基于CDIO的電氣工程及其自動化專業畢業設計改革探索

[摘 要]本文詳細介紹了畢業設計的完整教學流程，并結合CDIO工程教育實踐，對流程中的每一階段的重要工作與CDIO改革措施相結合，針對設計題目來源和學生選題工作，開題時文獻資料的收集積累及開題報告的撰寫，設計實施階段的注意事項及論文寫作思路，提供了詳細的指導，對工科專業的畢業設計者及指導者均有較強的參考價值。

[關鍵詞]畢業設計 CDIO 電氣工程及其自動化 改革

[中圖分類號] G642.477 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）24-0060-02

一、引言

畢業設計作為一次實驗性的教學環節，學生在專業教師或工程技術人員的指導下圍繞一個課題任務進行有計劃有步驟的學習、實踐、探索和開發的過程。其目的是培養學生獨立地綜合運用所學地理論基礎、專業知識和基本技能，提高分析和解決實際問題的能力。檢查學生能否融會貫通大學時期的所學及能否將其拓展和升華。同時，畢業設計的成果是檢驗學生能否合格畢業和能否獲得學位資格認證的標準。

本專業培養的學生應具有一定的獲取知識的能力，具備綜合運用知識解決實際工程問題的能力。能夠在供配電、電氣設備制造、電力電子及新能源與節能技術應用、智能電網等領域從事系統設計開發和系統運行、管理、維護等技術工作。

C（Conceive—構思）、D（Design—設計）、I（Implement—實施）、O（Operate—運行）。其改革愿景是為學生提供一種在實際系統和產品的構思—設計—實施—運行的背景環境下強調工程基礎的工程教育，使學生能夠掌握深厚的技術基礎知識，領導新產品和新系統的開發與運行；理解工程技術的研究與發展對社會的重要性和戰略影響。本專業在接近實際工程的環境下，以中小型電力系統和新能源系統項目為主要載體，培養學生獲取知識的能力、較強綜合運用知識解決實際工程問題的能力。本專業面向中低壓供配電技術和新能源及其應用領域，服務于地方經濟建設，培養從事電氣工程技術應用的生產工程師、服務工程師及少量設計工程師。因此，在畢業設計環節精心進行CDIO改革，是必要及可行的。

二、改革思路及配套方法

（一）課題來源及學生選題

根據題目來源可分為科研項目、自選題目、生產實踐和其它等類型；題目類型：設計開發、理論研究、科學實驗和其它。分為四個階段：選題、調研、設計和答辯，每個階段都有不同的任務和目標。

畢業設計課題首先應符合學生所學專業的培養目標，要體現可行性、實用性和創新性。而學生選擇題目時，應選擇與專業需求一致，難度和工作量適當。并且自己要感興趣，如果設計題目和就業方向相關則更好。除此之外，學生也可以自行構思設計題目，體現CDIO的構思C（Conceive）。指導教師則應把握好學生構思出的設計題目是否與專業相關，其難度和工作量是否合適。供配電和智能電網等領域的畢業設計選題，適用于CD或者CDI。電力電子及新能源與節能技術應用等方面則適用于CDI或者CDIO。

（二）開題工作

開題工作也是屬于CDIO的C（Conceive—構思）和D（Design—設計）。畢業設計開題是指學生從選擇課題到完成課題詳細設計調研報告（或開題報告）的階段。該階段約占四分之一的時間，是相對較辛苦和細致的階段，關系到設計能否最終成功。在選定畢業設計課題后，老師便將畢業設計任務書下達給相關學生，其中包含設計題目、設計內容、基本要求、設計條件及參考資料。而課題調研則就是圍繞設計任務書的要求盡可能地收集詳盡資料，從而對課題涉及的各方面有較深入的理解。具體的實現方式主要有：

1.參與課題相關的專題講座，學術報告，了解本課題的技術成分，前沿動態和發展趨勢。

2.充分利用網絡資源，搜索有價值的參考資料。

3.圖書館、院系資料室及書店查閱各類書籍和期刊。

4.在實驗室和生產中實地調查研究，多想多問。

通過對文獻資料進行仔細研讀及完成一定的實踐調查后，應該對如何完成設計有一定的見解了，由此提出兩到三種課題的解決方案，并詳細分析各個方案的優缺點和可行性。然后在教師的指導下將各方案進行定性分析和初步估算，針對設計條件確定出一個最佳的設計方案。在依據方案，擬定設計詳細的時間計劃表，體現每個階段的工作內容，需完成的任務，視需要可以具體安排到每周需完成的任務。因此，開題階段銜接了CDIO的構思與設計兩個階段，屬于承上啟下的階段。

（三）設計實施工作

開題報告審核通過后，進入到畢業設計實施階段，其屬于CDIO的D（Design—設計）、I（Implement—實施）、O（Operate—運行）。首先可以按照課題的難度將設計內容分解成系列任務模塊。如果遇到技術困難，要客觀分析，積極尋找原因，并尋找合適的解決方法。該階段的D（Design—設計）可包括原理圖設計、PCB設計或者供配電方案設計；I（Implement—實施）可包括元器件購買、焊接，調試或者供配電系統圖繪制、預算表擬制。O（Operate—運行）則是軟硬件聯調后通過后的整機運行，供配電方案設計則不包含運行這一步。

如果在設計中遇到之前無法預見的困難，在征求導師的意見后，可考慮適當調整設計內容。調整內容不是降低難度，而是尋找另外一種新的替代途徑。但要把握好調整的分寸，應保證總體格局盡量不變。這一點關系到設計最終能否順利完成。

設計階段非常重要的一點就是指導老師需每周定時對每個學生的工作進度進行監督和指導，做好過程管理。

（四）畢業論文撰寫工作

完成整體設計并調試通過后，緊接的一項重要的工作就是畢業論文的撰寫了。畢業論文一般有以下組成部分：中英文摘要、關鍵詞、前言、正文、結論、致謝、參考文獻、附錄。

1.中文摘要的內容則應闡述設計研究的前提、目的和任務，使用的理論、算法、材料和設備，實驗研究的數據和由此推出的結論及該結論對今后的課題研究有何啟發。寫作時應該保持客觀性，簡潔性。英文摘要則要求盡量何中文摘要相對應，無語發錯誤。

2.關鍵詞是應采用能覆蓋畢業設計（論文）主要內容的通用技術詞條，選為3～6個較為合適。

3.前言是在概要介紹本領域國內外前人研究成果狀況的基礎上，提出尚待解決的問題，從而引出畢業設計（論文）的研究目的、理論依據和實驗基礎。主要回答為什么研究。文字簡練，直入主題，避免將前言寫成綜述。

4.論文的正文部分是核心部分，所占篇幅也最長。設計的研究成果都應體現在該部分，一般包括下面幾個方面：任務和目標；總體方案設計；各部分的設計和實現，比如：硬件、軟件設計和調試。正文要求結構清晰嚴謹，內容翔實準確。

5.結論是對整個設計的一個總結，是經過推理、判斷、歸納等邏輯分析后得到的綜合觀點，包含設計的創新點所在，也可以提出進一步完善的意見或建議。

6.其余部分可按照論文的格式模版如實進行編寫。

三、考核辦法及改革成效

畢業設計的考核辦法，總結起來就是：重視中期檢查關，嚴守畢業答辯關。這個準則也體現了CDIO中對于過程的有效管理。中期檢查對進度超前的學生，是一種認可和鼓勵，對進度滯后的學生，則是一種督促和鞭策。對設計者而言，畢業答辯是一種有組織、有計劃、有鑒定的正規的審查畢業設計（論文）的重要形式。畢業答辯，是完成了CDI后，最后在老師評審面前進行O（Operate—運行）的演示。作為指導老師，應在答辯前，對學生進行指導，指導其做好答辯前的準備工作。

筆者緊跟本校的CDIO教育改革步伐，在2008年本校推行CDIO改革后，對于指導的幾屆畢業設計，嚴格過程管理。所帶學生均取得較好的設計成績，每一屆沒有不及格學生，學生畢業設計成績優良率占所帶學生比例的70%以上。并且將每一屆所帶的優秀畢業設計學生召集起來，與低年級學生的相關CDIO工程實踐項目進行專門的技術交流及指導。并從CDIO工程實踐項目的小組成員中，鼓勵學生發揮創造力，對將來的畢業設計進行方向思考，凝練出一個好的設計題目。最終使得好的構思能有創新性和傳承性。

四、結論

畢業設計作為高等學校本科教育人才培養計劃中的重要組成部分，是本科教學過程中最后一個重要的教學環節，是人才培養質量的重要體現。本文通過對畢業設計的流程進行梳理，結合CDIO的理念，對培養學生如何用工程的觀點正確對待畢業設計工作的各個環節，并順利開展工程實踐工作，都有一定的參考價值。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 成都信息工程學院電氣工程及其自動化2010版培養方案[Z].2010.

[2] 顧佩華，沈民奮，陸小華，譯.重新認識工程教育——國際CDIO培養模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3] 康萬新.畢業設計指導及案例剖析-應用電子技術方向[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4] 陳躍.電氣工程專業畢業設計指南-電力系統分冊（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] 李成志.大學生如何寫畢業論文[M].北京：華齡出版社，2003.

[責任編輯：左 蕓]