電氣工程及其自動化專業（電力系統方向）實踐性教學的改革與實踐

【摘 要】本文根據目前工科院校中實踐性教學環節的現狀，并結合中原工學院電子信息學院基于CDIO工程教育理念的改革思路，將CDIO教育理念融入實踐性課程設置和教學過程中，針對電力系統方向的實踐環節中課程實驗、課程設計和畢業設計的指導思想、教學模式、設計內容和實施過程的改革與實踐做出總結，希望對應用型本科學生的工程實踐能力和創新思維的培養能起到一定的指導作用。

【關鍵詞】電力系統 實踐性教學 CDIO 改革與實踐

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）22-0078-02

一 引言

工科院校的實踐性教學一般分為：課程實驗、課程設計、實習環節和畢業設計。在這些教學環節中，“重知識、輕能力，重學術、輕應用，重說理、輕實效”是工科教學存在的普遍問題?；谶@種現狀，我院以體現當今工程教育中先進教育理念CDIO模式為指導思想，對整個學院人才培養模式作了較為深入的改革和探索。本文結合我院人才培養模式的改革背景，將CDIO教育理念融入實踐性課程設置和教學過程中，針對電力系統方向的實踐環節中課程實驗、課程設計和畢業設計的指導思想、教學模式、設計內容和實施過程做出總結，希望對應用型本科學生的工程實踐能力和創新思維的培養能起到一定的指導作用。

二 我院電力系統方向設置的背景與定位

1.電力系統方向設置的背景

我院從2005年開始實行“按電氣信息類大類招生，兩年后按學生的興趣和需要分專業”的“2+2+x”教學改革。即兩年基礎課學習，兩年專業平臺課學習，“x”就是同一專業的學生到專業平臺課學習完成后，根據自己的專業興趣和目前的社會需求選報專業方向，選修一組某專業方向的限選課程和該方向的選修課程，并進入該方向為期一年的畢業設計過程，以達到學以致用，學有所長。我院電氣工程及其自動化專業在這項大的人才培養模式改革的背景下形成了“電機設計”、“電機控制”、“建筑電氣”和“電力系統”幾個專業方向。進入專業方向后，實踐性教學環節的安排除了課程實驗外，主要有：為期3周的方向課程設計，為期2周的畢業實習和為期1年的畢業設計。

2.電力系統方向人才培養目標定位

電氣工程及其自動化專業電力系統方向人才培養的目標定位是：培養能從事電力系統運行、設計、試驗、控制和計算機應用等領域工作的高級應用型工程技術人才。畢業生可在電力系統、發電廠、供電企業、電力工程設計單位、電力設備及電力自動化設備開發單位及用電單位等較寬范圍內就業。

三 基于CDIO工程教育模式的實踐性教學環節的改革與實踐

1.CDIO工程教育模式概述

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）四個英文單詞的縮寫，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育的理念是充分利用大學學科齊全、學習資源豐富的條件，以盡可能接近工程實際，涉及技術、經濟、企業和社會的團隊綜合設計項目為主要載體，結合專業核心課程的教學，使學生能得到全面的訓練和提高。

2.基于CDIO工程教育理念的“板塊式”課程實驗設置

我院基于CDIO工程教育理念的“做中學”和“基于項目教育和學習”的思想，改革以往課程實驗以課程為主題，以知識點為核心，專業內各課程間條塊分割，沒有整體優化和統一的培養目標的缺點，提出課程實驗的“板塊化”設置。板塊化實驗項目的設置以專業核心課程和相應的選修課程之間知識點的相互聯系為原則，強調基于項目的實驗構思、設計、實現、運作。讓課程實驗真正起到“親身經歷與感受”的作用。

基于以上原則，我院把教學實驗設計成若干個具體的實際工程系統，每個工程系統由3級項目組成：1級項目為工程要求，提出總的培養目標和要培養的工程實訓能力；2級項目為進一步劃分的工程各子系統的設計與分析；3級項目

才是具體的實驗內容和試驗科目。如我院設置變電站設計與保護大板塊的實驗課程，將電力系統分析、發電廠電氣主系統、電力系統繼電保護、計算機仿真、電力系統規劃、高電壓技術等課程融合成為一個大板塊的實驗課程，這些課程都具有很強的內在聯系，即以發電廠電氣主接線方案為平臺，依托短路計算和潮流計算來實現電力系統中設備選擇與運行、保護的整定與實施、能量的變換和傳遞、系統的控制運行及其動態過程仿真分析等環節。學生通過這一個大板塊理論和實驗課程的學習，其工程實踐能力的培養在機制上就更加靈活，學生的實驗課程安排就不再受到理論課程的教學學時數的局限和理論課程教學前后次序的束縛，學生在學習理論課程的細節之前，就能樹立電力系統整體知識的要點和宏觀概念。在教學時間上也能夠得到有效的保障，如學生通過開放性實驗室的運行，可以獲得遠遠超過課內實驗學時的工程操作的訓練時間，通過自主性、綜合性、設計性、創新性實驗內容的設置，在學習效率和質量上能得到進一步的提高。

3.基于CDIO模式的課程設計的設置

從電力系統方向培養目標和基本要求中，可以看出：（1）課程設計是本方向主要實踐環節，傳統的課程設計一般是按照各主干課分別設置的，鑒于上述我校的專業設置背景，不可能有這么多的學時。（2）課程設計以發電廠、變電所設計和運行控制為主?；诖耍倚Ｔ谡n程設計的模式上作了一些改革，即在完成全部課程后，進行為期3周的電力系統方向課程設計。我校選定電力系統分析、發電廠電氣主系統和電力系統繼電保護三門課程作為方向必修課程，選定高電壓技術、電力系統綜合自動化、電力系統規劃和電力系統運行和控制作為方向選修課程。按照人才培養模式的要求、知識體系的要求和時間的限制，把課程設計內容定為以發電廠、變電所設計為主線，貫穿所有課程的內容，完成一個完整的項目設計過程。

基于CDIO工程教育思想，把課程設計分解為一個具有三級項目的工程。項目設計的核心思想是鼓勵學生進行主動學習和綜合學習，開展學術研討活動，推動學生學習系統構建、模型分析、算法比較、仿真開發、科學結論分析等技能。在課程設計項目中，教師只起引導作用，通過專題講座、技術研討、方案研究等形式啟發學生的創新思維。通過CDIO模式下的課程設計，學生對于所選研究對象進行系統模型分析計算，可以培養學生用數學邏輯方法準確描述電力系統拓撲結構、反映系統行為的參數體系、系統行為的能力。項目內容可以完全跳出學生個體能力的差異，不同水平的學生可以選擇不同復雜程度且適合自己的設計方案，按照要求完成各個環節設計任務，同樣能起到能力鍛煉和鞏固知識的作用。另外，優秀的選題和成果可以用于替代今后教案中陳舊老套的實例，為更新教學素材作充分的積累。

4.基于CDIO模式的“產、學、研”相結合的畢業設計過程改革

CDIO工程教育思想是讓學生以主動、實踐和課程之間有機聯系的方式學習工程技術。教學過程中加強與社會各行各業特別是專業技術行業的聯系，這也是當前高等教育改革與發展的趨勢之一。我院基于CDIO工程教育思想，實施按“產、學、研”相結合的模式來組織和管理為期一年的畢業設計（包括畢業實習）的教學過程。

我院按照以下三個環節來管理畢業設計過程：首先，建立嚴格的設計課題審批制度。指導老師按要求填寫畢業設計選題審批表，包括課題來源、設計內容、技術要求、學生人數等。審批表先后通過課程組和學院組織的專家組審核合格后方可作為畢業設計題目；如果學生到生產單位或實踐性教學基地去做畢業設計，須事先提出書面申請，還必須按教學要求選題和選派指導教師，將課題內容摘要、主要指標、文獻資料和校外指導老師的姓名、學歷、職稱等以及單位提供的軟硬件條件以正規格式報送學院，經過審查后方準前往，并同時指定校內指導教師做教學指導。其次，進行定期的檢查匯報。為確保畢業設計的質量和進度，要求學生定期向專業課程組匯報畢業設計情況，我院的畢業設計質量監控體系設計了四個環節，即開題、中期檢查、畢業設計課題驗收、畢業設計答辯。這也是整個畢業設計質量監控體系的四個觀察點。其中開題要檢查的重點是檢查文獻閱讀與利用的情況、總體方案的設計內容；中期主要檢查總體方案中采用到的核心技術的試驗情況；課題驗收主要檢查學生所設計的系統運行情況，數據分析與結果如何，是否完成畢業設計任務；答辯主要考查學生的畢業設計論文、學生的語言表達能力。最后把好答辯與綜合評分關。學生的畢業設計成績應由綜合評分來確定，包括工作表現、能力和素質等方面的平時考查成績、畢業設計成果的驗收成績、論文成績及答辯成績。無論是在單位還是在學校答辯，都要求綜合考慮上述幾項成績，以確保畢業設計的質量。

四 結束語

從2005年開始，我院開始實施基于CDIO的實踐性教學環節的改革措施，通過這幾年的實施，取得了良好的效果。我院根據社會和企業的急需技術，有針對性地安排實踐性教學，培養學生的一技之長與工程實踐能力；堅持這個方針，我院培養的學生在激烈的人才市場競爭環境中，具有了自己的獨特優勢和生存空間，提高了學生的就業競爭力。同時，我院與企業聯合加強實踐性教學環節，在企業建立了長期穩定的實踐性教學基地，也彌補了學校實驗設備不足帶來的不便。因此，可以認為，這種教學模式的改革無論是對于學生，還是對于教師、學校乃至社會都是有利的。

參考文獻

[1]畢睿華、劉海濤、李軍.基于CDIO模式下電力系統分析課程教學的探討[J].南京工程學院學報（社會科學版），2009（9）：65～68

[2]張慧平、戴波、劉娜等.基于CDIO教育理念的自動化課程的改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2009（Z31）：138～141

[3]霍俊儀、萬東梅、靳會超.基于CEC-CDIO模式電氣自動化技術專業課程體系構建與實施[J].職業與教育，2009（26）：20～22

[4]肖俊明、王東云、劉麗萍等.提高本科專業畢業設計質量的探索與實踐[J].中國電力教育，2009（11）：45～47

[5]王東云、肖俊明.電氣信息類應用型人才培養實驗課程體系改革探索[J].長春理工大學學報（高教版），2009（4）：132～134

〔責任編輯：范可〕