基于OBE一CDI0理念的電力系統分析課程混合式教學改革與實踐

文章編號：1671-489X（2025）14-0045-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.045

0 引言

自2017年教育部推進新工科建設以來，各高校紛紛響應，積極探索教育改革新路徑，實現了從新工科1.0到2.0的轉變，強化了工程教育的辦學目標，提出了對高級工程人才的知識結構、價值能力、情感目標的新要求。在未來勝任工作的同時，學生還應具備終身學習、行業責任感、家國情懷以及推動工業進步必備的品格和價值觀[]。

對課程進行教學改革，是實現新工科要求的重要途徑之一[2]。電力系統分析是面向電氣工程及其自動化專業的核心課程，通過對該課程的學習主要，學生應系統掌握電力系統穩態、暫態的基本概念，系統建模仿真及分析方法，培養解決復雜電力系統及相關領域內實際電力工程問題的能力，具備電力從業人員應有的職業道德感和責任感。電力系統分析涉及較多的公式和計算，且與高等數學、電機學、電磁場等課程緊密相關。學生雖然具備一定的獨立自主學習能力，但是由于對知識的掌握不夠系統全面，因此，在學習時難免會出現只注重理論學習而忽視實際工程實踐的情況。且在學習過程中，部分學生會只注重知識的基礎部分，忽視對高階知識的挖掘和研究，從而影響學習效果。隨著高校工程教育認證工作的推進，電氣專業人才培養目標也應該隨著電力企業的人才需求進行動態調整和優化[3]，改變傳統的教學模式和理念，著重提高學生的動手實踐能力、創新思維能力和探究學習能力。這就很有必要對電力系統分析課程進行教學改革，基于OBE—CDIO理念的電力系統分析課程混合式教學改革與實踐應運而生。

1電力系統分析課程教學現狀

電力系統分析是電氣類專業中非常重要的一門專業核心課，通過該課程的教學可以為后續電力系統繼電保護、電力系統自動化等課程打下堅實的理論基礎。經過近五年的教學實施和不斷改革，該課程依然存在以下問題。

1. 1 理論教學現狀

周口師范學院電力系統分析課程于2018年開設，開設時間較短，對課程的建設仍然處于初期探索階段。由于教學內容理論性過強，需要電路、電機學、電磁場、高等數學、線性代數等多門先導課程作為支撐，電力系統分析課程目前依然采用傳統的以教師為主、學生為輔的教學方式，導致學生參與度不高、教學推進困難，教學效果不理想，亟待改變教學模式和理念，以教學創新去迎合知識信息爆炸帶來的學生接受知識方式的改變。

1.2 實踐教學現狀

由于受到實驗設備、實驗經費、師資力量和電力行業特殊性等條件的限制，電力系統分析課程的實踐教學環節相對比較單一，與實際電力行業所需的實踐技能相差較遠；且實驗以驗證性實驗為主，綜合性、創新性實驗相對較少，難以實現高階性實踐技能培養目標。另外，目前的實驗成績部分依然以實驗報告完成度作為主要參考目標，不能充分體現對學生知識、能力和素質的多元化考核評價過程。

2基于OBE—CDI0理念的電力系統分析課程混合式教學改革策略

基于OBE一CDIO理念4的混合式教學改革總體策略以電氣行業人才需求為整體導向，以教學改革模式為支撐，驅動課程培養目標的達成。本文從工程教育自標著手，堅持以教師主導、學生主體的雙向教學模式為支架，建立多元化評價反饋機制，形成電力系統分析課程的整體改革思路，具體見圖1。

2.1教學理念與改革路徑

OBE（OutcomeBasedEducation）理念即成果導向教育理念，自在美國和澳大利亞等國家成功應用后，目前已被運用到全世界的工程教育改革中。該理念突破傳統的教育理念，提出教學活動應以學生為中心，要求教師以學生未來工作崗位上的知識目標和能力目標為出發點，制定合理的教學目標、教學需求、教學活動、教學評價和教學改進策略，并通過在教學中的反向設計達到預期的目標，從而更好地滿足企業對高素質工程應用人才的需求。

CDIO（Conceive—Design—Implement—Op -erate）工程教育模式指的是教育者應以學生的基本能力為出發點，為學生設計“概念一方案一設計一實施一操作一總結一反思”一體化的工程背景下的教育模式。該模式打破傳統教育模式，利用成果和項目驅動人才培養體系，著重培養學生的工程應用和工程實踐能力，有效提高學生的理論知識、工作技能、團隊合作和工程應用等能力，使得學生能夠更好地適應未來的工作崗位需求，形成重視理論、強化實踐、力求創新的三位一體的人才培養模式。

通過將OBE理念和CDIO工程教育模式有機融合，能夠培養符合行業需求的高級工程人才。本文從電力系統分析需求的電力系統設計、電力系統生產、電力系統施工三個工程應用出發，結合OBE理念確定的設計、生產、施工一體化教學目標，通過反向設計確定實踐教學基本思路，將電力系統分析課程的理論知識點融入實踐教學，以達到相互促進的目的。同時，將CDIO工程教育模式應用于實踐教學，對學生在不同知識點上的學習成果進行評價與持續改進，從而實現工程教育能力目標和實踐教學過程的良性發展，由此設計基于OBE一CDIO理念的電力系統分析課程教學改革路徑，如圖2所示。

2.2一體化教學目標

OBE理念需要教師制定針對學生培養方案中各項畢業指標所應具備的能力的教學活動和教學策略。

為此，本文對電氣專業相關企業的行業需求進行調研，如電力設計院、電力研究院、電力設備公司、電力建設單位和電力檢修單位等，據此確立設計、生產和施工的能力目標，堅持以學生為中心的教育理念，對學生的學習成果及時進行評價并持續改進，確保學生能夠掌握電力系統分析工程項目的分析與管理。同時為保證實踐教學培養目標的有效達成，結合OBE理念，不斷優化整合電力系統分析課程教學目標，反向設計電力系統分析課程理論和實踐教學內容，并將工程教育理念貫穿實際教學全過程。基于OBE一CDIO理念的電力系統分析課程一體化教學目標如圖3所示。

圖2基于OBE一CDI0理念的電力系統分析課程教學改革路徑

圖3基于OBE一CDI0理念的電力系統分析課程一體化教學目標

2.2.1 設計能力培養目標

培養學生利用電力系統分析理論知識針對電力系統復雜工程問題進行設計、建模的能力，利用電力行業標準進行電力工程中的輸配電工程、電力自動化、信息通信、新能源等進行環境勘察、專項設計、結構布置、結構分析和結構驗算的能力。

2.2.2 生產能力培養目標

培養學生進行電力生產流程仿真和電力運行狀態模擬的能力，利用知識技能模擬電力實際生產運行的能力。

2.2.3 施工能力培養目標

培養學生運用理論知識和實踐技能對電力施工現場進行布置規劃的能力，編制電力施工計劃與模擬進度的能力，對各種電力設備進行吊裝、連接等虛擬施工仿真的能力，編制電力檢修和施工過程中的檢修計劃的能力。

2.3教學改革實施方案

CDIO工程教育模式專注于學生能夠主動參與工程化教學項目的全過程，是實現OBE理念的能力目標的重要途徑之一。本文采用項目化教學，將電力系統分析課程的理論知識和實踐知識進行分解，并在教學中從構思、設計、實施和運作四個環節去執行，同時充分利用現代化信息環境和線上資源實施混合式教學，在實施過程中分為課前、課中、課下三部分進行。教學改革實施方案如圖4所示。

2.3.1構思（Conceive）環節：課前

主要利用線上資源和前測小結，及時調整本節知識點和教學任務，明確本節課的學習目標和教學重難點，并根據行業需求，將行業企業所需的知識技能和實踐技能寓于教學目標中。教學目標包括知識、能力、素質三維課程目標：知識目標側重于學生本節應該理解掌握的電力系統的基本理論和分析方法；能力目標側重于學生能夠利用所學理論知識解決電力系統中復雜工程問題的能力；素質目標側重于培養學生精益求精、一絲不茍的工匠精神，以及作為電力人應該具有的愛國情懷和職業責任感與使命感。

圖4基于OBE一CDI0理念的電力系統分析課程教學改革實施方案

2.3.2 設計（Design）環節：課中

主要采用項目化教學法和案例驅動法。在教師的指導下，學生根據教學任務和教學目標進行分組并制定項目實施計劃書，討論并梳理項目任務書的工作重點、實施策略、實施步驟、計劃節點安排、成果形式等，對于實施計劃中的疑點與難點，可以及時向教師請教。

2.3.3 實施（Implement）環節：課中

學生有序開展項目任務，教師及時對學生項目開展情況進行指導和講解。根據項目計劃時間安排和產出結果標準，教師完成每個階段的審查后，學生方可進行下一步。學生陸續完成模型選擇、仿真搭建和電路連接等任務書必須完成的內容。

2.3.4運作（Operate）環節：課中和課后

學生對于產出結果進行總結和匯報，分組展示、講解自己的項目成果，并完成其他各項教學活動。對于不同的操作環節，設置相應的考核評價標準，包括學生自評、生生互評、指導教師點評等，全方位檢查學生是否達到課程的能力目標標準。通過線上布置基礎作業和拓展任務、答疑，教師對學習數據進行分析和總結，完成課后的評價與反饋，幫助學生進一步鞏固教學內容的同時，完成對OBE能力目標和CDI0四個實踐環節的精準持續改進。

將CDIO工程教育模式與OBE理念相融合，突出以學為中心的教學理念，即以學生的發展為中心、以學生的學習為中心、以學習成效為中心，采用混合式教學模式，充分調動學生的學習主觀能動性，提高學生的學習成效，學生則通過案例驅動法自主完成項目任務，有效提高工程思維、工程實踐能力和溝通協作能力。

3基于OBE—CDI0理念的混合式教學模式實施與評價反饋

本文以周口師范學院2020級電氣工程及其自動化專業73人班次的學生為例，對基于0BE—CDI0理念的電力系統分析課程混合式教學模式進行實踐和分析。整個教學過程選用北京交通大學的電力系統分析國家精品MO0C在線課程，并根據所選教材和專業定位，在學習通平臺補充自建相應的學習視頻。

表1電力系統分析課程評價體系構成

3.1 實施過程

以電力系統的接線形式為例，在構思環節，選取周口市某一小型變電站作為工程項目，以設計改變電站的電力一次主接線圖為項目任務，任務書為以電力行業標準和規范為依據，設計變電站的電力一次主接線圖，并開展電力工程設計、生產、施工一體化應用。

在設計環節，學生對任務書進行分解并分配任務，根據時間節點，制定實施計劃、技術路線和產出成果。在設計階段，由兩名學生完成變電站參數的選取，三名學生完成斷路器、隔離開關、母線、互感器等一次設備的相關計算和選型，兩名學生完成主接線圖的繪制和標注。

在實施環節，學生根據分配任務，合作完成項目任務，并將產出結果交付給指導教師進行審核；教師可以采用線上或者線下多種渠道對學生的產出成果進行答疑和審閱，及時完成對產出成果的評價和反饋；學生根據反饋內容進行修正和改進。

在運行環節，待所有成果分享完成后，每個小組展示自己的設計圖紙，相互討論分享，根據圖紙成果，提出設計時存在的問題并引發思考討論；學生根據考評標準進行生生互評、學生自評等，可以針對不同的評價標準對產出結果進行持續改進。

3.2 評價反饋

該模式以多元化過程考核為原則，豐富了過程考核的形式，提高了過程考核在總成績中的比例，重點突出對學生學習過程的評價。過程性評價中的作業、期中測評在學習通平臺進行，隨堂測驗和CDIO項目作業則是由線下課堂和超星學習通共同完成。通過學習通線上學習平臺進行在線作業和期中測評，完成對學生基礎知識掌握情況的過程考核，通過CDIO項目作業完成對學生的實踐設計能力和溝通合作能力的過程考核，評價指標如表1所示。

對基于OBE—CDIO理念的混合式教學模式的效果進行驗證，2020級采用該模式進行教學，2019級采用傳統模式進行教學，兩個班級基礎相當，且所選用教材、課程學時一致。兩個班級的成績對比如表2所示。對比結果顯示，通過開展基于OBE—CDIO理念的電力系統分析課程混合式教學改革，學生成績明顯提高，且平常成績與試卷成績高度正相關，說明本課程采用的混合式教學多元化過程性考核評價方式科學有效。本課程將持續改進，不斷提升學生的知識掌握能力和素養。

表2學生綜合成績分布表

4結束語

本文融合OBE理念和CDIO工程教育模式，采用混合式教學模式，對電力系統分析課程進行改革和實踐，實施過程中體現了以學生為主體、教師主導的教育理念，并通過項目化教學和工程案例，實現理論學習與實踐學習的深度融合。實踐表明，該教學改革模式能夠有效提高學生的參與度與學習質量，并鍛煉學生的工程應用能力和團隊協作能力，對培養電氣類復合型應用人才具有重要意義。

5 參考文獻

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[2] 方國華，黃顯峰，聞昕.新工科背景下的課程教學改革實踐：以“多目標決策理論及方法”課程為例[J].教育教學論壇，2022（44）：74-77.

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[4] 陳曦，于金鵬.基于OBE-CDIO理念的“數字電子技術”實驗教學設計[J].電氣電子教學學報，2023，45（1）：200-203.