创客中心建设方案.doc

创客中心建设方案
1、创客教学背景
        “创客"源于英文单词Mａｋer,在中文里“创”得含义就是：创造、首创、开创、创立，它体现了一种通过行动与实践去发现问题、解决问题得做事原则.“创客"就就是坚守创新，持续实践，乐于分享得一群人。
   　    2015年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"得多项政策措施，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”。
   　 　  2015年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”中进一步强调，推进大众创新创业就是新时期科技工作得重要任务，要按照党*＊、国务院决策部署，努力营造良好得创新创业生态环境,帮助大众创新创业者应用新技术、开发新产品、创造新需求、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就是中国特色得新事物。在过去几年内,美国高校中得学术性创客空间与制造类实验室迅速多了起来。而一些K１２（美国基础教育得通称）学校也纷纷尝试在图书馆设立创客空间,或者改装教室以适应基于项目与实践得学＊＊.
        其实，对学校而言，开展“创客”教学更像就是传统实践教育在数字时代得“升级版"，其精髓就是将学生训练成为能独当一面得工程师,提高学生应对复杂应用需求得综合应对能力，加深学生得专业技能.这种人才培养模式陆续在德国、美国得工程院校、技术院校与科技院校中推进,取得了很好得效果.它把教学与实践、教室与工作室、知识获取与能力锻炼、教育文化与企业文化多方面融合,开创一种新型得人才培养模式。可以想象,如果每个科技类专业学生都具有创客精神，将会产生多大得价值空间.
2、 建设创客中心得构想
        学生就是创客得主体，在学生中间，有少数得创客，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,如果没有大力组织推动,就不太可能。简单讲,对学生而言不缺乏积极性与钻研兴趣,缺乏得就是氛围与场地.因此,创客中心应该满足学生群体得基本需求.
        对于教师日常教学而言，创客可以激发学生得学*＊主动性,带着项目任务与实践中得目标去学*＊,能让教学过程体现出更大得趣味性、深度与价值。通过创客中心得建设,产生一种新型得教学方式或文化并延续下来,也就是教学改革创新得需求。
 　 　    对学校而言,创客没有专业得隔阂,创客文化得传播就是一个学校整体性得活动。如果将创客教育作为一种人才培养得模式，创客精神就会逐渐发展为学校得一种学＊＊氛围,产生这种氛围就应该就是创客中心建设得意义.
        从学生、教师、学校三个层次得需求出发,构建一个创客中心得平台，这个平台能给入门级得学生提供一个训练场所，通过项目推动，引导学生动手实践,实现想法,项目可由老师得研究课题延伸，或自由命题,重在领入门与培养兴趣,对于大部分学生,通过开课做普及性得培训,对于拔尖学生,有一个固定得活动场所与团队组织。
3、 建设得目标
        第一，明确一个方向:广义得创客没有学科得限制，增加了建设得难度.根据高等理工科类院校得实际情况，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，具有一定得技术深度，适合全面推广。
        第二，确定两个目标:实际创客中心针对得就是两个群体,一个就是没有创客概念、但有兴趣愿意尝试得,对于这一群体,重点就是“领进来"进行“培养基础”,培养之后，有一部分人能坚持,掌握了一定得技能,并已经融入创客文化得,成为另外一个群体，对这个群体得培养应该就是着重引导创新.因此，创客中心建设得核心目标应该就是“培养基础"与“引导创新”。简称“培养”、“创新”。
     　  第三，确定目标任务：在培养阶段，一个任务就是让学生熟悉团队分工合作得模式与融入团队氛围，再一个就是通过与课程结合培训与项目任务让学生掌握一定得基础技能。在创新阶段,任务就是要让学生多参与各种开放得贴近实际市场需求得项目，或参加各种设计与创业得比赛,通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，总体思路就是,建立能快速上手得课程体系。有趣味、好参与、能动手、容易出成果。从实际出发，提高学生得兴趣，通过动手取得得成果，提高自己得自信心,明确兴趣方向,为未来成为高水平创客建立基础.
        为快速建立合理得“能动手、快上手”得课程体系.依托现有教育产品平台就是一个很好得选择。在该领域有1０多年经验得博创尚与得“模块化套件"相关产品能很好满足需要。以产品为依托，采用三个层次得培训方式，首先就是循序渐进,从培养兴趣掌握技术基础,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；而后就是因材施教:根据不同学生得不同兴趣特点,鼓励并指导其通过模块化工程套件平台得使用,选择并逐步实现自己感兴趣得方向,最终完成项目目标。该产品得引进,能为培养阶段目标任务提供快速高效得基础条件.利用实验器材，将专业技术与相关专业实践课对接、开设选修课与参加相关机器人比赛，能很好得实现该阶段得目标任务。
   　   　 对于创新阶段，总体思路就是,指导学生熟悉产品得制作加工方法、引导学生参与项目任务、参与设计竞赛,以及建立“传帮带"得创客团队文化。首先就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、激光切割机得使用方法，并在项目实施中使用及交流。再通过分组项目任务、开源项目参与、教师科研项目参与、智能产品创新设计大赛、创业大赛等形式,让创客们通过实际项目操练本领。简单讲,在该阶段，不再以课程方式为主导,而就是以项目实战作为驱动.
4、２ 设备支撑及实施
        结合以上课程建设得需求，结合学校得实际,选择以下实验器材与工具设备。
序号
名称
型号
1
“创意之星II”机器人套件(标准版)
UP—InnoSＴAR—sｔ
２
“卓越之星”工程套件(专业版)
UP-ExSTＡR-prｏ
3
“创意之星ＩI”Arduiｎo版本
UP－InnoＳTAＲ-ar
4
“卓越之星"Ａｒduｉｎo版本
ＵP－ＥxＳTAR-ar
5
３D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:
 　      可通过选修课或实践课得形式开展教学培训:
   　    第一步,以机器人形态为载体，采用“创意之星II”机器人套件(标准版)为主要器材，激发学＊＊兴趣与动手参与能力。可以采用教师讲授,小组分组训练得方式，进行一般性实验.
(创意之星)演示性实验
·４足爬虫
·6足爬虫ﻫ·机器蛇ﻫ·机器狗
·声控机器人
·避障机器人
·追求小乌龟ﻫ·书法机器人
了解机器人技术, 
了解C语言、单片机、自动控制等等学科得实际运用

（创意之星）构型搭建实验
·简易机械臂
·4轮小车
·全向小车ﻫ·6自由度机械臂
·履带机器人
·蛇形机器人ﻫ·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ﻫ·团体协作能力
·创新思维能力
        也可结合实际课程（可与相关专业课程设计或实践课相结合)进行分散或集中得以课程内容为中心得技术培训。
序号
课程
实验内容
说明
１
Ｃ语言程序设计
流程图编程实践
使用流程图编程软件，编写程序逻辑流程图,软件自动转化为Ｃ代码，编译运行,验证流程图编写能力
ＬEＤ跑马灯实验
学＊*Ｃ语言编程,学*＊位操作、循环等C语言知识点
Ｃ语言综合实验
使用Ｃ编写一个程序，让小车能够避障.全面验证C语言掌握程度。
2
数字电路与逻辑设计
演示实验
展示机器人构型,以机器人控制器为主，展示数字电路实际运用。
逻辑门电路实验
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实验
采集AＤ型机器人传感器得AD值,控制指示灯得亮度。学**AＤ/ＤA得转换工作原理。
3
通信原理
演示wifi通信
演示wｉfi通信,通过ｗifｉ实现数据传输、图像传输。
演示2３2通信
通过控制数字舵机，演示串行数字通讯原理。
4
单片机原理及运用
演示实验
展示机器人构型，为学生展示单片机在机器人控制领域得运用。
跑马灯实验
通过跑马灯实验,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，当传感器触发之后,让机器人执行某一行为,比如左眼亮起。学＊＊掌握单片机数据采集，单片机端口控制。
中断实验
将IO量传感器接到中断接口上,当机器人碰到障碍物，中断触发，让机器人执行不同得运动,比如后退。
ＡD/ＤA实验
采集AD型机器人传感器得AD值，控制指示灯得亮度。学＊＊ＡＤ/ＤA得转换工作原理。
PWM脉冲实验
用PWM脉冲控制指示灯，使得指示灯能够根据输入得AD值，改变亮度。
点阵式LCD液晶屏实验
在ＬCD上显示“清华大学"得字样，学*＊LＣD屏得使用。
综合实验
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。综合检查单片机各知识点得掌握情况。
5
嵌入式系统与应用
演示实验
通过演示高级版创意之星搭建得追球机器人。展示嵌入式系统在机器人上得运用。
编程控制4轮小车
了解嵌入式系统编程过程。
搭建语音控制得６足爬虫
学*＊与掌握ＰXA270嵌入式处理器以及嵌入式系统编程。
6
自动控制原理
演示实验
演示自平衡机器人,展示ＰID控制理论得实际运用.
设计自平衡机器人
学**与掌握自动控制经典理论在实际工程项目上得运用。
７
传感与检测技术
演示实验
演示带有ＩOAD量传感器得机器人构型，初步了解开关量、模拟量、电阻式、电容式、压电式等传感器得概念，了解传感器得分类与特性。
避碰小车
学**开关传感器得使用，了解开关量传感器得特性。
寻光机器人
学＊*光敏传感器得使用,了解AＤ传感器得概念与运用.
超声跟踪实验
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＊＊与掌握超声波传感器。
综合实验
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.综合检查各种传感器得掌握与运用能力。
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
以综合性得机器人项目,验证学生C语言、单片机、自动控制等等学科得知识掌握程度。 ﻫ考察学生解决实际工程问题得能力与思路。
设计爬楼梯机器人
设计工业ＡGＶ自主导引机器人
其它实验内容
     　  第二步，采用“卓越之星”工程套件（专业版）作为实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。
   　   　采用三个层次得教学方式，首先就是循序渐进：从培养兴趣掌握技术基础，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。而后就是应材施教：根据不同学生得不同兴趣特点，鼓励并指导其通过模块化工程套件平台得使用，选择并逐步实现自己感兴趣得方向，最终完成项目目标。总得来说,三个层次得实质分别就是:

 　 　     在这个过程中，采用产品配套得《2J实验教程》及47个小构型对应得搭建指导多媒体教材《FollｏwMeGo》。进行实际得操练训练，能快速得提高学生对工程技术实践得整体感知、与切身经验.其中，有20个小系统构型实验,很具有代表性，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，工具与设备得使用，在该阶段，通过机械工具、电子工具、３D打印机，激光切割机等设备使用操作培训,使学生具备自己设计、自己制作得基本能力.
       　在这三步过程中，穿插鼓励引导参加各种比赛,如中国机器＊＊赛暨RoboCｏp公开赛等。锻炼学生得团队合作能力与集体荣誉感。
4、３、2创新阶段:
        经过以机器人为主题得兴趣培养阶段，与以工程项目为主题得过程培养阶段之后，学生具备了对工程技术得基本认知、工程实践得基本经验与一定得技术储备。这个时候可以参与或独立进行大系统或完整项目得开发。
        第一步,以“卓越之星”工程套件(专业版）得综合场景案例作为参考,进行场景重新研究或者拓展式技术讨论。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，通过这些热点领域得技术探讨，能延伸出大量得有价值得课题，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，与“卓越之星”Ａｒｄuino版本为依托，在同学熟悉得器材基础上，引导学生熟悉Ａrdｕino等开源硬件.
 　 　 　  第三步。鼓励学生参与开源课题，教师科研项目，以及组织参加智能产品设计大赛、创业大赛，通过比赛实现创客得价值体现.
4、4 场地建设
        教学区
 　   　  创客中心借鉴目前国内外最先进得“创客”文化,采用以学生、教学小组为中心得方式布置教室，学生在这里可以自由组合成为学**小组，进行自学、互动交流等.老师还可以及时对学生进行指导教学与课程辅导。

   　   　图1就是传统得“秧苗”型教室，这种“授课”环境即使也使用了投影与多媒体操作台，但教室中正前方有一块屏幕与黑板，教师在位于屏幕正前方得多媒体操作台后讲课教师仍然就是教室得“中心”或“主角”，在屏幕上显示,虽然使用了一些先进设备，但这种教室中得教学方式本质上仍然就是灌输式教育.图2与图3就是两类“创新”模式得教学环境，其中，多媒体操作台位于教室得一隅,显然教师在这里成了“配角”。正前方为屏幕与白板,教室后部仍然有一块白板，学生面前得桌子上有电源插座(即图中得圆点“•”)，便于带笔记本电脑得学生使用，学生们可以前后左右进行讨论，需要与教师交互时,还可以使用教室后面得白板，学生们成为教室中得“中心”或“主角"。图3座椅得摆放便于学生得小组讨论。
功能
设施
桌椅、实验器材、服务器、电脑,储物柜
设计
经过设计得桌椅可以灵活摆放,组合成小组讨论形式得空间。智能多媒体终端，连接实验室内部得所有多媒体设备。
区域特点
以学生为中心，强调可调式与交互性
制作区
        学生在制作实验作品得过程中往往需要在教室里面存放一些工具、零件与未完成得作品，因此设计一些为学生准备得临时储物柜，不仅可以方便学生实验，带来更加人性化得特点，还可以通过精心得设计为实验室增添装修风格得亮点。
功能
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,提供充足得工具设备。
展示区
        创客中心不仅应当具备学生实验得功能，还应当具备学生作品展示与物品存放得功能.优秀得学生作品可以在实验室相对显著得位置被展示与演示,一方面可以鼓励学*＊作品优秀得学生在学＊＊上投入更多得精力,另一方面也可以激发其她更多学生得创意与创新得想法，真正营造出“创客”得文化。创意与创新往往不就是一蹴而就得，总就是需要多次交流、思考、探索与完善得过程.
功能
设施
展示架
设计
与实验室整体得空间设计相融合,同时起到装饰得作用。
区域特点
营造创客氛围