創(chuàng)客視域下高職院校開源硬件創(chuàng)新實踐課程的設(shè)計

王玉麗

摘要：高職院校以培養(yǎng)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟的應(yīng)用型高技能人才為目標，如何有效提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐改革，值得關(guān)注。得益于3D打印及Arduino、樹莓派等開源硬件的普及，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)變得更具可操作性，創(chuàng)客運動也迅速發(fā)展。借助開源硬件平臺，修訂人才培養(yǎng)計劃，探索基于創(chuàng)客視域的創(chuàng)新實踐課程設(shè)計，對于培養(yǎng)技能型復(fù)合人才具有積極的推動作用。

關(guān)鍵詞：3D打印;Arduino;樹莓派;創(chuàng)客

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）02-0164-02

1 高職院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育問題

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時代背景下，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)越來越重要，職業(yè)院校承擔著服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟，為各行業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型高技能人才的重任，有效提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是重要任務(wù)之一，高職院校如何高效推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有序開展值得重點關(guān)注。而審視創(chuàng)新教育實施過程中的常見問題如創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識不夠成熟、理念滯后;很多院校選擇在既有課程體系上添加一門《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)》理論課程，試圖滿足對創(chuàng)新能力提升的需求，沒有與專業(yè)課程充分融合，側(cè)重理論，實踐性差等弊端，是由現(xiàn)有的人才培養(yǎng)體系、教學模式與實踐教學平臺、師資的教育理論等諸多因素共同作用導致的。

2 創(chuàng)客教育

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)浪潮、3D 打印技術(shù)、Arduino、樹莓派等開源硬件日漸成熟，利用新興技術(shù)，將創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實已從遙不可及變得觸手可及，把創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實、勇于創(chuàng)新的人也被稱為“創(chuàng)客”，創(chuàng)客運行蓬勃發(fā)展，在其帶動下，創(chuàng)客教育也在多個教育層面以多種形式迅速開展，而創(chuàng)客的創(chuàng)新、融合、實踐、開放和分享的精神與當今高職院校的人才培養(yǎng)理念也十分契合，高職院校如何把創(chuàng)客教育落到實處，積極優(yōu)化人才培養(yǎng)方案并以課程設(shè)計為中心，將創(chuàng)新意識融入課堂，將創(chuàng)客精神融入血液，促進學生創(chuàng)新思維開拓，助力創(chuàng)意轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品原型甚至產(chǎn)品，充分激活創(chuàng)業(yè)因子，十分值得探索。

3 開源硬件與創(chuàng)新實踐教學

開源硬件是以類似于開源軟件的方式設(shè)計的硬件[1]，硬件設(shè)計的公開以及社區(qū)的支持，使得各種硬件產(chǎn)品層出不窮，符合不同要求，針對不同人群，從低端到高端資源十分豐富，為創(chuàng)客教育實踐奠定了堅實的基礎(chǔ)，極大地推動了創(chuàng)客運動的發(fā)展。共享協(xié)作的形式也激發(fā)了創(chuàng)客們積極創(chuàng)新制造，并積極分享，這使得創(chuàng)新變得更低成本和便捷，這種良性循環(huán)，反向驅(qū)策著實踐教學的發(fā)展腳步。開源免費的軟硬件平臺、豐富完善的產(chǎn)品線、簡單易用的產(chǎn)品特性，使得廣大學生可以輕松上手，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)客精神和推動校園創(chuàng)客文化發(fā)展提供了強有力的支撐。

4 基于開源硬件的創(chuàng)新實踐課程設(shè)計

創(chuàng)新實踐課程的開設(shè)涉及許多方面：從體系的構(gòu)建到實踐平臺的選擇，從教學方式的選擇到教師與學生思想觀念的轉(zhuǎn)變，需要多方配合。

（1） 修訂人才培養(yǎng)方案與開設(shè)創(chuàng)新實踐課程：在傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方案中，專業(yè)課程的設(shè)置基本遵循：通識課→專業(yè)基礎(chǔ)課→專業(yè)課→綜合實踐/實訓課原則，強調(diào)縱向遞進，從易到難逐漸學習專業(yè)知識。這樣的設(shè)置，本身沒有問題，但在實施過程中往往會出現(xiàn)學生因為基礎(chǔ)知識學習時間過長，而覺得枯燥，失去興趣，到了創(chuàng)新實踐的階段動力不足，實踐任務(wù)完成度低的問題。教育部《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2015-2018年）》中指出應(yīng)“將學生的創(chuàng)新意識培養(yǎng)和創(chuàng)新思維養(yǎng)成融入教育教學全過程，促進專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機融合”[2]，如何將創(chuàng)新實踐教育貫穿整個教育過程，這需要優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建合理的課程體系，而依據(jù)創(chuàng)客教育的理念修訂人才培養(yǎng)方案是一種好的解決方案。引入開源硬件，開設(shè)開源硬件基礎(chǔ)創(chuàng)新實踐課程，借助開源硬件優(yōu)勢，從大一的第一學期即開始接觸，增強學生的動手、團隊協(xié)作等能力，建立對工程實踐的認知，之后逐步過渡到中階、高階以及綜合項目上，形成基于多種開源硬件的多維度立體化實踐教育體系。

（2） 開源硬件平臺對比與選擇：目前的開源硬件平臺種類繁多，主要包括Arduino[3]系列及其衍生系列（microduino、Makeblock、Intel Galileo伽利略等）、micro：bit、樹莓派、pcDuino等。各平臺情況簡介如表1。

從易用程度來區(qū)分，Makeblock、Microduino、micro：bit難度相當，硬件連接簡單，軟件有圖形化編程軟件簡單易用，低年齡層使用也基本無障礙;Arduino難度中等，適合青少年以及無基礎(chǔ)或弱基礎(chǔ)的大學生;樹莓派、Intel Galileo、pcDuino有一定難度，更適合有一定基礎(chǔ)（如Linux）的學習者。各種開源平臺，各有所長，Arduino因為應(yīng)用最為廣泛，可作為大一新生的入門級平臺首選，后續(xù)年級可以選擇更多功能、更高端的開源平臺如樹莓派。部分院校建有創(chuàng)客空間，可以充分借助創(chuàng)客空間優(yōu)勢，利用創(chuàng)客空間器材，開展課程，我院創(chuàng)客空間以Makeblock器材為主，因此課程初期以Makeblock作為入門，然后過渡到Arduino，進階遷移到樹莓派。

（3） 開源硬件與3D打印：3D打印亦稱“增材制造 ”（ additive manufacturing） ，是制造業(yè)的一項新興技術(shù)，使用3D繪圖軟件建好3D模型并打印出來，非常有助于創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)，而將3D打印與開源硬件相結(jié)合，可以創(chuàng)造出更多富有想象力和創(chuàng)造力、充滿科技感的智能化作品，二者結(jié)合也是目前智能化產(chǎn)品交互原型設(shè)計的首選，可以極大提升創(chuàng)新應(yīng)用原型交付能力，是學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的良助。學習3D建模軟件的使用，也可以提升學生的動手能力。

（4） 基于創(chuàng)客教育模式的課程設(shè)計：創(chuàng)客教育強調(diào)將創(chuàng)新想法從虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實，而這種“夢想成真”的成就感，無疑會為后續(xù)的學習提供持續(xù)動力，課程設(shè)計中循序漸進且富有吸引力的創(chuàng)意項目是設(shè)計的核心。創(chuàng)新課程的實施遵循創(chuàng)客教育教學模式，采用項目制，以學生為中心，注重過程，強調(diào)做中學，以實現(xiàn)一個機器人為例，項目的實施過程為：主題確定→確定機器人主題→頭腦風暴→小組討論，設(shè)計構(gòu)思出機器人的外形以及功能并形成構(gòu)思草圖→教師評估方案可行性并給出建議→外觀方案確定（3D建模與打印、其他DIY方案或現(xiàn)成模型）→外觀方案實施→開源硬件平臺熟悉→電子與機械基礎(chǔ)知識認知與學習→控制方案確定→電子、機械組裝與調(diào)試→編程實現(xiàn)→操控端實現(xiàn)→效果檢驗→展示匯報。某學生完成的機器人作品展示匯報結(jié)果如圖1所示。

通過項目的實施，將各種知識與技能穿插其中，包括：溝通與交流展示、資料收集分析與篩選、各種電子器件/傳感器的識別與使用、機電基礎(chǔ)、各種通信模塊使用、Arduino編程與調(diào)試等。

（5） 師資創(chuàng)新教育理念形成：創(chuàng)新實踐課程促使學生不斷地學習，這同樣適用于教師，作為綜合性極強的創(chuàng)造性活動，這類課程需要師資具備較強的綜合素質(zhì)，當學生開展創(chuàng)新活動時，特別是創(chuàng)意頭腦風暴之后，能適時的給予學生一些引導，幫助評估方案的可行性，并提供專業(yè)的技術(shù)支持，這往往涉及多學科交叉融合以及各種新技術(shù)的應(yīng)用，既是對師資的一種挑戰(zhàn)，也利于教師個人能力的提升和長期發(fā)展，師資創(chuàng)新教育理念的形式，有利于促使師生共同進步。

5 總結(jié)

基于開源硬件的創(chuàng)新實踐課程使得工科專業(yè)甚至文科以及藝術(shù)專業(yè)的學生，都可以快速開展實踐訓練，通過開源平臺快速完成項目，可激勵學生主動學習專業(yè)課程，而項目的低成本也使得學生課后的自主學習、持續(xù)學習和創(chuàng)新更觸手可及。通過創(chuàng)新實踐課程有效銜接每個學年，可持續(xù)驅(qū)動學生積極學習的熱情，為后續(xù)的專業(yè)課程（如物聯(lián)網(wǎng)、機器人）打下基礎(chǔ)，十分有利于長遠的發(fā)展，作為一種創(chuàng)新型教學模式，特別是在高職院校強調(diào)的培養(yǎng)技能型復(fù)合人才的背景下更是具有積極的推動作用。

參考文獻：

[1] 薛金.開源硬件師資培訓的行動研究[D]. 上海師范大學教育學院，2018.8.

[2] 孫玉娣.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合研究[J]. 新課程研究（下旬）， 2019（1）：27.

[3] 劉少江，許志明，等.創(chuàng)客教育背景下轉(zhuǎn)型應(yīng)用高校開源硬件實踐課程的設(shè)計與探索[J].高教學刊，2019（9）：36.

【通聯(lián)編輯：王力】