CDIO工程教育理念在電氣工程專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用獲獎科研報告

CDIO工程教育理念在電氣工程專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用獲獎科研報告摘要：本文以《高電壓技術(shù)》課程教學(xué)為例，探討了基于CDIO的工程教育理念、專業(yè)課教學(xué)方法改革。將CDIO工程教育理念應(yīng)用于電氣工程及其自動化專業(yè)的教學(xué)過程中，有助于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐素養(yǎng)、團隊合作精神、獨立思考、創(chuàng)新和動手能力，實踐證明，教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞：CDIO高電壓技術(shù)專業(yè)課教學(xué)

1.引言

CDIO工程教育理念[1][2]自20世紀(jì)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(xué)過程中，貫徹CDIO的全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生工程能力的教育理念，從而提高學(xué)生的工程實踐能力，提升教育教學(xué)水平，培養(yǎng)滿足社會需求的應(yīng)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(xué)改革與實踐》。經(jīng)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(xué)實踐經(jīng)驗推廣到電氣工程專業(yè)課程——《高電壓技術(shù)》的教學(xué)實踐中。經(jīng)過一個教學(xué)周期的教學(xué)實踐嘗試，證明針對以應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)為目標(biāo)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?！陡唠妷杭夹g(shù)》的教學(xué)方式

《高電壓技術(shù)》課程是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，具有理論性強、實踐性強的特點，受學(xué)時限制（以南昌工程學(xué)院電氣及其自動化專業(yè)為例，本課程理論學(xué)時為48學(xué)時），在過去的教學(xué)中，該課程的教學(xué)主要采用“以教師課堂講授為主、學(xué)生課后作業(yè)為輔”的教學(xué)方式。一個學(xué)期下來，學(xué)生能夠按教學(xué)大綱的要求掌握高電壓技術(shù)的基礎(chǔ)知識，但是對于這些知識可以用以解釋、解決高電壓技術(shù)領(lǐng)域的哪些問題，如何運用這些知識，部分學(xué)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(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)，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(shù)》課程授課過程中的實踐

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

（1）布置案例作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作。

《高電壓技術(shù)》課程內(nèi)容多，課時相對較少，在新的教學(xué)理念的指導(dǎo)下，課前布置一些較容易的案例作業(yè)要求學(xué)生完成。學(xué)生在完成該作業(yè)的過程中，必須首先預(yù)習(xí)下一課的內(nèi)容。同時，由于采用案例導(dǎo)入的形式，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣較高，預(yù)習(xí)效果較好。如在講授“提高氣體間隙擊穿電壓的方法”[5]內(nèi)容之前，布置預(yù)習(xí)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(yè)，就要了解提高擊穿電壓的方法，既需要復(fù)習(xí)前面課程中巴申定律的內(nèi)容，又要將該理論與工程實踐聯(lián)系起來。在這個過程當(dāng)中，就對馬上要講授的內(nèi)容進行了很好的預(yù)習(xí)，在課堂講授的時候，只需要做必要的總結(jié)歸納即可。

（2）通過課堂案例練習(xí)，深入理解課堂知識，鍛煉團隊合作能力。

《高電壓技術(shù)》課程具有理論性強、實踐性強的特點，其學(xué)習(xí)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(xí)來理順設(shè)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(lián)合保護的保護范圍的確定”[5]的內(nèi)容時，在講授了多針聯(lián)合保護范圍的確定方法和步驟后，隨即布置一個課堂練習(xí)：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(lián)合保護，試確定避雷針的高度。這個課堂練習(xí)分小組進行，利用學(xué)生課堂座位隨機分組，在二十分鐘左右時間內(nèi)學(xué)生進行分工，確定設(shè)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(xí)，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(xí)，鍛煉了學(xué)生的團隊合作能力。課堂上時間很短，在這個較短的時間內(nèi)要完成一個較大的作業(yè)，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(yè)和社會環(huán)境下的構(gòu)思-設(shè)計-實施-運行能力”[1]的體現(xiàn)。第三，活躍課堂氣氛，改變過去課堂教學(xué)填鴨式的教學(xué)方式，讓學(xué)生真正主動參與到課堂教學(xué)中。

（3）通過課后案例設(shè)計，鞏固課堂知識。

在教學(xué)設(shè)計中，有針對性地布置幾個案例設(shè)計大作業(yè)，同樣要求學(xué)生分組完成，在提交作業(yè)時按組提交，并附上詳細的分工及完成情況說明。如在學(xué)完了“雷電過電壓及其保護”[5]章節(jié)內(nèi)容后，要求學(xué)生完成一項作業(yè)：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(shè)計，要求確定避雷針的根數(shù)及安裝位置，確定避雷器的臺數(shù)及安裝位置，并進行選型。通過大作業(yè)的練習(xí)，進一步鞏固課堂所學(xué)的知識，掌握相關(guān)工程設(shè)計的思路、步驟及方法，并為后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

4.結(jié)語

經(jīng)過近三年的研究實踐，CDIO工程教育理念非常適合應(yīng)用于電氣工程及其自動化專業(yè)