应用型高校电类专业的创客实验室规划

韩新风，石志成，高海涛，李勇

（安徽科技学院电气与电子工程学院，凤阳 233100）

0 引言

电类专业作为工程性专业，该类专业的特点决定了理论基础与实践能力的培养并重。在本科的高等教育中，电类专业实践能力培养的常规方法有：课程实验、课程实习、创新课题训练。课程实验和课程实习是针对于所有学生的，但课程实验中基础实验比重较大，尤其是验证性实验较多，专业课程如电子技术类课程的课程实习学时在9-16学时左右，实验项目的开展在4-6个左右。因此课程实验的主要任务是学习基本的测量方法、掌握基本仪器仪表的使用方法，巩固基本的电学规律和原理等，因此实验项目以基础性、验证性实验项目为主。课程实习主要是某门专业课程内的多个知识点的综合运用，课程实习时间长度通常1周，至多2周。从教学计划来看课程实习的课程门类并不多，如模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理与应用课程实习等。在实践能力培养的过程中，由于学时和现有教学条件所限，创新性无法满足学生的需求。笔者在教学过程中常遇到学生提出希望可以有更多机会进行应用性、创新性的实践锻炼，大学生的各类创新课题是很好的创新实践机会，但毕竟项目数量有限，学生覆盖率偏低。因此，现阶段的本科教学中亟需增加学生创新实践机会，而近年发展迅速的创客教育让学生在真实的项目中开展协作，发现问题、分析问题、寻找解决方案、完成作品创作，强调动手操作和实践体验是获取知识的重要途径，这与创客教育提倡的“从做中学”和“教学做合一”的理念一脉相承[1]。这恰好符合电类专业培养学生创新实践能力的目标。为电类专业创建综合性、创新性的创客实验室，为更多学生提供创新实践平台，可以激发学生的动手锻炼欲望，提高学生学习兴趣，增强学习效果。高校创客实验室是学生创意的实践地，与传统实验课程所要求的实验时间和空间固定不同，创客实验室要求时空是开放的[2]。

中国古代哲学家、思想家庄子在2000年前就说过万物与我为一，当代中国思想家张荣寰2007年在互联网思维中说：万物互联的时代：“全然有生,万物互联,人格成全。”不仅是人学原理，全生态学的理念，更是万物互联的时代所追求的及至境界，而且未来的五到十五年，世界将进入万物互联的时代。物联网是继计算机、互联网与移动通信网络之后的又一次信息产业浪潮，我国“十三五”规划也提出积极推进物联网发展。

作为电类专业的本科生，拥有基本硬件电路理论基础和基本的软件编程能力，笔者选取物联网为主题的创客实验室。把信息的采集、处理和控制融于一体，可以把硬件电路设计与软件编程会于一身，把电类专业的知识背景综合应用于当前万物互联的新时代的发展需求中，让学生深刻体会到专业知识学有所用。

1 创客实验室的总体布局

创客实验室的布局如图1所示，分为五大区：教学区、创造区、展示区、材料区、讨论区。教学区的主要功能为学术指导教师进行实验指导的区域，教学区配备有，课桌、椅，讲桌、黑板、展览板等。创造区为学生们进行设计活动的区域，该区域可以配置摄录装置，对创客的设计过程进行记录，也可以对设计作品的运行效果进行录制视频。可以将录制的视频内容放置在展示区，在展示区配备视频播放设备，这样新手可以在展示区对设计步骤和过程进行学习，还可以了解设计作品的运行效果。由于实验经费有限，实验设备主要采用可以重复性使用的实验板，因此录制视频是保存设计活动的重要途径。在讨论区，学生可以进行讨论学习，激发创新设计的灵感。各功能分区在空间上相邻，但又相对独立，使得学习者所学到的知识能够得到及时的验证，大幅缩减了知识的检验周期，改善了传统教育中学校学习和社会实践严重脱节的弊端[3]。

图1 创客实验室的总体布局图

2 创客实验室器材与资源配置

2.1 创客实验室器材

表1 创客实验室器材

创客实验室器材如表1所示。ZigBee学习套件中包括主要的ZigBee物联网实验板及主要的模块电路。常用传感器套件中含有温度传感器、湿度传感器、土壤湿度传感器、人体红外传感器、雨滴传感器、超声波传感器、红外对管、气体传感器等。基本的显示设备包括：LED显示屏、LCD显示屏、TFT显示彩屏。学生编程用的计算机配备有相应的编程软件。

实验设备使用操作、软件的编程，对于电类专业知识背景的二、三年级本科生学生来说，均可通过自学来完成。且实验室配备了常用的传感器，在学习的过程中，满足学生动手操作的要求，体验到实验中测量与控制的乐趣，激发学生学习专业知识的欲望。学生真实体验到“学有所用”，改变学生当前被动学习的局面，由“要我学”变为“我要学”！

2.2 创客实验室的资源配置

创客实验室配备有实验室负责人，学术指导教师，学生负责人。实验室负责人与学生负责人协同管理创客实验室。在实验室开放的初期以实验室负责人管理为主，并制定好实验室的管理制度，选择好学生管理负责人，并对其进行实验室的管理培训。第二阶段，师生协同管理，并对实验室所有成员进行实验室管理的基本培训。制定好实验室成员自我管理的各项制度。第三阶段，以学生负责人管理为主，实验室负责人进行督导。充分发挥高年级学生“传、帮、带”的作用。

实验室的开放时间内，采用学生成员轮流值班制度。学术指导教师定期邀请相关专家和教师举行创客知识的专题讲座，用以帮助学生多学科知识的融合。充分利用现有的自媒体技术，创建创客实验室的QQ群、微信群，形成资源分享和交流的平台，并积极鼓励成员上传自己设计的作品。培养学生积极创造、乐于分享的精神。

3 创客实验室建设的基础

我院现有电气工程及其自动化、建筑电气与智能化、电子信息工程、电子科学与技术、光电信息科学与工程5个本科专业和1个电气工程及其自动化（中美合作）本科专业，共6个电类专业。学院下设电子工程系、电气工程系、光电工程系以及光电技术研究所、电气工程研究所、应用电子技术研究所、建筑智能化工程研究所等机构，拥有电工电子实验实训中心、光电技术实验实训中心、电气工程实验教学中心、电子电气综合创新实验室、建筑智能化实验教学中心和大学物理实验中心，面积约三千多平米，仪器设备总值一千五百多万元。学院拥有一支结构合理、学术思想活跃、业务素质高的师资队伍，现有专兼职教师70人，其中正副教授共24人，博士14人（在读8人），安徽省教学名师1人、省教坛新秀2人、校教学名师1人和2名校级教坛新秀。

[1]陈永霖,金伟琼.中美高校创客教育比较研究[J].高等工程教育研究,2017,01:169-173.

[2]苏佩尧.高校“创客”实验室开放的内涵与误区[J].实验技术与管理,2017,01:250-253.

[3]马林.基于创客空间的学习模式设计研究[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2017,01:110-112.