用“互联网+”思维建设本科生创新实践新环境

沈 义 民

(浙江大学 生物医学工程与仪器科学学院，浙江 杭州 310027)



用“互联网+”思维建设本科生创新实践新环境

沈 义 民

(浙江大学 生物医学工程与仪器科学学院，浙江 杭州 310027)

如何培养创新人才，加强实践教育环节的管理，对学生创新能力的培养，能够取得事半功倍的效果。现结合生物医学工程与仪器科学学院实验教学中心创新实践平台建设，针对实践教学环节的各种问题，分析实践教学的特点，结合专业特色，引进“互联网+”的思维，采用智能控制的现代化手段，建设一个开放、安全、高效和有序的实践平台。为学生提供一个开放、安全、有序的实验环境，激发了学生的求知欲和创新能力。

创新能力培养； 互联网+； 开放管理模式； 创新实践教学

0 引 言

如何在新形势下加强对学生的工程和科研实践能力的培养，从而提高学生的创新能力，成为高校本科教育的一个重大课题。加强实践教育环节的管理，对学生创新能力的培养，能够取得事半功倍的效果[1-3]。实践教学环节包括基于课程的实验教学、国际短期合作办学、学科竞赛、SRTP、国家及省创新计划、短学期和毕业设计等，这些环节具有设计型、探索型和创新型等特点，更有利于学生的研究能力、创造性能力的培养。实践教学大多环节具有时间上松散性、任务的不确定性和人员的流动性等特点，这些特点决定了要管理好整个实践环节，需投入大量的人力和物力。目前实践教学大多是分散式的管理方式，也就是由各位教师分别管理，但是由于教师日常事务较多，不能为学生提供较好的环境，有效地完成各个实践环节。

针对实践教学环节的特点和存在的问题，经过长期探索和实践，中心逐步尝试采用集中管理方式，建立了一套完整的管理模式，有效地解决了之前实践环节管理相对松散、教学效果不理想等问题，大力营造民主、宽松的氛围，构建和谐、健康、绿色的环境，用浓厚、良好的实践教学文化，激发学生的求知欲和创造力。

1 中心建设和管理现状

实践教学环节只有通过集中式管理，才能达到预期的教学目的，但是所有的实践教学不能都集中管理。经过多年的实践，并结合专业特色，对实践内容进行有的放矢含的划分，确定受益面大的项目，采用集中的管理方式[4]，学生根据自己的需求，随时可去一个固定的场所工作、交流和咨询，为了确保场所正常运行，制定相应的制度和辅助设施。对教学实验室从功能上重新规划，重新调整管理方式，在人、财、物上投入大量的资源，对学院的教学实验室进行全面改造，建立一套相对有效的开放环境[5-6]。

(1) 时间上的开放。为学生随时都能进入实验室，我们自制了智能门锁管理系统，经过授权的校园卡才能进入实验室，同时也记录了学生进入的时间，这样大大减轻管理员的工作量。

(2) 空间上的开放。学生要在开放的实验室完成所有的任务，在这个空间里的安全就十分重要，我们安装监控系统，24 h记录现场的情况。

(3) 设施上的开放。对于专用设备是不能固定放在实验室，设计制作了电子存包柜，经过授权学生可以用自己的校园卡开起存包柜，方便学生在整个实验过程中的设备存放，同时也减轻了教师的管理。对于辅助设备主要是设计型、制作型等动手项目，在完成过程中所需的元件，建立了元件库，学生可以随时取用。

同时，我们建立基于Web的实验管理网站，主要功能有：实验室的预约、实验室的排课、实验室日常通告、留言、实验报告批改管理、课件管理等等，其他还有门锁管理系统、摄像监控系统，再加上实验教师的精心管理，所有的一切组成有机的实验室开放环境[7-9]，学生在这个环境里充分发挥创造力，实现自己的梦想。

经过几年的实践运转，学生反映极好，取得了一定的效果，但是还是存在一定的问题：由于空间有限，学生安排座位后，没有形成流动机制，最终成了部分学生自修的场所，开放效果不是最满意；所有的管理手段都是孤立的，没有形成有机的整体，同时没有利用学生自我管理的资源，造成日常管理上相对繁琐；所有的查询和查看都是事后回放，不能利用现代网络和智能终端实时管理开放实验室。基于存在的问题，我们引入“互联网+”思维，建设新的设备先进、资源共享、开放服务、安全绿色的实践教学平台，围绕平台在各个环节建立完整的管理模式。充分体现“以人为本，整合培养，求是创新，追求卓越” 的教学理念。

2 “互联网+”思维建设新实践环境

近几年，学校对实践环节越来越重视，加强实践教育环节的管理，重新高标准地建设本科生实践探究实验室，即建设新的绿色、自然、亲和的实践教育平台，引入“互联网+”的思维，新实验室的门控、监控、灯光、感应、温度、湿度等都联入物联网，手机或智能终端就可以通过互联网观察和控制实验室相关设施。

2.1 实践空间开放、自由亲和

利用实验室调整的机会，以“绿色、智能、亲和”的建设理念，全新装修开放实验室(见图1～5)，凡是进入实践开放平台的同学，都被这绿色温馨的环境所吸引，学生在开放的环境中愉快地工作学习，形成良性氛围，实践平台确确实实地为广大学生提供了优质的服务，使学生的学习由被动变为主动，包括查阅文献资料的能力、实践操作能力、学习能力、研究能力、创新能力等多方面能力得到了锻炼和加强，开阔了视野，完善了自己的知识结构，意志力也得到了磨炼。体现“谈笑有鸿儒 轻松出创意”的氛围。

2.2 实践环境的智能管理

为了更好管理开放的实践平台，引进“互联网+”的思维，采用“互联网+门禁”“互联网+监控”“互联网+物联网”等设施，为学生提供一个开放、安全、高效和有序的实践环境[10-11]。

“互联网+门禁”：学生通过授权的校园卡，在规定的时间窗内可自由进出实验室，系统同时记录学生进出时间。管理教师也可以通过互联网，利用手机或电脑远程控制门锁。

“互联网+监控”：全天24 h纪录现场情况，并设定报警条件，管理教师可随时通过互联网，利用手机或电脑查看实验室情况(见图6)。

图1 实验教学实验室

图2 实践创新开放实验室

图3 交流区(咖啡吧)

图4 交流区(茶吧)

图5 讨论区

图6 监控手机APP截图1

“互联网+物联网”：管理教师利用手机通过物联网感知实验室的温度、湿度和光照度，远程开启灯光，接收红外感应信号既可以来控制灯光的开启，也可以向手机发送提醒信号，来监测重要区域(见图7)。

图7 物联网手机APP截图2

“互联网+保管箱”：为了管理硬件设计所需的测试设备、工具和设计作品，设计安装了由保管箱组成的设备墙(见图8)，4个保管箱一组，分别存放信号源、示波器、直流电源和工具及作品(见图9)，学生通过校园卡取出设备到实验桌工作，使用结束后放回到保管箱，这样既可以保护设备的安全，又可以提高实验桌的利用率，可以使更多的学生受益。

图8 设备墙

图9 设备墙一组图

“互联网+二维码”：在软件上，建立基于Web的实验管理网站，除了日常的实验室预约和排课，利用二维码技术来链接课件、注意事项、实验手册和安全教育等等资源，学生通过手机扫码就可以得到各种资源。

2.3 实践环境的日常管理

建设有效的实践教学平台关键还是日常的管理模式，进入开放实验室的学生有各个年级，日常以学联的同学为主进行自我管理，不同层次的学生在工作的过程中，形成“传、帮、带”的好传统，对本科生创新能力、协作精神和团队意识的培养与提高起到了不可估量的作用。学生在实践过程中碰到的问题，有管理教师和专业教师进行现场指导，同时举办不定期的学术讲座，引导和激发学生的的积极性、主动性和创造性[12-18]。

为了学生设计和制作个性化作品，在开放空间内还设立加工区，主要设备有用于标定的高精度测试设备，激光雕刻机、小型机床、线路板加工设备、3D打印机等(见图11)，这些设备的使用需要工作人员在场情况下使用，确保使用安全。同时提供常用元件和工具。

图10 加工区

3 建设创客空间

加强实践教育环节的管理，最终的目的是全面培养学生的创新能力，在“大众创业，万众创新”的新形势下，要求扩大实践教学的范畴，服务于学生的创新创业团队，提升实践教学平台的水准，建设基于学校的创客空间(见图11)。

图11 创客空间大门、图标和题词

创客是一群酷爱科技、热衷实践的人群，他们以分享技术、交流思想为乐。他们善于挖掘新技术、鼓励创新与原型化，他们不单有想法，还有成型的作品，是“知行合一”的忠实实践者。他们注重在实践中学习新东西，并加以创造性的使用。创客空间是一个为创客们提供交流分享以及实现创意的平台。

同时，为了充分发挥创客空间的作用，建立与公司、企业的广泛合作，引入校外项目，聘用具有实际经验的校外技术人员，方便与社会接轨，为项目的产品化打下基础，同时也进一步加强了日常的管理和指导的力量，架起一个学生和导师沟通交流的桥梁。

4 创新实践新环境建设成效

经过几年的运作，学院的本科生广泛受益，国内外竞赛获佳绩，在全国大学生电子设计竞赛、ADI中国大学创新设计竞赛、NI LabVIEW全球学生创新设计大赛、全国虚拟仪器设计大赛、全国生物医学电子创新设计竞赛等各种学科竞赛中，取得众多的大奖。浙江大学-新加坡国立大学暑期联合课程(ZJU-NUS Joint Summer Course)、西澳大学3+2交流项目、创新创业团队和SRTP团队中的学生，通过在实践平台中学习和生活，收获丰硕的成果。

受益学生成为创业明星，传递了创新创业的正能量，目前在本科生创业的舞台上小有名气的创业团队，在读书期间完成的第一代脑意念产品就是在学院的实践平台上完成的，当时用3个多月完成了产品雏形，毕

业后放弃继续深造，创立杭州回车电子科技公司，主打以脑电采集技术为核心的脑控式可穿戴设备，成为学院学弟学妹们的榜样。

5 结 语

基于学院的培养目标，一直来我们不断探索和实践，建立了新的管理模式，构建以学生为主体、导师为主导，分层次、多模块、开放创新的实践教学体系。确保实践教学环节有效和高质量。经过几年努力，在学校各主管部门的支持下，建设一个设备先进、资源共享、开放服务、安全绿色的实践教学平台，同时围绕平台在时间上、空间上和设施上的完全开放，使学生在这个环境中充分发挥自己的想象力和主观能动性，来实现自己的梦想，为走向社会打下坚实的基础。

[1] 施国英，李天华，刘 林，等．本科实践教学管理模式的探索[J]．教育教学论坛, 2016(16)：48-49．

[2] 罗咏梅．基于新媒体和物联网的开放实验室管理新机制及管理系统设计[J]．实验室科学, 2016,19(1)：181-183．

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[4] 刘兴华，王方艳．以创新人才培养为核心的实验室开放模式探索[J]．实验技术与管理, 2016,33(1)：9-12．

[5] 刘美英，金永昌，左合君，等．建设开放实验室 培养学生的创新能力[J]．实验室研究与探索, 2015,34(12)：241-244．

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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

浙江省高等教育教学改革研究项目(jg2015001)

沈义民(1966-)，男，浙江杭州人，硕士，高级工程师，实验教学中心主任，主要研究方向：实验教学管理、科学仪器工程。

Tel.：0571-87951092,13805713789;E-mail：bme@zju.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2016)09-0158-04