基于CDIO模式的工矿信息化课程实践教学方法探究
蔡亚永，方霞，赵德群
（新疆工程学院信息工程学院，新疆 乌鲁木齐）
摘 要： 本课题基于CDIO教育理念，教师根据工矿信息化行业具体需求，引导学生建立从项目研发到项目实际运行的思路，以项目依托，通过完成项目解决整个项目周期的理论知识需求，从而达到综合实践的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。培养学生主动按照实际任务需求进行系统性实践练习，同时培养知识和需求之间有机联系的思路意识。
关键词： 信息化课程；CDIO模式；实践教学
理论教学和实践教学是人才培养的两个重要环节，二者相辅相成，缺一不可，不仅在内容和功能上相互补充和融合，在时间上也相互协调，相互衔接。对于面向工矿信息化行业的学生来说，实践教学是重要的教学环节，是学生动手能力、岗位适应能力、理论知识运用能力和科学研究能力的综合训练过程，是提高专业人才创新能力和专业素质的关键途径和手段。
本课题研究的意义在于探索依托行业人才培养的“两化融合、学做一体”模式，改变实践教学环节长久以来的附属地位，以强化培养学生综合应用和解决实际问题的能力为中心，用实践引领理论，需要什么学习什么，为工程人才培养提供有力的支撑[1]。
一 背景及现状分析
近年来，实践教学逐渐被教育界所重视，尤其对于正在转型为应用型本科院校来说，实践教学的比例和条件已经成为评价和考核一个学校的重要指标。实践教学的出现和发展已经让很多院校在思索新的办学模式，例如企业带、前校后厂、加大实习时间等新的思路不断出现，这些思考并不是没有道理的，这些名词或手段的出现是应趋势的发展而产生的。
目前，我国教育系统提出了“职教20条”，普通本科高校向应用型转变、双师队伍建设、1+X证书制度、特高计划、多元办学格局等，总的发展理念就是要创新创业的职业教育，要让学生走出校门就能胜任工作岗位。面对应用型本科院校教育模式转型的关键阶段，许多教改实验也都如火如荼的开展了，这不仅推动了教育实践模式的多样化发展，而且促进了教育理论的丰富与完善，为全面提升高等教育质量与水平做出了重要贡献。不过根据目前的调研发现，当前改革的方式多是理论单纯变身实践，再或者是集中单科单项进行实验介绍，还有许多是独立分散实验，甚至生搬硬套实验，缺乏来自企业需求的项目，更缺少宏观上的系统研究，尤其对教改实践与行业专业发展、就业的互动关系的探讨。这既不利于全面深刻地理解教改实践的作用，也对于推动高等教育改革与发展的全面深化来说缺乏方向、动力[2]。
二 实践教学改革实施方案
本次实践教学从知识体系、整个教学环节、教学目标全方位进行改革探索。不仅要让学生会用实验设备，还要求学生能够根据需求去分析如何实现，更重要的是要让学生能够自己去探索知识、发现知识,具有自我教育的能力和解决问题的能力，打破传统单门课程授课，建立课程间的联系，甚至根据应用行业的需求柔和多门课程于一体来完成具体的项目，就是改革的第一要务，从而能让学生在综合的环境中不断尝试、不断试错和修正错误，在整个过程中进行知识的探索。本项目例举《工矿信息化》这门专业课程，针对行业应用进行实践改革[3]。
（一） 教材内容
本项目中利用实验设备来完成实践环节，比如我系工矿信息化实验室配备的“煤矿安全监控系统”，“井下无线通信系统及人员定位系统”，该系统将工矿企业常见的功能全部包含，教师授课时学生组成小组，边听边对照实物构思，设计、实现、运行。具体工矿企业1：1的实物设备实践训练，具有很大的学习优势：①需要学习者自行设计系统，极大的加强了多门课程的融会贯通，开拓了学生自由发挥的空间，培养了学生的创造力与创新意识，非常符合工程技术开发人员需要掌握的技术能力；② 1:1的实物比试验箱这些真实，有助于学生对于知识的理解；③直接接触实际产品，有助于今后就业直接上手；
最后，随着知识体系的融合，知识点的交汇加深，实验的复杂度逐渐上升也更加综合，所需跨学科知识逐渐增多。这样由简入繁，使学生在学习过程中培养工程实践能力，获得并积累系统设计开发的经验，最终使学生通过学习能够综合运用多门学科知识，设计出具有实际工程价值的实践项目，全面掌握工程应用的设计过程[4]。
整个授课过程全程在实验室进行。首先讲授知识点，针对具体设备讲解知识点；其次提出一个具体的实践场景，设置门槛问题，要求学生自主查找解决问题；将关键知识与学生自主学习的知识运用在载体中，设计解决方案；搭建硬件实现；调试、运行。学生在此基础上，建立系统平台、运行程序、调试设备，实现系统设计、验证结果、排除故障、思考问题。随着实验难度逐步增大，学生好奇心更强，不断尝试完成新挑战，在这一过程中由被动接受知识变为主动探索解决问题，同时还达到了灵活掌握编程语言的目的。
后来再约会，杨力生几次向李秀花提出要娶她，李秀花每每只是推脱，说这事等以后再说。杨力生无奈，只好耐心等待时机。
（二） 教学过程
《计算机控制系统》作为工矿信息化就业方向学生的基础课，学生在学习后学会了基本计算机控制原理，能进行简单的控制系统分析，会处理控制模块；《工业现场工艺流程》、《安全生产监控系统》和《人员定位及无线通信系统》作为三门专业基础课程广泛的在大多工科专业教学，学生学习后了解了工业现场的工艺流程，能基本掌握现场监控、通信及定位等控制系统、能针对不同的工业现场工业流程做出不同的控制对策。然而在传统的教学模式下，无法做到将所学知识及时、综合系统的运用，没有在相关专业领域的工程实践中实现知识运用和能力培养，改革后的课程体系将这四门课程合四为一，基本解决了该问题，使学生所学知识能够运用在实际系统开发中。
2.承继古代文史中军事思维的辩证唯物主义历史观。《孙子兵法》作为中国最古老而又最具有生命力的军事理论著作，总结了中国古代战争的经验，揭示了许多具有普遍意义的战争规律，具有朴素的唯物论和辩证法思想，被历代军事家奉为经典。毛泽东作为伟大的军事家和军事统帅，他与《孙子兵法》有着不解之缘是再自然不过的。毛泽东不仅从这部中国古代第一部全面而系统的兵书里学习到了丰富的军事理论素养，而且也获取了大量的唯物辩证法和历史唯物主义的养料。
职工之家是医院广大职工交流活动的重要平台，是医院文化建设的重要阵地。建设职工之家能让职工从中感受到温暖、感到归属、感到责任。我院在职工之家下设护士之家、男护士之家、人文关怀小组和兴趣活动小组。各小组分布广且覆盖面全，活动形式多样。可以从不同层面了解护理人员心理所想、压力表现和具体的需求，再根据需求采取不同的形式来缓解护理人员的心理压力。
（三） 教学形式
工矿信息化系统是在自动化工矿产品实际开发过程中，融合了多门不同学科的课程，将这些知识综合运用至关重要。单纯学习计算机控制、安全生产监控或无线通信和人员定位的理论知识开发实际产品是不够的，在新的教学过程中特别加强了多学科课程的结合运用，使学生在校期间就能学会用实际产品的开发模式去设计、实现和运作系统，培养学生运用工程技术思维的能力，拉近课堂与实际工作的距离。
（四） 考核方法
引入综合考核法，加入实践考核。课程采取“实践考核”+“答辩考核”+“期末考核”=“总评”的方式。
本研究数据均采用SPSS18.0软件进行统计学分析，数据描述采用（±s）或%表示，计数资料采用χ2检验，计量资料采用t检验，P＜0.05，差异具有统计学意义。
传统的期末试卷考试理论性强，学生死记硬背就能过关，更无法考核学生的综合能力，所以不适合作为课改后单片机课程的考核方式。为了强调学习过程的重要性，使学生有学习的紧迫感，也为了能够综合考核学生的学习效果，设计了以下过程化考核方式。
每几个大的教学模块讲授完毕后进行“实践考核”，考核将围绕前一阶段的内容要求掌握的能力来设计考核题目。比如学生学习无线通信网内容后，引导学生构思在某个工业场景（以煤矿为例），设计一个完整的矿井无线通信系统，然后用具体的实验设备（矿井上正在实际使用的企业级设备）进行搭建，最后实现硬件系统后，进行软件调试、运行。整个过程中有详细的评估量表和打分机制，让学生每一步都有相应的考核标准。学生需通过实践考核才有资格参加“答辩考核”。“期末考核”是对整个学期所学知识做了一个理论梳理，“总评”则将整个学期所学内容进行综合测试。并将学生自主学习情况、创新活动及表现、学习过程情况等纳入考核评价体系，建立以能力考核为重点，以过程考核为主，注重实际效果的课程考核评价体系[5]。
三 结语
本课题在CDIO教育理念支持下，为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统CDIO背景下工程教育。学习内容四合一，实现了有限门课程集成最大信息量，满足当前“两化融合、学做一体”的信息发展方向；教学方式打破传统的理论教学和实践教学分时分段授课，教学过程全程在实验室进行，边教边学，寓学于教，采用教、学、做一体化教学模式，通过试验，在实际应用中取得了良好的效果。
参考文献
[1] 宋晴.CDIO模式下的测控专业建设与实践[J].教育现代化,2019,6(47):73-74.
[2] 林燕卿.CDIO模式在应用型民办高校“建筑材料”课程改革中的应用[J].福建建材,2019(05):115-116.
[3] 邓军.信息化测绘背景下土木工程测量课程实践教学改革探究[J].西部素质教育,2019,5(01):222+226.
[4] 孙芊芊,韩洪泽.信息化背景下工业设计专业课程实践教学探索[J].包头职业技术学院学报,2018,19(03):66-69.
[5] 燕峰.高职数控车床编程与加工课程信息化教学实践[J].教育现代化,2018,5(36):200-201+213.
本文引用格式： 蔡亚永,方霞,赵德群.基于CDIO模式的工矿信息化课程实践教学方法探究[J].教育现代化,2019,6(73):283-284.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.73.134
基金项目： 本文系新疆维吾尔自治区高等学校本科教育教学改革研究项目““新工科”背景下通信工程专业实践教学体系改革与研究”（项目编号：2019JG003）；新疆工程学院校级教改项目“基于CDIO模式的工矿信息化课程实践教学改革”（项目编号：2018gcxyjg15）
作者简介： 蔡亚永（1983-），女，汉族，陕西宝鸡人，硕士研究生，讲师，研究方向：通信、物联网、人工智能等领域。
标签：信息化课程论文; CDIO模式论文; 实践教学论文; 新疆工程学院信息工程学院论文;