基于CDIO的电气工程其自动化专业毕业设计改革

[摘 要]本文详细介绍了毕业设计的完整教学流程,并结合CDIO工程教育实践,对流程中的每一阶段的重要工作与CDIO改革措施相结合,针对设计题目来源和学生选题工作,开题时文献资料的收集积累及开题报告的撰写,设计实施阶段的注意事项及论文写作思路,提供了详细的指导,对工科专业的毕业设计者及指导者均有较强的参考价值.

[关 键 词]毕业设计CDIO电气工程及其自动化改革

[中图分类号]G642.477[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2013）24-0060-02

一、引言

毕业设计作为一次实验性的教学环节,学生在专业教师或工程技术人员的指导下围绕一个课题任务进行有计划有步骤的学习、实践、探索和开发的过程.其目的是培养学生独立地综合运用所学地理论基础、专业知识和基本技能,提高分析和解决实际问题的能力.检查学生能否融会贯通大学时期的所学及能否将其拓展和升华.同时,毕业设计的成果是检验学生能否合格毕业和能否获得学位资格认证的标准.

本专业培养的学生应具有一定的获取知识的能力,具备综合运用知识解决实际工程问题的能力.能够在供配电、电气设备制造、电力电子及新能源与节能技术应用、智能电网等领域从事系统设计开发和系统运行、管理、维护等技术工作.

C（Conceive—构思）、D（Design—设计）、I（Implement—实施）、O（Operate—运行）.其改革愿景是为学生提供一种在实际系统和产品的构思—设计—实施—运行的背景环境下强调工程基础的工程教育,使学生能够掌握深厚的技术基础知识,领导新产品和新系统的开发与运行；理解工程技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响.本专业在接近实际工程的环境下,以中小型电力系统和新能源系统项目为主要载体,培养学生获取知识的能力、较强综合运用知识解决实际工程问题的能力.本专业面向中低压供配电技术和新能源及其应用领域,怎么写作于地方经济建设,培养从事电气工程技术应用的生产工程师、怎么写作工程师及少量设计工程师.因此,在毕业设计环节精心进行CDIO改革,是必要及可行的.

二、改革思路及配套方法

(一)课题来源及学生选题

根据题目来源可分为科研项目、自选题目、生产实践和其它等类型；题目类型：设计开发、理论研究、科学实验和其它.分为四个阶段：选题、调研、设计和答辩,每个阶段都有不同的任务和目标.

毕业设计课题首先应符合学生所学专业的培养目标,要体现可行性、实用性和创新性.而学生选择题目时,应选择与专业需求一致,难度和工作量适当.并且自己要感兴趣,如果设计题目和就业方向相关则更好.除此之外,学生也可以自行构思设计题目,体现CDIO的构思C（Conceive）.指导教师则应把握好学生构思出的设计题目是否与专业相关,其难度和工作量是否合适.供配电和智能电网等领域的毕业设计选题,适用于CD或者CDI.电力电子及新能源与节能技术应用等方面则适用于CDI或者CDIO.

(二)开题工作

开题工作也是属于CDIO的C（Conceive—构思）和D（Design—设计）.毕业设计开题是指学生从选择课题到完成课题详细设计调研报告（或开题报告）的阶段.该阶段约占四分之一的时间,是相对较辛苦和细致的阶段,关系到设计能否最终成功.在选定毕业设计课题后,老师便将毕业设计任务书下达给相关学生,其中包含设计题目、设计内容、基本要求、设计条件及参考资料.而课题调研则就是围绕设计任务书的要求尽可能地收集详尽资料,从而对课题涉及的各方面有较深入的理解.具体的实现方式主要有：

1.参与课题相关的专题讲座,学术报告,了解本课题的技术成分,前沿动态和发展趋势.

2.充分利用网络资源,搜索有价值的参考资料.

3.图书馆、院系资料室及书店查阅各类书籍和期刊.

4.在实验室和生产中实地调查研究,多想多问.

通过对文献资料进行仔细研读及完成一定的实践调查后,应该对如何完成设计有一定的见解了,由此提出两到三种课题的解决方案,并详细分析各个方案的优缺点和可行性.然后在教师的指导下将各方案进行定性分析和初步估算,针对设计条件确定出一个最佳的设计方案.在依据方案,拟定设计详细的时间计划表,体现每个阶段的工作内容,需完成的任务,视需要可以具体安排到每周需完成的任务.因此,开题阶段衔接了CDIO的构思与设计两个阶段,属于承上启下的阶段.

(三)设计实施工作

开题报告审核通过后,进入到毕业设计实施阶段,其属于CDIO的D（Design—设计）、I（Implement—实施）、O（Operate—运行）.首先可以按照课题的难度将设计内容分解成系列任务模块.如果遇到技术困难,要客观分析,积极寻找原因,并寻找合适的解决方法.该阶段的D（Design—设计）可包括原理图设计、PCB设计或者供配电方案设计；I（Implement—实施）可包括元器件购写、焊接,调试或者供配电系统图绘制、预算表拟制.O（Operate—运行）则是软硬件联调后通过后的整机运行,供配电方案设计则不包含运行这一步.

如果在设计中遇到之前无法预见的困难,在征求导师的意见后,可考虑适当调整设计内容.调整内容不是降低难度,而是寻找另外一种新的替代途径.但要把握好调整的分寸,应保证总体格局尽量不变.这一点关系到设计最终能否顺利完成.

设计阶段非常重要的一点就是指导老师需每周定时对每个学生的工作进度进行监督和指导,做好过程管理.

(四)毕业论文撰写工作

完成整体设计并调试通过后,紧接的一项重要的工作就是毕业论文的撰写了.毕业论文一般有以下组成部分：中英文摘 要、关 键 词、前言、正文、结论、致谢、参考文献、附录.

1.中文摘 要的内容则应阐述设计研究的前提、目的和任务,使用的理论、算法、材料和设备,实验研究的数据和由此推出的结论及该结论对今后的课题研究有何启发.写作时应该保持客观性,简洁性.英文摘 要则要求尽量何中文摘 要相对应,无语发错误.2.关 键 词是应采用能覆盖毕业设计（论文）主要内容的通用技术词条,选为3～6个较为合适.

3.前言是在概要介绍本领域国内外前人研究成果状况的基础上,提出尚待解决的问题,从而引出毕业设计（论文）的研究目的、理论依据和实验基础.主要回答为什么研究.文字简练,直入主题,避免将前言写成综述.

4.论文的正文部分是核心部分,所占篇幅也最长.设计的研究成果都应体现在该部分,一般包括下面几个方面：任务和目标；总体方案设计；各部分的设计和实现,比如：硬件、软件设计和调试.正文要求结构清晰严谨,内容翔实准确.

5.结论是对整个设计的一个总结,是经过推理、判断、归纳等逻辑分析后得到的综合观点,包含设计的创新点所在,也可以提出进一步完善的意见或建议.

6.其余部分可按照论文的格式模版如实进行编写.

三、考核办法及改革成效

毕业设计的考核办法,总结起来就是：重视中期检查关,严守毕业答辩关.这个准则也体现了CDIO中对于过程的有效管理.中期检查对进度超前的学生,是一种认可和鼓励,对进度滞后的学生,则是一种督促和鞭策.对设计者而言,毕业答辩是一种有组织、有计划、有鉴定的正规的审查毕业设计（论文）的重要形式.毕业答辩,是完成了CDI后,最后在老师评审面前进行O（Operate—运行）的演示.作为指导老师,应在答辩前,对学生进行指导,指导其做好答辩前的准备工作.

笔者紧跟本校的CDIO教育改革步伐,在2008年本校推行CDIO改革后,对于指导的几届毕业设计,严格过程管理.所带学生均取得较好的设计成绩,每一届没有不及格学生,学生毕业设计成绩优良率占所带学生比例的70%以上.并且将每一届所带的优秀毕业设计学生召集起来,与低年级学生的相关CDIO工程实践项目进行专门的技术交流及指导.并从CDIO工程实践项目的小组成员中,鼓励学生发挥创造力,对将来的毕业设计进行方向思考,凝练出一个好的设计题目.最终使得好的构思能有创新性和传承性.

四、结论

毕业设计作为高等学校本科教育人才培养计划中的重要组成部分,是本科教学过程中最后一个重要的教学环节,是人才培养质量的重要体现.本文通过对毕业设计的流程进行梳理,结合CDIO的理念,对培养学生如何用工程的观点正确对待毕业设计工作的各个环节,并顺利开展工程实践工作,都有一定的参考价值.

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[责任编辑：左芸]