CDIO工程教育理念在電氣工程專業課程教學中的應用

范莉

摘 要： 本文以《高電壓技術》課程教學為例，探討了基于CDIO的工程教育理念、專業課教學方法改革。將CDIO工程教育理念應用于電氣工程及其自動化專業的教學過程中，有助于培養學生工程實踐素養、團隊合作精神、獨立思考、創新和動手能力，實踐證明，教學效果良好。

關鍵詞： CDIO 高電壓技術 專業課教學

1.引言

CDIO工程教育理念[1][2]自20世紀初提出以來，得到了全球五大洲25個國家[3][4]教育專家的肯定，目前CDIO國際合作組織已有近百所院校成員。十幾年來，其成員致力于在教育教學過程中，貫徹CDIO的全過程為載體培養學生工程能力的教育理念，從而提高學生的工程實踐能力，提升教育教學水平，培養滿足社會需求的應用型工程人員。

筆者在2014年申報了江西省教改課題：《基于CDIO的〈電路〉課程教學改革與實踐》。經過兩年的研究實踐，取得了一定的成績，并在2016年嘗試將此教學實踐經驗推廣到電氣工程專業課程——《高電壓技術》的教學實踐中。經過一個教學周期的教學實踐嘗試，證明針對以應用型本科人才培養為目標的二本院校，CDIO工程教育方式有很高的推廣價值。

2.改革前我校《高電壓技術》的教學方式

《高電壓技術》課程是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業課，具有理論性強、實踐性強的特點，受學時限制（以南昌工程學院電氣及其自動化專業為例，本課程理論學時為48學時），在過去的教學中，該課程的教學主要采用“以教師課堂講授為主、學生課后作業為輔”的教學方式。一個學期下來，學生能夠按教學大綱的要求掌握高電壓技術的基礎知識，但是對于這些知識可以用以解釋、解決高電壓技術領域的哪些問題，如何運用這些知識，部分學生掌握的還是不很好。將理論知識靈活地運用到實踐中，解決工程實踐問題是應用型本科院校的培養目標，也是CDIO工程教育理念的核心。

3.將CDIO工程教育理念貫徹到《高電壓技術》課程授課過程中的實踐

針對以往《高電壓技術》課程課堂教學中存在的弊端，借著《電路》課程教學改革實踐的契機，筆者將CDIO工程教育理念引入《高電壓技術》課程教學中。經過一個學期的嘗試，取得一定的成績。

（1）布置案例作業，引導學生做好預習工作。

《高電壓技術》課程內容多，課時相對較少，在新的教學理念的指導下，課前布置一些較容易的案例作業要求學生完成。學生在完成該作業的過程中，必須首先預習下一課的內容。同時，由于采用案例導入的形式，學生的學習興趣較高，預習效果較好。如在講授“提高氣體間隙擊穿電壓的方法”[5]內容之前，布置預習案例：試分別說明壓縮空氣斷路器、真空斷路器和SF6斷路器滅弧機理有何不同。要做好這個作業，就要了解提高擊穿電壓的方法，既需要復習前面課程中巴申定律的內容，又要將該理論與工程實踐聯系起來。在這個過程當中，就對馬上要講授的內容進行了很好的預習，在課堂講授的時候，只需要做必要的總結歸納即可。

（2）通過課堂案例練習，深入理解課堂知識，鍛煉團隊合作能力。

《高電壓技術》課程具有理論性強、實踐性強的特點，其學習的最終目的是將理論知識運用到工程實踐中。對于一些比較煩瑣的計算分析，通過案例練習來理順設計步驟，往往可以起到事半功倍的效果。如在講授“多根避雷針聯合保護的保護范圍的確定”[5]的內容時，在講授了多針聯合保護范圍的確定方法和步驟后，隨即布置一個課堂練習：要求對某變電站高7米，長20米，寬5米的控制室采用兩根避雷針聯合保護，試確定避雷針的高度。這個課堂練習分小組進行，利用學生課堂座位隨機分組，在二十分鐘左右時間內學生進行分工，確定設計步驟、所需要用到的公式、查找的圖表等，最后確定避雷針的針高和安裝位置，并做出保護范圍圖。通過這個課堂練習，可以達到幾個目的：第一，及時鞏固課堂上的理論知識。公式和方法的記憶是枯燥的，只有在運用中才能理解并真正掌握理論知識。第二，以小組為單位完成練習，鍛煉了學生的團隊合作能力。課堂上時間很短，在這個較短的時間內要完成一個較大的作業，團隊合作起了非常重要的作用，這也是CDIO工程教育理念中“團隊交流能力和在企業和社會環境下的構思-設計-實施-運行能力”[1]的體現。第三，活躍課堂氣氛，改變過去課堂教學填鴨式的教學方式，讓學生真正主動參與到課堂教學中。

（3）通過課后案例設計，鞏固課堂知識。

在教學設計中，有針對性地布置幾個案例設計大作業，同樣要求學生分組完成，在提交作業時按組提交，并附上詳細的分工及完成情況說明。如在學完了“雷電過電壓及其保護”[5]章節內容后，要求學生完成一項作業：給定某110kV變電站主接線圖，請對該變電站進行防雷保護初步設計，要求確定避雷針的根數及安裝位置，確定避雷器的臺數及安裝位置，并進行選型。通過大作業的練習，進一步鞏固課堂所學的知識，掌握相關工程設計的思路、步驟及方法，并為后續的課程設計、畢業設計打下基礎。

4.結語

經過近三年的研究實踐，CDIO工程教育理念非常適合應用于電氣工程及其自動化專業的教學過程。在這種教育理念的指導下，教師的教學過程更為生動，學生學習積極性更高，有利于后續實踐教學環節的進行，對課程設計、綜合課程設計和畢業設計的開展有很好的促進作用，并對畢業后將要從事的工作有了初步的認識和理解。

參考文獻：

[1]王剛，常小勇.KSR-CDIO工程教育模式的改革與實踐.中國高等教育評估，2011（1）.

[2]顧佩華，沈民奮等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養模式探索.高等工程教育研究，2008（1）.

[3]王天寶，陳衛東.基于CDIO的創新型工程人才培養模式研究與實踐——成都信息工程學院的工程教育改革實踐.高等工程教育研究，2010（1）.

[4]周悅，張穎等.基于CDIO理念的電路課程教學改革與實踐.高等建筑教育，2013（2）.

[5]常美生，張小蘭.高電壓技術.北京：高等教育出版社，2006.