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

王玉麗

摘要：高職院校以培養(yǎng)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用型高技能人才為目標(biāo)，如何有效提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐改革，值得關(guān)注。得益于3D打印及Arduino、樹莓派等開(kāi)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(yùn)動(dòng)也迅速發(fā)展。借助開(kāi)源硬件平臺(tái)，修訂人才培養(yǎng)計(jì)劃，探索基于創(chuàng)客視域的創(chuàng)新實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，對(duì)于培養(yǎng)技能型復(fù)合人才具有積極的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：3D打印;Arduino;樹莓派;創(chuàng)客

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）02-0164-02

1 高職院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育問(wèn)題

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)越來(lái)越重要，職業(yè)院校承擔(dān)著服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)，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(xué)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(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有序開(kāi)展值得重點(diǎn)關(guān)注。而審視創(chuàng)新教育實(shí)施過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題如創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)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(duì)創(chuàng)新能力提升的需求，沒(méi)有與專業(yè)課程充分融合，側(cè)重理論，實(shí)踐性差等弊端，是由現(xiàn)有的人才培養(yǎng)體系、教學(xué)模式與實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)、師資的教育理論等諸多因素共同作用導(dǎo)致的。

2 創(chuàng)客教育

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)浪潮、3D 打印技術(shù)、Arduino、樹莓派等開(kāi)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(shí)已從遙不可及變得觸手可及，把創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)、勇于創(chuàng)新的人也被稱為“創(chuàng)客”，創(chuàng)客運(yùn)行蓬勃發(fā)展，在其帶動(dòng)下，創(chuàng)客教育也在多個(gè)教育層面以多種形式迅速開(kāi)展，而創(chuàng)客的創(chuàng)新、融合、實(shí)踐、開(kāi)放和分享的精神與當(dāng)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(shí)處，積極優(yōu)化人才培養(yǎng)方案并以課程設(shè)計(jì)為中心，將創(chuàng)新意識(shí)融入課堂，將創(chuàng)客精神融入血液，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維開(kāi)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(kāi)源硬件與創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

開(kāi)源硬件是以類似于開(kāi)源軟件的方式設(shè)計(jì)的硬件[1]，硬件設(shè)計(jì)的公開(kāi)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(duì)不同人群，從低端到高端資源十分豐富，為創(chuàng)客教育實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，極大地推動(dòng)了創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)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(shí)踐教學(xué)的發(fā)展腳步。開(kāi)源免費(fèi)的軟硬件平臺(tái)、豐富完善的產(chǎn)品線、簡(jiǎn)單易用的產(chǎn)品特性，使得廣大學(xué)生可以輕松上手，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客精神和推動(dòng)校園創(chuàng)客文化發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。

4 基于開(kāi)源硬件的創(chuàng)新實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

創(chuàng)新實(shí)踐課程的開(kāi)設(shè)涉及許多方面：從體系的構(gòu)建到實(shí)踐平臺(tái)的選擇，從教學(xué)方式的選擇到教師與學(xué)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(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)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(shí)課→專業(yè)基礎(chǔ)課→專業(yè)課→綜合實(shí)踐/實(shí)訓(xùn)課原則，強(qiáng)調(diào)縱向遞進(jìn)，從易到難逐漸學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。這樣的設(shè)置，本身沒(méi)有問(wèn)題，但在實(shí)施過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)學(xué)生因?yàn)榛A(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而覺(jué)得枯燥，失去興趣，到了創(chuàng)新實(shí)踐的階段動(dòng)力不足，實(shí)踐任務(wù)完成度低的問(wèn)題。教育部《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2015-2018年）》中指出應(yīng)“將學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)和創(chuàng)新思維養(yǎng)成融入教育教學(xué)全過(guò)程，促進(jìn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機(jī)融合”[2]，如何將創(chuàng)新實(shí)踐教育貫穿整個(gè)教育過(guò)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(kāi)源硬件，開(kāi)設(shè)開(kāi)源硬件基礎(chǔ)創(chuàng)新實(shí)踐課程，借助開(kāi)源硬件優(yōu)勢(shì)，從大一的第一學(xué)期即開(kāi)始接觸，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力，建立對(duì)工程實(shí)踐的認(rèn)知，之后逐步過(guò)渡到中階、高階以及綜合項(xiàng)目上，形成基于多種開(kāi)源硬件的多維度立體化實(shí)踐教育體系。

（2） 開(kāi)源硬件平臺(tái)對(duì)比與選擇：目前的開(kāi)源硬件平臺(tái)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(tái)情況簡(jiǎn)介如表1。

從易用程度來(lái)區(qū)分，Makeblock、Microduino、micro：bit難度相當(dāng)，硬件連接簡(jiǎn)單，軟件有圖形化編程軟件簡(jiǎn)單易用，低年齡層使用也基本無(wú)障礙;Arduino難度中等，適合青少年以及無(wú)基礎(chǔ)或弱基礎(chǔ)的大學(xué)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(xué)習(xí)者。各種開(kāi)源平臺(tái)，各有所長(zhǎng)，Arduino因?yàn)閼?yīng)用最為廣泛，可作為大一新生的入門級(jí)平臺(tái)首選，后續(xù)年級(jí)可以選擇更多功能、更高端的開(kāi)源平臺(tái)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(shì)，利用創(chuàng)客空間器材，開(kāi)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(guò)渡到Arduino，進(jìn)階遷移到樹莓派。

（3） 開(kāi)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(xiàng)新興技術(shù)，使用3D繪圖軟件建好3D模型并打印出來(lái)，非常有助于創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)，而將3D打印與開(kāi)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(jì)的首選，可以極大提升創(chuàng)新應(yīng)用原型交付能力，是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的良助。學(xué)習(xí)3D建模軟件的使用，也可以提升學(xué)生的動(dòng)手能力。

（4） 基于創(chuàng)客教育模式的課程設(shè)計(jì)：創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)將創(chuàng)新想法從虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，而這種“夢(mèng)想成真”的成就感，無(wú)疑會(huì)為后續(xù)的學(xué)習(xí)提供持續(xù)動(dòng)力，課程設(shè)計(jì)中循序漸進(jìn)且富有吸引力的創(chuàng)意項(xiàng)目是設(shè)計(jì)的核心。創(chuàng)新課程的實(shí)施遵循創(chuàng)客教育教學(xué)模式，采用項(xiàng)目制，以學(xué)生為中心，注重過(guò)程，強(qiáng)調(diào)做中學(xué)，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)器人為例，項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程為：主題確定→確定機(jī)器人主題→頭腦風(fēng)暴→小組討論，設(shè)計(jì)構(gòu)思出機(jī)器人的外形以及功能并形成構(gòu)思草圖→教師評(píng)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(shí)施→開(kāi)源硬件平臺(tái)熟悉→電子與機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)知與學(xué)習(xí)→控制方案確定→電子、機(jī)械組裝與調(diào)試→編程實(shí)現(xiàn)→操控端實(shí)現(xiàn)→效果檢驗(yàn)→展示匯報(bào)。某學(xué)生完成的機(jī)器人作品展示匯報(bào)結(jié)果如圖1所示。

通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，將各種知識(shí)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(shí)別與使用、機(jī)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(shí)踐課程促使學(xué)生不斷地學(xué)習(xí)，這同樣適用于教師，作為綜合性極強(qiáng)的創(chuàng)造性活動(dòng)，這類課程需要師資具備較強(qiáng)的綜合素質(zhì)，當(dāng)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)，特別是創(chuàng)意頭腦風(fēng)暴之后，能適時(shí)的給予學(xué)生一些引導(dǎo)，幫助評(píng)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(xué)科交叉融合以及各種新技術(shù)的應(yīng)用，既是對(duì)師資的一種挑戰(zhàn)，也利于教師個(gè)人能力的提升和長(zhǎng)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(jìn)步。

5 總結(jié)

基于開(kāi)源硬件的創(chuàng)新實(shí)踐課程使得工科專業(yè)甚至文科以及藝術(shù)專業(yè)的學(xué)生，都可以快速開(kāi)展實(shí)踐訓(xùn)練，通過(guò)開(kāi)源平臺(tái)快速完成項(xiàng)目，可激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)課程，而項(xiàng)目的低成本也使得學(xué)生課后的自主學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新更觸手可及。通過(guò)創(chuàng)新實(shí)踐課程有效銜接每個(gè)學(xué)年，可持續(xù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的熱情，為后續(xù)的專業(yè)課程（如物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人）打下基礎(chǔ)，十分有利于長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，作為一種創(chuàng)新型教學(xué)模式，特別是在高職院校強(qiáng)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(dòng)作用。

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【通聯(lián)編輯：王力】