创客中心建设专业方案.docx

创客中心建设方案1.创客教学背景 “创客”源于英文单词Maker，在汉字里“创”含义是：发明、首创、开创、创建，它表现了一个经过行动和实践去发觉问题、处理问题做事标准。“创客”就是坚守创新，连续实践，乐于分享一群人。 1月28日，*、国务院总理*主持召开国务院常务会议，确定了支持发展“众创空间”多项政策方法，明确要求“打造良好创业创新生态环境。培育创客文化，让创业创新蔚然成风”。 3月2日，科技部“发展众创空间推进大众创新创业电视电话会议”中深入强调，推进大众创新创业是新时期科技工作关键任务，要根据党*、国务院决议布署，努力营造良好创新创业生态环境，帮助大众创新创业者应用新技术、开发新产品、发明新需求、培育新市场、打造新经济。 要培育创客文化、广泛推广创客教学并不是中国特色新事物。在过去几年内，美国高校中学术性创客空间和制造类试验室快速多了起来。而部分K12（美国基础教育通称）学校也纷纷尝试在图书馆设置创客空间，或改装教室以适应基于项目和实践学*。 其实，对学校而言，开展“创客”教学更像是传统实践教育在数字时代“升级版”，其精髓是将学生训练成为能独当一面工程师，提升学生应对复杂应用需求综合应对能力，加深学生专业技能。这种人才培养模式陆续在德国、美国工程院校、技术院校和科技院校中推进，取得了很好效果。它把教学和实践、教室和工作室、知识获取和能力锻炼、教育文化和企业文化多方面融合，开创一个新型人才培养模式。能够想象，假如每个科技类专业学生全部含有创客精神，将会产生多大价值空间。2. 建设创客中心构想 学生是创客主体，在学生中间，有少数创客，一部分很向往，绝大多数表示支持。让创客们继续坚持，让大多数人参与进来，假如没有大力组织推进，就不太可能。简单讲，对学生而言不缺乏主动性和钻研爱好，缺乏是气氛和场地。所以，创客中心应该满足学生群体基础需求。 对于老师日常教学而言，创客能够激发学生学*主动性，带着项目任务和实践中目标去学*，能让教学过程表现出更大趣味性、深度和价值。经过创客中心建设，产生一个新型教学方法或文化并延续下来，也是教学改革创新需求。 对学校而言，创客没有专业隔阂，创客文化传输是一个学校整体性活动。假如将创客教育作为一个人才培养模式，创客精神就会逐步发展为学校一个学*气氛，产生这种气氛就应该是创客中心建设意义。 从学生、老师、学校三个层次需求出发，构建一个创客中心平台，这个平台能给入门级学生提供一个训练场所，经过项目推进，引导学生动手实践，实现想法，项目可由老师研究课题延伸，或自由命题，重在领入门和培养爱好，对于大部分学生，经过开课做普及性培训，对于拔尖学生，有一个固定活动场所和团体组织。3. 建设目标 第一，明确一个方向：广义创客没有学科限制，增加了建设难度。依据高等理工科类院校实际情况，机电一体化、机器人技术涵盖了机械、电子、计算机信息等学科技术，覆盖面广、综合性强，含有一定技术深度，适合全方面推广。 第二，确定两个目标：实际创客中心针正确是两个群体，一个是没有创客概念、但有爱好愿意尝试，对于这一群体，关键是“领进来”进行“培养基础”，培养以后，有一部分人能坚持，掌握了一定技能，并已经融入创客文化，成为另外一个群体，对这个群体培养应该是着重引导创新。所以，创客中心建设关键目标应该是“培养基础”和“引导创新”。简称“培养”、“创新”。 第三，确定目标任务：在培养阶段，一个任务是让学生熟悉团体分工合作模式和融入团体气氛，再一个是经过和课程结合培训和项目任务让学生掌握一定基础技能。在创新阶段，任务是要让学生多参与多种开放贴近实际市场需求项目，或参与多种设计和创业比赛，经过这两方面历练创客技能及成为全能型人才。4.建设方案4.1 课程建设 课程建设要为两个目标任务服务。 对于培养阶段，总体思绪是，建立能快速上手课程体系。有趣味、好参与、能动手、轻易出结果。从实际出发，提升学生爱好，经过动手取得结果，提升自己自信心，明确爱好方向，为未来成为高水平创客建立基础。 为快速建立合理“能动手、快上手”课程体系。依靠现有教育产品平台是一个很好选择。在该领域有10多年经验博创尚和“模块化套件”相关产品能很好满足需要。以产品为依靠，采取三个层次培训方法，首先是循序渐进，从培养爱好掌握技术基础，到跟着标准范例学*方案设计及具体实施过程；接着参与创新设计活动，稳扎稳打步步为营；以后是因材施教：依据不一样学生不一样爱好特点，激励并指导其经过模块化工程套件平台使用，选择并逐步实现自己感爱好方向，最终完成项目目标。该产品引进，能为培养阶段目标任务提供快速高效基础条件。利用试验器材，将专业技术和相关专业实践课对接、开设选修课和参与相关机器人比赛，能很好实现该阶段目标任务。 对于创新阶段，总体思绪是，指导学生熟悉产品制作加工方法、引导学生参与项目任务、参与设计竞赛，和建立“传帮带”创客团体文化。首先是结合现有设备熟悉机械加工测量设备、电子加工检测设备、3D打印机、激光切割机使用方法，并在项目实施中使用及交流。再经过分组项目任务、开源项目参与、老师科研项目参与、智能产品创新设计大赛、创业大赛等形式，让创客们经过实际项目操演本事。简单讲，在该阶段，不再以课程方法为主导，而是以项目实战作为驱动。4.2 设备支撑及实施 结合以上课程建设需求，结合学校实际，选择以下试验器材和工具设备。序号名称型号1“创意之星II”机器人套件（标准版）UP-InnoSTAR-st2“卓越之星”工程套件（专业版）UP-ExSTAR-pro3“创意之星II”Arduino版本UP-InnoSTAR-ar4“卓越之星”Arduino版本UP-ExSTAR-ar53D打印机6激光切割机7小型钻床8机械工具套装9电子工具套装4.3 具体实施4.3.1培养阶段： 可经过选修课或实践课形式开展教学培训： 第一步，以机器人形态为载体，采取“创意之星II”机器人套件（标准版）为关键器材，激发学*爱好和动手参与能力。能够采取老师讲授，小组分组训练方法，进行通常性试验。（创意之星）演示性试验4足爬虫6足爬虫机器蛇机器狗声控机器人避障机器人追求小乌龟书法机器人了解机器人技术，了解C语言、单片机、自动控制等等学科实际利用（创意之星）构型搭建试验简易机械臂4轮小车全向小车6自由度机械臂履带机器人蛇形机器人4足爬虫6足爬虫机器狗使用创意之星零件、控制器、传感器，学*机器人构型搭建。动手实践能力团体协作能力创新思维能力 也可结合实际课程（可和相关专业课程设计或实践课相结合）进行分散或集中以课程内容为中心技术培训。序号课程试验内容说明1C语言程序设计步骤图编程实践使用步骤图编程软件，编写程序逻辑步骤图，软件自动转化为C代码，编译运行，验证步骤图编写能力LED跑马灯试验学*C语言编程，学*位操作、循环等C语言知识点C语言综合试验使用C编写一个程序，让小车能够避障。全方面验证C语言掌握程度。2数字电路和逻辑设计演示试验展示机器人构型，以机器人控制器为主，展示数字电路实际利用。逻辑门电路试验阅读控制器、传感器原理图，了解二极管、三极管等逻辑门电路工作原理。AD/DA试验采集AD型机器人传感器AD值，控制指示灯亮度。学*AD/DA转换工作原理。3通信原理演示wifi通信演示wifi通信，经过wifi实现数据传输、图像传输。演示232通信经过控制数字舵机，演示串行数字通讯原理。4单片机原理及利用演示试验展示机器人构型，为学生展示单片机在机器人控制领域利用。跑马灯试验经过跑马灯试验，学*掌握单片机IO口使用，学*C语言编程。IO传感器输入使用IO量传感器作为输入信号，当传感器触发以后，让机器人实施某一行为，比如左眼亮起。学*掌握单片机数据采集，单片机端口控制。中止试验将IO量传感器接到中止接口上，当机器人碰到障碍物，中止触发，让机器人实施不一样运动，比如后退。AD/DA试验采集AD型机器人传感器AD值，控制指示灯亮度。学*AD/DA转换工作原理。PWM脉冲试验用PWM脉冲控制指示灯，使得指示灯能够依据输入AD值，改变亮度。点阵式LCD液晶屏试验在LCD上显示“清华大学”字样，学*LCD屏使用。综合试验搭建一个四轮小车，在单片机控制器上接入IO传感器、AD传感器、指示灯等，做一个自主避障小车。综合检验单片机各知识点掌握情况。5嵌入式系统和应用演示试验经过演示高级版创意之星搭建追球机器人。展示嵌入式系统在机器人上利用。编程控制4轮小车了解嵌入式系统编程过程。搭建语音控制6足爬虫学*和掌握PXA270嵌入式处理器和嵌入式系统编程。6自动控制原理演示试验演示自平衡机器人，展示PID控制理论实际利用。设计自平衡机器人学*和掌握自动控制经典理论在实际工程项目上利用。7传感和检测技术演示试验演示带有IOAD量传感器机器人构型，初步了解开关量、模拟量、电阻式、电容式、压电式等传感器概念，了解传感器分类和特征。避碰小车学*开关传感器使用，了解开关量传感器特征。寻光机器人学*光敏传感器使用，了解AD传感器概念和利用。超声跟踪试验搭建一个四轮小车，使用一个超声波传感器，让小车能够跟着人走。学*和掌握超声波传感器。综合试验搭建一个四轮小车，在单片机控制器上接入IO传感器、AD传感器、指示灯等，做一个自主避障小车。综合检验多种传感器掌握和利用能力。8单片机原理课程设计综合电子系统设计毕业设计设计擂台赛机器人以综合性机器人项目，验证学生C语言、单片机、自动控制等等学科知识掌握程度。考察学生处理实际工程问题能力和思绪。设计爬楼梯机器人设计工业AGV自主导引机器人其它试验内容 第二步，采取“卓越之星”工程套件（专业版）作为试验器材进行引导式项目过程培养训练，使学生参与到工程项目中来，在实践中锻炼工程素质。 采取三个层次教学方法，首先是循序渐进：从培养爱好掌握技术基础，到跟着标准范例学*方案设计及具体实施过程，再到参与创新设计活动，稳扎稳打步步为营。以后是应材施教：依据不一样学生不一样爱好特点，激励并指导其经过模块化工程套件平台使用，选择并逐步实现自己感爱好方向，最终完成项目目标。总来说，三个层次实质分别是： 在这个过程中，采取产品配套2J试验教程及47个小构型对应搭建指导多媒体教材FollowMeGo。进行实际操演训练，能快速提升学生对工程技术实践整体感知、和切身经验。其中，有20个小系统构型试验，很含有代表性，包含有：01 旋转机械手02A 流量阀02B 蠕动泵03A 遥控厨用电器03B 卫生间感应灯04A 加工流水线04B 输送带系统04C 运输车05 交通灯控制系统06A 自动窗06B 自动门07 剪叉升降机08A 水平关节机器人08B 垂直关节机器人09A 熔丝堆积3D打印机09B 光敏成型3D打印机10A 语音电梯10B 自动客厅场景系统10C 智能轮椅10D 自动隔断幕墙 第三步，工具和设备使用，在该阶段，经过机械工具、电子工具、3D打印机，激光切割机等设备使用操作培训，使学生含有自己设计、自己制作基础能力。 在这三步过程中，穿插激励引导参与多种比赛，如中国机器*赛暨RoboCop公开赛等。锻炼学生团体合作能力和集体荣誉感。4.3.2创新阶段： 经过以机器人为专题爱好培养阶段，和以工程项目为专题过程培养阶段以后，学生含有了对工程技术基础认知、工程实践基础经验和一定技术贮备。这个时候能够参与或独立进行大系统或完整项目标开发。 第一步，以“卓越之星”工程套件（专业版）综合场景案例作为参考，进行场景重新研究或拓展式技术讨论。在这套产品中，包含有智能建筑、智能家居、智慧化工、3D打印工厂、食品安全追溯系统等综合性系统性大型场景案例，经过这些热点领域技术探讨，能延伸出大量有价值课题，创客们可在这些基础上进行无限创新。 第二步，以“创意之星II”Arduino版本，和“卓越之星”Arduino版本为依靠，在同学熟悉器材基础上，引导学生熟悉Arduino等开源硬件。 第三步。激励学生参与开源课题，老师科研项目，和组织参与智能产品设计大赛、创业大赛，经过比赛实现创客价值表现。4.4 场地建设 教学区 创客中心借鉴现在中国外最优异“创客”文化，采取以学生、教学小组为中心方法部署教室，学生在这里能够自由组合成为学*小组，进行自学、互动交流等。老师还能够立即对学生进行指导教学和课程教导。 图1是传统“秧苗”型教室，这种“讲课”环境即使也使用了投影和多媒体操作台，但教室中正前方有一块屏幕和黑板，老师在在屏幕正前方多媒体操作台后讲课，老师仍然是教室“中心”或“主角”，PPT在屏幕上显示，即使使用了部分优异设备，但这种教室中教学方法本质上仍然是灌输式教育。图2和图3是两类“创新”模式教学环境，其中，多媒体操作台在教室一隅，显然老师在这里成了“配角”。正前方为屏幕和白板，教室后部仍然有一块白板，学生面前桌子上有电源插座（即图中圆点“”），便于带笔记本电脑学生使用，学生们能够前后左右进行讨论，需要和老师交互时，还能够使用教室后面白板，学生们成为教室中“中心”或“主角”。图3座椅摆放便于学生小组讨论。功效设施桌椅、试验器材、服务器、电脑，储物柜设计经过设计桌椅能够灵活摆放，组合成小组讨论形式空间。智能多媒体终端，连接试验室内部全部多媒体设备。区域特点以学生为中心，强调可调式和交互性制作区 学生在制作试验作品过程中往往需要在教室里面存放部分工具、零件和未完成作品，所以设计部分为学生准备临时储物柜，不仅能够方便学生试验，带来愈加人性化特点，还能够经过精心设计为试验室增添装修风格亮点。功效设施机械、电子加工工具、检测工具、3D打印机、激光切割机、零件及半成品储物柜，操作平台设计按着机械加工区、电子加工区、原材料区、半成品区、成品调试区按人机工程学合理划分区域。区域特点为方便动手实践为目标，提供充足工具设备。展示区 创客中心不仅应该含有学生试验功效，还应该含有学生作品展示和物品存放功效。优异学生作品能够在试验室相对显著位置被展示和演示，首先能够激励学*作品优异学生在学*上投入更多精力，其次也能够激发其它更多学生创意和创新想法，真正营造出“创客”文化。创意和创新往往不是一蹴而就，总是需要数次交流、思索、探索和完善过程。功效设施展示架设计和试验室整体空间设计相融合，同时起到装饰作用。区域特点营造创客气氛