CDIO工程教育理念在电气工程专业课程教学中的应用

范莉

摘 要： 本文以《高电压技术》课程教学为例，探讨了基于CDIO的工程教育理念、专业课教学方法改革。将CDIO工程教育理念应用于电气工程及其自动化专业的教学过程中，有助于培养学生工程实践素养、团队合作精神、独立思考、创新和动手能力，实践证明，教学效果良好。

关键词： CDIO 高电压技术 专业课教学

1.引言

CDIO工程教育理念[1][2]自20世纪初提出以来，得到了全球五大洲25个国家[3][4]教育专家的肯定，目前CDIO国际合作组织已有近百所院校成员。十几年来，其成员致力于在教育教学过程中，贯彻CDIO的全过程为载体培养学生工程能力的教育理念，从而提高学生的工程实践能力，提升教育教学水平，培养满足社会需求的应用型工程人员。

笔者在2014年申报了江西省教改课题：《基于CDIO的〈电路〉课程教学改革与实践》。经过两年的研究实践，取得了一定的成绩，并在2016年尝试将此教学实践经验推广到电气工程专业课程——《高电压技术》的教学实践中。经过一个教学周期的教学实践尝试，证明针对以应用型本科人才培养为目标的二本院校，CDIO工程教育方式有很高的推广价值。

2.改革前我校《高电压技术》的教学方式

《高电压技术》课程是电气工程及其自动化专业一门重要的专业课，具有理论性强、实践性强的特点，受学时限制（以南昌工程学院电气及其自动化专业为例，本课程理论学时为48学时），在过去的教学中，该课程的教学主要采用“以教师课堂讲授为主、学生课后作业为辅”的教学方式。一个学期下来，学生能够按教学大纲的要求掌握高电压技术的基础知识，但是对于这些知识可以用以解释、解决高电压技术领域的哪些问题，如何运用这些知识，部分学生掌握的还是不很好。将理论知识灵活地运用到实践中，解决工程实践问题是应用型本科院校的培养目标，也是CDIO工程教育理念的核心。

3.将CDIO工程教育理念贯彻到《高电压技术》课程授课过程中的实践

针对以往《高电压技术》课程课堂教学中存在的弊端，借着《电路》课程教学改革实践的契机，笔者将CDIO工程教育理念引入《高电压技术》课程教学中。经过一个学期的尝试，取得一定的成绩。

（1）布置案例作业，引导学生做好预习工作。

《高电压技术》课程内容多，课时相对较少，在新的教学理念的指导下，课前布置一些较容易的案例作业要求学生完成。学生在完成该作业的过程中，必须首先预习下一课的内容。同时，由于采用案例导入的形式，学生的学习兴趣较高，预习效果较好。如在讲授“提高气体间隙击穿电压的方法”[5]内容之前，布置预习案例：试分别说明压缩空气断路器、真空断路器和SF6断路器灭弧机理有何不同。要做好这个作业，就要了解提高击穿电压的方法，既需要复习前面课程中巴申定律的内容，又要将该理论与工程实践联系起来。在这个过程当中，就对马上要讲授的内容进行了很好的预习，在课堂讲授的时候，只需要做必要的总结归纳即可。

（2）通过课堂案例练习，深入理解课堂知识，锻炼团队合作能力。

《高电压技术》课程具有理论性强、实践性强的特点，其学习的最终目的是将理论知识运用到工程实践中。对于一些比较烦琐的计算分析，通过案例练习来理顺设计步骤，往往可以起到事半功倍的效果。如在讲授“多根避雷针联合保护的保护范围的确定”[5]的内容时，在讲授了多针联合保护范围的确定方法和步骤后，随即布置一个课堂练习：要求对某变电站高7米，长20米，宽5米的控制室采用两根避雷针联合保护，试确定避雷针的高度。这个课堂练习分小组进行，利用学生课堂座位随机分组，在二十分钟左右时间内学生进行分工，确定设计步骤、所需要用到的公式、查找的图表等，最后确定避雷针的针高和安装位置，并做出保护范围图。通过这个课堂练习，可以达到几个目的：第一，及时巩固课堂上的理论知识。公式和方法的记忆是枯燥的，只有在运用中才能理解并真正掌握理论知识。第二，以小组为单位完成练习，锻炼了学生的团队合作能力。课堂上时间很短，在这个较短的时间内要完成一个较大的作业，团队合作起了非常重要的作用，这也是CDIO工程教育理念中“团队交流能力和在企业和社会环境下的构思-设计-实施-运行能力”[1]的体现。第三，活跃课堂气氛，改变过去课堂教学填鸭式的教学方式，让学生真正主动参与到课堂教学中。

（3）通过课后案例设计，巩固课堂知识。

在教学设计中，有针对性地布置几个案例设计大作业，同样要求学生分组完成，在提交作业时按组提交，并附上详细的分工及完成情况说明。如在学完了“雷电过电压及其保护”[5]章节内容后，要求学生完成一项作业：给定某110kV变电站主接线图，请对该变电站进行防雷保护初步设计，要求确定避雷针的根数及安装位置，确定避雷器的台数及安装位置，并进行选型。通过大作业的练习，进一步巩固课堂所学的知识，掌握相关工程设计的思路、步骤及方法，并为后续的课程设计、毕业设计打下基础。

4.结语

经过近三年的研究实践，CDIO工程教育理念非常适合应用于电气工程及其自动化专业的教学过程。在这种教育理念的指导下，教师的教学过程更为生动，学生学习积极性更高，有利于后续实践教学环节的进行，对课程设计、综合课程设计和毕业设计的开展有很好的促进作用，并对毕业后将要从事的工作有了初步的认识和理解。

参考文献：

[1]王刚，常小勇.KSR-CDIO工程教育模式的改革与实践.中国高等教育评估，2011（1）.

[2]顾佩华，沈民奋等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索.高等工程教育研究，2008（1）.

[3]王天宝，陈卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践——成都信息工程学院的工程教育改革实践.高等工程教育研究，2010（1）.

[4]周悦，张颖等.基于CDIO理念的电路课程教学改革与实践.高等建筑教育，2013（2）.

[5]常美生，张小兰.高电压技术.北京：高等教育出版社，2006.