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(shí)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(qiáng)實(shí)踐教育環(huán)節(jié)的管理，對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，針對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的各種問題，分析實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合專業(yè)特色，引進(jìn)“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(gè)開放、安全、高效和有序的實(shí)踐平臺(tái)。為學(xué)生提供一個(gè)開放、安全、有序的實(shí)驗(yàn)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(shí)踐教學(xué)

0 引 言

如何在新形勢(shì)下加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的工程和科研實(shí)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(gè)重大課題。加強(qiáng)實(shí)踐教育環(huán)節(jié)的管理，對(duì)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括基于課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、國際短期合作辦學(xué)、學(xué)科競(jìng)賽、SRTP、國家及省創(chuàng)新計(jì)劃、短學(xué)期和畢業(yè)設(shè)計(jì)等，這些環(huán)節(jié)具有設(shè)計(jì)型、探索型和創(chuàng)新型等特點(diǎn)，更有利于學(xué)生的研究能力、創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)大多環(huán)節(jié)具有時(shí)間上松散性、任務(wù)的不確定性和人員的流動(dòng)性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了要管理好整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，需投入大量的人力和物力。目前實(shí)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(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

針對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)和存在的問題，經(jīng)過長期探索和實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)管理相對(duì)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(shí)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)只有通過集中式管理，才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的，但是所有的實(shí)踐教學(xué)不能都集中管理。經(jīng)過多年的實(shí)踐，并結(jié)合專業(yè)特色，對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行有的放矢含的劃分，確定受益面大的項(xiàng)目，采用集中的管理方式[4]，學(xué)生根據(jù)自己的需求，隨時(shí)可去一個(gè)固定的場(chǎng)所工作、交流和咨詢，為了確保場(chǎng)所正常運(yùn)行，制定相應(yīng)的制度和輔助設(shè)施。對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室從功能上重新規(guī)劃，重新調(diào)整管理方式，在人、財(cái)、物上投入大量的資源，對(duì)學(xué)院的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面改造，建立一套相對(duì)有效的開放環(huán)境[5-6]。

(1) 時(shí)間上的開放。為學(xué)生隨時(shí)都能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)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(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)也記錄了學(xué)生進(jìn)入的時(shí)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(shí)驗(yàn)室完成所有的任務(wù)，在這個(gè)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(chǎng)的情況。

(3) 設(shè)施上的開放。對(duì)于專用設(shè)備是不能固定放在實(shí)驗(yàn)室，設(shè)計(jì)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(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的設(shè)備存放，同時(shí)也減輕了教師的管理。對(duì)于輔助設(shè)備主要是設(shè)計(jì)型、制作型等動(dòng)手項(xiàng)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(shí)取用。

同時(shí)，我們建立基于Web的實(shí)驗(yàn)管理網(wǎng)站，主要功能有：實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室的排課、實(shí)驗(yàn)室日常通告、留言、實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)教師的精心管理，所有的一切組成有機(jī)的實(shí)驗(yàn)室開放環(huán)境[7-9]，學(xué)生在這個(gè)環(huán)境里充分發(fā)揮創(chuàng)造力，實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想。

經(jīng)過幾年的實(shí)踐運(yùn)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(dòng)機(jī)制，最終成了部分學(xué)生自修的場(chǎng)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(jī)的整體，同時(shí)沒有利用學(xué)生自我管理的資源，造成日常管理上相對(duì)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(shí)時(shí)管理開放實(shí)驗(yàn)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(jìn)、資源共享、開放服務(wù)、安全綠色的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，圍繞平臺(tái)在各個(gè)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(shí)踐環(huán)境

近幾年，學(xué)校對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)越來越重視，加強(qiáng)實(shí)踐教育環(huán)節(jié)的管理，重新高標(biāo)準(zhǔn)地建設(shè)本科生實(shí)踐探究實(shí)驗(yàn)室，即建設(shè)新的綠色、自然、親和的實(shí)踐教育平臺(tái)，引入“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，新實(shí)驗(yàn)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(jī)或智能終端就可以通過互聯(lián)網(wǎng)觀察和控制實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)施。

2.1 實(shí)踐空間開放、自由親和

利用實(shí)驗(yàn)室調(diào)整的機(jī)會(huì)，以“綠色、智能、親和”的建設(shè)理念，全新裝修開放實(shí)驗(yàn)室(見圖1～5)，凡是進(jìn)入實(shí)踐開放平臺(tái)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(shí)踐平臺(tái)確確實(shí)實(shí)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(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，包括查閱文獻(xiàn)資料的能力、實(shí)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(qiáng)，開闊了視野，完善了自己的知識(shí)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(shí)踐環(huán)境的智能管理

為了更好管理開放的實(shí)踐平臺(tái)，引進(jìn)“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(gè)開放、安全、高效和有序的實(shí)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(shí)間窗內(nèi)可自由進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，系統(tǒng)同時(shí)記錄學(xué)生進(jìn)出時(shí)間。管理教師也可以通過互聯(lián)網(wǎng)，利用手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程控制門鎖。

“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)控”：全天24 h紀(jì)錄現(xiàn)場(chǎng)情況，并設(shè)定報(bào)警條件，管理教師可隨時(shí)通過互聯(lián)網(wǎng)，利用手機(jī)或電腦查看實(shí)驗(yàn)室情況(見圖6)。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室

圖2 實(shí)踐創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)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(jī)APP截圖1

“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”：管理教師利用手機(jī)通過物聯(lián)網(wǎng)感知實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度和光照度，遠(yuǎn)程開啟燈光，接收紅外感應(yīng)信號(hào)既可以來控制燈光的開啟，也可以向手機(jī)發(fā)送提醒信號(hào)，來監(jiān)測(cè)重要區(qū)域(見圖7)。

圖7 物聯(lián)網(wǎng)手機(jī)APP截圖2

“互聯(lián)網(wǎng)+保管箱”：為了管理硬件設(shè)計(jì)所需的測(cè)試設(shè)備、工具和設(shè)計(jì)作品，設(shè)計(jì)安裝了由保管箱組成的設(shè)備墻(見圖8)，4個(gè)保管箱一組，分別存放信號(hào)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(shí)驗(yàn)桌工作，使用結(jié)束后放回到保管箱，這樣既可以保護(hù)設(shè)備的安全，又可以提高實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)管理網(wǎng)站，除了日常的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約和排課，利用二維碼技術(shù)來鏈接課件、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)手冊(cè)和安全教育等等資源，學(xué)生通過手機(jī)掃碼就可以得到各種資源。

2.3 實(shí)踐環(huán)境的日常管理

建設(shè)有效的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)關(guān)鍵還是日常的管理模式，進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生有各個(gè)年級(jí)，日常以學(xué)聯(lián)的同學(xué)為主進(jìn)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(duì)本科生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)與提高起到了不可估量的作用。學(xué)生在實(shí)踐過程中碰到的問題，有管理教師和專業(yè)教師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，同時(shí)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(dòng)性和創(chuàng)造性[12-18]。

為了學(xué)生設(shè)計(jì)和制作個(gè)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(cè)試設(shè)備，激光雕刻機(jī)、小型機(jī)床、線路板加工設(shè)備、3D打印機(jī)等(見圖11)，這些設(shè)備的使用需要工作人員在場(chǎng)情況下使用，確保使用安全。同時(shí)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(qiáng)實(shí)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(shì)下，要求擴(kuò)大實(shí)踐教學(xué)的范疇，服務(wù)于學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，提升實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的水準(zhǔn)，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(shí)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(lì)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(shí)實(shí)踐者。他們注重在實(shí)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(gè)為創(chuàng)客們提供交流分享以及實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的平臺(tái)。

同時(shí)，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(xiàng)目，聘用具有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的校外技術(shù)人員，方便與社會(huì)接軌，為項(xiàng)目的產(chǎn)品化打下基礎(chǔ)，同時(shí)也進(jìn)一步加強(qiáng)了日常的管理和指導(dǎo)的力量，架起一個(gè)學(xué)生和導(dǎo)師溝通交流的橋梁。

4 創(chuàng)新實(shí)踐新環(huán)境建設(shè)成效

經(jīng)過幾年的運(yùn)作，學(xué)院的本科生廣泛受益，國內(nèi)外競(jìng)賽獲佳績(jī)，在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、ADI中國大學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、NI LabVIEW全球?qū)W生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽、全國生物醫(yī)學(xué)電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽等各種學(xué)科競(jìng)賽中，取得眾多的大獎(jiǎng)。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(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)和SRTP團(tuán)隊(duì)中的學(xué)生，通過在實(shí)踐平臺(tái)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(tái)上小有名氣的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，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(shí)踐平臺(tái)上完成的，當(dāng)時(shí)用3個(gè)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(shí)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(shí)踐教學(xué)體系。確保實(shí)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(gè)設(shè)備先進(jìn)、資源共享、開放服務(wù)、安全綠色的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)圍繞平臺(tái)在時(shí)間上、空間上和設(shè)施上的完全開放，使學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中充分發(fā)揮自己的想象力和主觀能動(dòng)性，來實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想，為走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)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(xiàng)目(jg2015001)

沈義民(1966-)，男，浙江杭州人，碩士，高級(jí)工程師，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任，主要研究方向：實(shí)驗(yàn)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