應用型高校電類專業(yè)的創(chuàng)客實驗室規(guī)劃

韓新風，石志成，高海濤，李勇

（安徽科技學院電氣與電子工程學院，鳳陽 233100）

0 引言

電類專業(yè)作為工程性專業(yè)，該類專業(yè)的特點決定了理論基礎與實踐能力的培養(yǎng)并重。在本科的高等教育中，電類專業(yè)實踐能力培養(yǎng)的常規(guī)方法有：課程實驗、課程實習、創(chuàng)新課題訓練。課程實驗和課程實習是針對于所有學生的，但課程實驗中基礎實驗比重較大，尤其是驗證性實驗較多，專業(yè)課程如電子技術類課程的課程實習學時在9-16學時左右，實驗項目的開展在4-6個左右。因此課程實驗的主要任務是學習基本的測量方法、掌握基本儀器儀表的使用方法，鞏固基本的電學規(guī)律和原理等，因此實驗項目以基礎性、驗證性實驗項目為主。課程實習主要是某門專業(yè)課程內(nèi)的多個知識點的綜合運用，課程實習時間長度通常1周，至多2周。從教學計劃來看課程實習的課程門類并不多，如模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機原理與應用課程實習等。在實踐能力培養(yǎng)的過程中，由于學時和現(xiàn)有教學條件所限，創(chuàng)新性無法滿足學生的需求。筆者在教學過程中常遇到學生提出希望可以有更多機會進行應用性、創(chuàng)新性的實踐鍛煉，大學生的各類創(chuàng)新課題是很好的創(chuàng)新實踐機會，但畢竟項目數(shù)量有限，學生覆蓋率偏低。因此，現(xiàn)階段的本科教學中亟需增加學生創(chuàng)新實踐機會，而近年發(fā)展迅速的創(chuàng)客教育讓學生在真實的項目中開展協(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，強調(diào)動手操作和實踐體驗是獲取知識的重要途徑，這與創(chuàng)客教育提倡的“從做中學”和“教學做合一”的理念一脈相承[1]。這恰好符合電類專業(yè)培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的目標。為電類專業(yè)創(chuàng)建綜合性、創(chuàng)新性的創(chuàng)客實驗室，為更多學生提供創(chuàng)新實踐平臺，可以激發(fā)學生的動手鍛煉欲望，提高學生學習興趣，增強學習效果。高校創(chuàng)客實驗室是學生創(chuàng)意的實踐地，與傳統(tǒng)實驗課程所要求的實驗時間和空間固定不同，創(chuàng)客實驗室要求時空是開放的[2]。

中國古代哲學家、思想家莊子在2000年前就說過萬物與我為一，當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)的時代：“全然有生,萬物互聯(lián),人格成全?！辈粌H是人學原理，全生態(tài)學的理念，更是萬物互聯(lián)的時代所追求的及至境界，而且未來的五到十五年，世界將進入萬物互聯(lián)的時代。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)絡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)客實驗室。把信息的采集、處理和控制融于一體，可以把硬件電路設計與軟件編程會于一身，把電類專業(yè)的知識背景綜合應用于當前萬物互聯(lián)的新時代的發(fā)展需求中，讓學生深刻體會到專業(yè)知識學有所用。

1 創(chuàng)客實驗室的總體布局

創(chuàng)客實驗室的布局如圖1所示，分為五大區(qū)：教學區(qū)、創(chuàng)造區(qū)、展示區(qū)、材料區(qū)、討論區(qū)。教學區(qū)的主要功能為學術指導教師進行實驗指導的區(qū)域，教學區(qū)配備有，課桌、椅，講桌、黑板、展覽板等。創(chuàng)造區(qū)為學生們進行設計活動的區(qū)域，該區(qū)域可以配置攝錄裝置，對創(chuàng)客的設計過程進行記錄，也可以對設計作品的運行效果進行錄制視頻。可以將錄制的視頻內(nèi)容放置在展示區(qū)，在展示區(qū)配備視頻播放設備，這樣新手可以在展示區(qū)對設計步驟和過程進行學習，還可以了解設計作品的運行效果。由于實驗經(jīng)費有限，實驗設備主要采用可以重復性使用的實驗板，因此錄制視頻是保存設計活動的重要途徑。在討論區(qū)，學生可以進行討論學習，激發(fā)創(chuàng)新設計的靈感。各功能分區(qū)在空間上相鄰，但又相對獨立，使得學習者所學到的知識能夠得到及時的驗證，大幅縮減了知識的檢驗周期，改善了傳統(tǒng)教育中學校學習和社會實踐嚴重脫節(jié)的弊端[3]。

圖1 創(chuàng)客實驗室的總體布局圖

2 創(chuàng)客實驗室器材與資源配置

2.1 創(chuàng)客實驗室器材

表1 創(chuàng)客實驗室器材

創(chuàng)客實驗室器材如表1所示。ZigBee學習套件中包括主要的ZigBee物聯(lián)網(wǎng)實驗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?；镜娘@示設備包括：LED顯示屏、LCD顯示屏、TFT顯示彩屏。學生編程用的計算機配備有相應的編程軟件。

實驗設備使用操作、軟件的編程，對于電類專業(yè)知識背景的二、三年級本科生學生來說，均可通過自學來完成。且實驗室配備了常用的傳感器，在學習的過程中，滿足學生動手操作的要求，體驗到實驗中測量與控制的樂趣，激發(fā)學生學習專業(yè)知識的欲望。學生真實體驗到“學有所用”，改變學生當前被動學習的局面，由“要我學”變?yōu)椤拔乙獙W”！

2.2 創(chuàng)客實驗室的資源配置

創(chuàng)客實驗室配備有實驗室負責人，學術指導教師，學生負責人。實驗室負責人與學生負責人協(xié)同管理創(chuàng)客實驗室。在實驗室開放的初期以實驗室負責人管理為主，并制定好實驗室的管理制度，選擇好學生管理負責人，并對其進行實驗室的管理培訓。第二階段，師生協(xié)同管理，并對實驗室所有成員進行實驗室管理的基本培訓。制定好實驗室成員自我管理的各項制度。第三階段，以學生負責人管理為主，實驗室負責人進行督導。充分發(fā)揮高年級學生“傳、幫、帶”的作用。

實驗室的開放時間內(nèi)，采用學生成員輪流值班制度。學術指導教師定期邀請相關專家和教師舉行創(chuàng)客知識的專題講座，用以幫助學生多學科知識的融合。充分利用現(xiàn)有的自媒體技術，創(chuàng)建創(chuàng)客實驗室的QQ群、微信群，形成資源分享和交流的平臺，并積極鼓勵成員上傳自己設計的作品。培養(yǎng)學生積極創(chuàng)造、樂于分享的精神。

3 創(chuàng)客實驗室建設的基礎

我院現(xiàn)有電氣工程及其自動化、建筑電氣與智能化、電子信息工程、電子科學與技術、光電信息科學與工程5個本科專業(yè)和1個電氣工程及其自動化（中美合作）本科專業(yè)，共6個電類專業(yè)。學院下設電子工程系、電氣工程系、光電工程系以及光電技術研究所、電氣工程研究所、應用電子技術研究所、建筑智能化工程研究所等機構，擁有電工電子實驗實訓中心、光電技術實驗實訓中心、電氣工程實驗教學中心、電子電氣綜合創(chuàng)新實驗室、建筑智能化實驗教學中心和大學物理實驗中心，面積約三千多平米，儀器設備總值一千五百多萬元。學院擁有一支結構合理、學術思想活躍、業(yè)務素質高的師資隊伍，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），安徽省教學名師1人、省教壇新秀2人、校教學名師1人和2名校級教壇新秀。

[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?！皠?chuàng)客”實驗室開放的內(nèi)涵與誤區(qū)[J].實驗技術與管理,2017,01:250-253.

[3]馬林.基于創(chuàng)客空間的學習模式設計研究[J].重慶科技學院學報(社會科學版),2017,01:110-112.