基于創(chuàng)客文化開放實驗室的大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)

應(yīng)明峰　司立眾　莫曉暉

[摘 要]當代大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開實驗室教學(xué)，開放實驗室這種教學(xué)形式不僅能夠調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，而且對培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力有著重要的作用。該研究針對金陵科技學(xué)院當前電氣工程及其自動化專業(yè)實驗教學(xué)存在的問題，分析了實驗教學(xué)中實驗室開放的必要性和可能性；結(jié)合該專業(yè)的特點，通過引入創(chuàng)客文化，建立創(chuàng)客開放實驗室，探索了培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的新途徑，以推動實驗教學(xué)改革，為探索創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式提供一定的參考。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新能力；創(chuàng)客文化；開放實驗室

[中圖分類號] TP75 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）04-0173-03

《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確指出：高校要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神與能力，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)這一戰(zhàn)略主題引領(lǐng)下，各式各樣的教育教學(xué)理念如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。國外首先以創(chuàng)新的理念、個人的設(shè)計、個人的制造作為核心，將參與完成課題的各個成員定義為“創(chuàng)客”，引發(fā)了創(chuàng)客運動在全球的蓬勃發(fā)展，為教育創(chuàng)新提供了一個新的發(fā)展方向。在高校開放實驗室建設(shè)的改革和創(chuàng)新中引入創(chuàng)客文化，以促進大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，已成為我國當前教育模式研究領(lǐng)域的新熱點[1]。

一、開放實驗室引入創(chuàng)客文化的基礎(chǔ)與內(nèi)涵

（一）高校實驗室的時空開放性是創(chuàng)客文化的基礎(chǔ)

傳統(tǒng)實驗課程中實驗時間、實驗地點相對比較固定，而創(chuàng)客實驗室是鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)意實踐的地方，學(xué)生興趣的產(chǎn)生具有即時性，這就決定了其應(yīng)具有時空的開放性，實驗室中各種設(shè)備儀器等硬件資源也需要互相開放共享。此外，實驗室的開放不僅是資源的開放，還要對使用對象開放以及各類創(chuàng)新活動開放[2]。創(chuàng)客實驗室具備了傳統(tǒng)實驗室所不具備的獨立性，管理上也要有一定的靈活性。實驗室可以結(jié)合人臉識別技術(shù)、紅外線感應(yīng)技術(shù)等進行24小時自動進出識別，這樣可以在整合各種儀器設(shè)備的基礎(chǔ)上提高創(chuàng)客實驗室的使用和管理效率。學(xué)生在進入實驗室后可以實操儀器設(shè)備，實現(xiàn)了創(chuàng)客實驗室的自動開放[3]。

（二）高校圍繞學(xué)生為本建立創(chuàng)客開放實驗室

和以往的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標相比，創(chuàng)客教育在現(xiàn)代科技的浪潮下成長起來，它更加以學(xué)生為中心強調(diào)“做中學(xué)”，更符合現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，這是其優(yōu)勢所在。這種理念擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)過程中師生不對等的原則，代之以一種全新的體系。在這種體系中，學(xué)生可以與教師共同研究、共同討論，并將自己的想法付諸實驗設(shè)計，以及不斷對其進行修正和調(diào)整，最后獲得理想的實驗結(jié)果和實驗產(chǎn)品。這種體系將使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力得到最大限度的激發(fā)。

進入創(chuàng)客時代，學(xué)生不只是知識的消費者，更應(yīng)是知識的創(chuàng)造者。他們的思維更為活躍，創(chuàng)新創(chuàng)意的想法層出不窮。他們結(jié)合自己的實際情況和研究能力選擇出的課題更有可能向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。但是由于學(xué)生所學(xué)專業(yè)的局限性，必須與其他專業(yè)和學(xué)科的最前沿技術(shù)進行結(jié)合，逐步實現(xiàn)專業(yè)之間的有效融合。因此，以學(xué)生為中心，要求其學(xué)習(xí)方式更加自主，在體驗教育、項目學(xué)習(xí)法和DIY等傳統(tǒng)教學(xué)理念的基礎(chǔ)上融合現(xiàn)代信息技術(shù)，這為高校創(chuàng)客實驗室的信息化建設(shè)起了很好的推進作用。

（三）前沿的技術(shù)為高校創(chuàng)客實驗室開放提供支持

李克強總理提出中國將真正推動一次新的工業(yè)革命，目前先進制造技術(shù)、機器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3D打印技術(shù)、智能硬件等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)標志著它的到來[4]。而大數(shù)據(jù)、云計算等“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為高校創(chuàng)客實驗室提供了強大的信息技術(shù)支持，同時大眾創(chuàng)業(yè)與萬眾創(chuàng)新從中獲得了良好的技術(shù)環(huán)境，實驗進程和管理過程得到了很好的優(yōu)化，尤其是基于人臉識別技術(shù)、無線射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)的良好應(yīng)用，高校的固定資產(chǎn)管理得到了優(yōu)化和簡化，資產(chǎn)信息的共享實現(xiàn)非常簡便[5]，這讓創(chuàng)客實驗室的運行得到了有力支持。此外，實驗過程中的困惑可以通過互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)和各種網(wǎng)上交流平臺獲得及時的解答，創(chuàng)客們在網(wǎng)絡(luò)上分享自己的經(jīng)驗和資源，交流學(xué)習(xí)并取長補短，加速了實驗進程，高校的創(chuàng)客文化發(fā)展也得到了很大推動，社會化學(xué)習(xí)、分享文化得以構(gòu)建起來[6]。

二、金陵科技學(xué)院人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

高校是為社會輸送高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要基地，貫徹黨中央文件精神加強當代大學(xué)生的創(chuàng)新教育，這是新時代賦予高校的重要使命。但是由于諸多客觀問題的存在，比如部分學(xué)生的鉆研精神不夠，導(dǎo)致他們在課題研究中缺乏足夠的耐心，高校的學(xué)術(shù)氛圍不夠濃厚等，在一定程度上制約了高校大學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

（一）學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中耐心和毅力不足

眾所周知，從事科技工作如果沒有長期的堅持和平時的積累不可能輕易獲得成果?？萍脊ぷ髡卟粌H要有創(chuàng)新的態(tài)度和嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)，更要有明確的目標、堅忍不拔的毅力與勇氣。我校部分學(xué)生雖然在申報科創(chuàng)項目時很有熱情，但是在后續(xù)工作中缺乏足夠的耐心，有的就是“三分鐘熱度”。而且在項目實施的過程中一旦遇到較多困難就容易退縮和萌生負面的情緒，導(dǎo)致其項目實施工作難以達到預(yù)期的效果。

（二）學(xué)生個人主義表現(xiàn)明顯，團隊合作精神缺乏

絕大部分科技創(chuàng)新項目都是以團隊形式開展的，研究過程的長期性要求團隊成員之間必須進行良好的溝通與合作[7]。而少數(shù)學(xué)生身上個人主義思想較為嚴重，往往因過于追求自己個人利益的最大化而沒有考慮到他人的利益。他們在面對推優(yōu)、先進個人、獎學(xué)金等評選時會有較強的競爭意識，導(dǎo)致出現(xiàn)了一些不和諧的因素，同學(xué)間人際關(guān)系緊張的情況時有發(fā)生。

（三）學(xué)生對科技創(chuàng)新活動的基本情況認識不足

很多學(xué)生缺乏主動了解科技創(chuàng)新活動的興趣，對各種科技創(chuàng)新比賽的內(nèi)容、規(guī)則、獎勵制度不夠了解，也就缺乏參加這類活動的主動性，造成自身科技創(chuàng)新能力得不到很好的培養(yǎng)與提高。另外，良好的科學(xué)研究環(huán)境是大學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)的沃土，可以極大激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

三、探索創(chuàng)客教育模式，創(chuàng)新開放實驗室建設(shè)

將創(chuàng)客教育引入我校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域，順應(yīng)了當前“互聯(lián)網(wǎng)+”新技術(shù)下電氣行業(yè)的飛快發(fā)展，也迎合了社會對電氣工程及其自動化專業(yè)高級復(fù)合人才的需求。我們在電氣工程及其自動化實驗室的建設(shè)中，一切以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心，結(jié)合創(chuàng)客教育的模式來設(shè)計創(chuàng)新實驗、實訓(xùn)項目，采用觀察發(fā)現(xiàn)—分析思考—創(chuàng)新實踐這一方式引導(dǎo)學(xué)生，讓他們的創(chuàng)客精神、創(chuàng)客意識得到循序漸進的培養(yǎng)[8]。

（一）實驗?zāi)Ｊ降膭?chuàng)新使創(chuàng)客教育空間得到擴展

引入創(chuàng)客教育的模式，電氣工程及其自動化專業(yè)的實驗課程采用了開放性的教學(xué)。首先體現(xiàn)在教學(xué)空間上的開放，教師將學(xué)習(xí)資料放入校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)共享空間，實現(xiàn)本地資源的互聯(lián)和互通。之后擴展到國際互聯(lián)網(wǎng)，引導(dǎo)學(xué)生主動去獲取更為豐富的教育教學(xué)資源，使教學(xué)資源得到無限地擴展。學(xué)生獨立探索與學(xué)習(xí)知識的能力得到了培養(yǎng)，最終能夠成為一個創(chuàng)客[9]。

引入創(chuàng)客教育的模式，教學(xué)內(nèi)容也需要具有開放性。與以往傳統(tǒng)的實驗教學(xué)不同，從每個創(chuàng)客的創(chuàng)作需求出發(fā)，彈性學(xué)習(xí)、按需學(xué)習(xí)在教學(xué)內(nèi)容中要有所體現(xiàn)。因此，我們在電氣工程及其自動化專業(yè)的實驗教學(xué)中對教學(xué)內(nèi)容做了科學(xué)的調(diào)整，尤其是在一些重要的環(huán)節(jié)和關(guān)鍵的節(jié)點上做了更新和擴展。結(jié)合每位學(xué)生的不同需求、學(xué)習(xí)特點以及能力實際開展有針對性的教育教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生邊做邊學(xué)和為做而學(xué)。

（二）實驗平臺的創(chuàng)新使創(chuàng)客教育的載體得到豐富

教學(xué)中要善于利用各種資源，電氣工程及其自動化的實驗教學(xué)平臺可以充分利用最新的工業(yè)資訊、“互聯(lián)網(wǎng)+”新技術(shù)、各種電氣工程類軟件來全方位地構(gòu)建，這為學(xué)生向創(chuàng)客轉(zhuǎn)變進行創(chuàng)作、創(chuàng)新提供資源和條件[10]。這是一個綜合性的平臺，它集成了電氣工程方面的實訓(xùn)軟件、數(shù)據(jù)管理分析工具，具有創(chuàng)新實驗室管理、信息共享、成功轉(zhuǎn)化等多種功能，可以真正實現(xiàn)課堂實驗教學(xué)與創(chuàng)客教育模式的對接。

另外，大學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要搭建一個進行創(chuàng)新訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)平臺。創(chuàng)客教育中強調(diào)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這是一個復(fù)雜和系統(tǒng)的過程，但學(xué)生工程實踐知識的缺乏造成其在申報項目的時候面臨一系列的困難：項目的創(chuàng)新點在哪里？項目申報表如何填寫？成果如何推廣？而有了創(chuàng)新訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)平臺，可以將之前申報創(chuàng)新項目的相關(guān)資料、創(chuàng)新成果以文字、圖片、視頻等方式展示出來供學(xué)習(xí)借鑒和激發(fā)創(chuàng)作靈感；網(wǎng)絡(luò)平臺加入咨詢區(qū)和討論區(qū)，創(chuàng)客們在項目申報和項目開展中遇到的問題可以通過咨詢區(qū)得到解答，也可以在討論區(qū)暢所欲言、交流學(xué)習(xí)，逐步營造良好的學(xué)術(shù)氛圍。

（三）實驗項目的創(chuàng)新使創(chuàng)客教育的實效提升

創(chuàng)客教育模式下專業(yè)的實驗項目應(yīng)該由傳統(tǒng)的驗證性實驗向綜合性、設(shè)計性實驗轉(zhuǎn)變。學(xué)生在開放性的實驗教學(xué)中不再是知識的被動接受者，而是可以根據(jù)自己的特點、興趣、專業(yè)方向自主選擇對應(yīng)的實驗項目，重點培養(yǎng)自己的獨立思考問題、解決問題的能力[11]。指導(dǎo)老師需要引入?yún)^(qū)別化、個性化的教學(xué)方式，充分結(jié)合每個學(xué)生的特點和能力，有針對性地設(shè)計開放實驗教學(xué)內(nèi)容。設(shè)計性實驗的發(fā)揮空間較大，教師只需給出實驗?zāi)繕耍瑢W(xué)生自由組建團隊，集體討論分工，依托實驗的軟硬件條件進行資料的搜集、實驗方案的設(shè)計、實驗方法的選擇、實驗結(jié)果的檢驗以及最后的分析和總結(jié)。在多樣化、個性化的設(shè)計性實驗的整個過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性得到了充分的調(diào)動[12]。教師在實驗中的地位由傳統(tǒng)的主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)，整個過程基本上由學(xué)生獨立完成，其獨立分析問題、解決問題的能力得到了鍛煉和提高，做到了邊實踐邊創(chuàng)新，年輕人的創(chuàng)新思維得到了激發(fā)，學(xué)習(xí)變成了一種樂趣。

（四）科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化研究提升創(chuàng)客教育實效

高校定期舉辦各類大學(xué)生創(chuàng)新項目大賽。隨著創(chuàng)客教育在教學(xué)活動中的深入開展，學(xué)生的科技創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，高校精神文化生活得到了極大的豐富，科技成果的轉(zhuǎn)化也獲得了大量的儲備資源。我們應(yīng)該創(chuàng)造條件為學(xué)生提供更多的舞臺，讓他們充分展示自己的成果。引導(dǎo)學(xué)生走向社會，樹立市場意識，將自己的成果與社會的需求相結(jié)合，嘗試在一定的模擬運營條件下做實際應(yīng)用產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，造福社會，學(xué)生必將以極大的熱情投入科技創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化中去。

加強高校實驗實習(xí)實訓(xùn)基地與企業(yè)的對接，做到互通有無。高校的優(yōu)勢在于人才的培養(yǎng)，但是很少創(chuàng)辦企業(yè)，因此它的定位是一個“孵化器”，孵化人才與技術(shù)，這都是企業(yè)所需要的。而企業(yè)的優(yōu)勢在于有良好的實踐場所和資金保障，這是高校所需要的。將二者進行產(chǎn)學(xué)研模式的結(jié)合，高校提供科技創(chuàng)新成果給企業(yè)，企業(yè)為科技創(chuàng)新項目提供各種有力的支持，這種模式下科技創(chuàng)新成果得到快速的孵化與轉(zhuǎn)化。

培養(yǎng)學(xué)生的科技成果知識產(chǎn)權(quán)保護意識。學(xué)校通過經(jīng)常開展相關(guān)輔導(dǎo)講座，讓學(xué)生明白科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化的必要性和重要性，告訴他們?nèi)绾瓮ㄟ^專利申請對自己的知識產(chǎn)權(quán)進行保護，重視自己無形資產(chǎn)的保護，為之后的創(chuàng)業(yè)做好準備。

高?！鄤?chuàng)中心—企業(yè)對接機制的建立可以進一步推動成果的轉(zhuǎn)化。青創(chuàng)中心聯(lián)合高校開辦專利技術(shù)超市，吸引企業(yè)的風(fēng)險投資；青創(chuàng)中心根據(jù)企業(yè)的需求，將最新的技術(shù)需求反饋給高校，促使高校的科技創(chuàng)新成果更有針對性，更能滿足社會需求，成果轉(zhuǎn)化更為便利。

四、基于創(chuàng)客文化的開放實驗室建設(shè)成果

實驗儀器設(shè)備利用率得到提高。以往實驗室基本上只是按照實驗課的安排而開放，閑置率較高，創(chuàng)客實驗室的開放性使實驗室利用率大大提高。

實驗教學(xué)的質(zhì)量得到提高。在創(chuàng)客實驗室中學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性得到了激發(fā)，獲得了良好的實驗教學(xué)效果。通過對部分學(xué)生進行調(diào)查走訪發(fā)現(xiàn)，大家普通反映在創(chuàng)客實驗室中自己的實驗操作技能得到提高。

學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力獲得提高。學(xué)生可以利用業(yè)余時間在創(chuàng)客實驗室中開展自己感興趣的實驗項目。一個完整的實驗過程需要學(xué)生獨立綜合自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識，收集閱讀相關(guān)文獻后完成實驗方案的設(shè)計，實驗過程中問題的解決，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的分析與處理，這些工作提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力。

依托創(chuàng)客實驗室，我校電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生共參與了30余項教師課題。2016年，在第三屆“臺達杯”高校自動化設(shè)計大賽中獲得一等獎1項，GE自動化大獎賽全國三等獎2項，教育部“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽國家級獎項2項、省級獎項4項，中國機器人大賽一等獎2項。

五、結(jié)語

基于創(chuàng)客文化的開放實驗室使教學(xué)與科研得到了融合，學(xué)生的團隊合作精神、綜合分析解決問題的能力、實踐創(chuàng)新能力、科學(xué)素養(yǎng)得到了培養(yǎng)。我校的開放實驗室建設(shè)仍處于探索階段，實驗室的使用和管理中也存在著一些有待改進的問題。只有不斷摸索、總結(jié)經(jīng)驗，有步驟地開展，才能進一步發(fā)揮實驗室的功能，獲得滿意的建設(shè)成果，為高校實驗教學(xué)質(zhì)量的提高提供保障。

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[責(zé)任編輯：龐丹丹]