名氣的創(chuàng)業(yè)團隊，在讀書期間完成的第一代腦意念產(chǎn)品就是在學(xué)院的實踐平臺上完成的，當(dāng)時用3個多月完成了產(chǎn)品雛形，畢

業(yè)后放棄繼續(xù)深造，創(chuàng)立杭州回車電子科技公司，主打以腦電采集技術(shù)為核心的腦控式可穿戴設(shè)備，成為學(xué)院學(xué)弟學(xué)妹們的榜樣。

5 結(jié) 語

基于學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)，一直來我們不斷探索和實踐，建立了新的管理模式，構(gòu)建以學(xué)生為主體、導(dǎo)師為主導(dǎo)，分層次、多模塊、開放創(chuàng)新的實踐教學(xué)體系。確保實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有效和高質(zhì)量。經(jīng)過幾年努力，在學(xué)校各主管部門的支持下，建設(shè)一個設(shè)備先進、資源共享、開放服務(wù)、安全綠色的實踐教學(xué)平臺，同時圍繞平臺在時間上、空間上和設(shè)施上的完全開放，使學(xué)生在這個環(huán)境中充分發(fā)揮自己的想象力和主觀能動性，來實現(xiàn)自己的夢想，為走向社會打下堅實的基礎(chǔ)。

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Implementation of Internet + in Students Innovation Education

SHENYi-min

(College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

To enhance the innovative ability of students, an effective method is to strengthen practical education. This paper summarizes the experience in constructing innovative practice platform at Experimental Teaching Center of the College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Zhejiang University. Facing on the various problems in education, by analyzing the aspects of teaching practice as well as the requirements of majors, we implemented the Internet + and intelligent control means in laboratory management. Thereby, an open, safe, efficient and orderly practice platform for students education was established.

innovative ability cultivation; the Internet +; open management model; innovational practice education

2016-03-20

浙江省高等教育教學(xué)改革研究項目(jg2015001)

沈義民(1966-)，男，浙江杭州人，碩士，高級工程師，實驗教學(xué)中心主任，主要研究方向：實驗教學(xué)管理、科學(xué)儀器工程。

Tel.：0571-87951092,13805713789;E-mail：bme@zju.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2016)09-0158-04