CDIO工程教育理念下的电气工程其自动化专业改革

摘 要：在提高学生实践能力的前提下,分析了以CDIO为理念的电气工程及其自动化专业改革的方法.通过对电气工程及其自动化专业就业前景的分析,提出了一种以企业项目需求为核心的模块化教学改革方案.将高校教育与大工程相结合,走出一条培养“现场工程师”的应用型本科院校发展之路.

关 键 词：电气工程及其自动化；CDIO；模块化教学

作者简介：刘超（1985-）,男,吉林省吉林市人,南京理工大学泰州科技学院电子电气工程学院,助教；杨蕾（1986-）,女,江苏徐州人,南京理工大学泰州科技学院商学院,助教.（江苏泰州225300）

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）02-0069-02

CDIO是由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学提出的一种新的教育模式.CDIO包括构思（conceive）设计（design）实现（implement）运作（operate）四个方面.“构思”是指明确客户的需求,考虑技术、企业战略和制度等因素,不断改进概念、技术和商业要求.“设计”指指定开发的产品系统所需的各种计划、图纸和算法；“实现”指把设计转变为产品的过程,包括硬件制造、软件编程、测试、检查和验证；“运行”指对产品系统的维护、优化和淘汰等.CDIO教育思想的核心内容是着重强调学生的实际动手能力和工程实践能力,是将教学过程与工程实践项目相结合,通过理论学习解决工程实践的问题,也通过工程实践的问题强化理论学习内容.使学生在“学中做、做中学”达到工程实践与理论教学相辅相成的效果.

电气工程及其自动化作为极具工程背景的专业,最应该以CDIO为基本思想进行教学实践.南京理工大学泰州科技学院（以下简称本校）电气工程及其自动化专业,以培养“现场工程师”为教育目标,2010年被吸纳为CDIO工程教育改革试点高校,成为江苏省独立学院中唯一一所CDIO工程教育改革试点成员校,教学效果在应用型本科院校中处于前列.

一、以CDIO为理念的电气工程及其自动化专业改革特点

1.以求职为导向的电气工程及其自动化的教学方法

培养学生学以致用、理论联系实际以适应将来求职之需的能力和素质是所有专业教育的共性.CDIO理念说明本科应用型人才培养方案既不是一蹴而就的,也不是一成不变的.工程教育应当是动态的,随着新科技成果地不断出现,本科应用型人才培养目标必须通过市场调研,不断进行更新和调整.对于高校来说,人才培养方案地制订和调整绝不仅仅是高校内部的事情,高校在制订和调整人才培养方案时,应当把雇主对人才培养的需求作为重要依据.同时,广泛征求用人单位、学术界、政府以及学生群体的意见和建议,确保人才培养方案的科学性、全面性和可操作性.以CDIO为理念的电气工程及其自动化专业建设应从教学大纲、教材、实验、课程设计、毕业设计等方面与企业需求相结合,形成一切围绕企业需求的教学方法.

2.以大工程为主的宏观教学手段

宽口径人才一直是各大高校所追求的目标.CDIO模式从一个宽广的视野来解读工程,在这个视野中工程不再局限于技术,工程与社会发展、市场规律、管理模式、历史文化、价值观念、心理、审美等紧密结合起来.CDIO模式根据这样一个大工程的理念来建构课程体系,CDIO模式培养的不仅仅是技术专家,而且是能在现代组织管理模式和市场运行机制下从事产品系统开发的工程师,更是以人类福祉为宗旨的具有社会责任感的工程人才与社会文明的缔造者.

对于电气工程及其自动化专业来说,要教育学生对整个系统有一个整体的概念.不能将学生的视野局限于简单的一点、一门学科,而是要让学生深刻理解所做工作在整个工程中的意义和地位,这样才能实现宽口径人才的目标.以一种系统宏观的视角来培养工程人才,无论是课程体系、教学模式还是培养目标,都应该在这个教育理念下制订.在学生毕业设计中,可以将一个大项目拆成几个小的课题,让学生组成一个完整的项目组,分摊项目中的一个部分.比如说：将一个建筑电气化的项目分成三个部分：建筑供配电、电梯控制、监控系统.这三部分看似相互独立,实际紧密相连.建筑供配电要给电梯控制；监控系统提供电源,保证其稳定运行；电梯控制需要监控系统的辅助,才能保证运行的安全性,监控系统怎么写作于建筑供配电,实时监控各部分的稳定运行.通过三部分的设计,形成一套完整的解决方案.在这个项目的设计中,将大工程的理念贯穿其中,培养学生工程实践中的大局观使其更加真实地了解工程实践的各个细节分工.

本校将“工程导论”作为大一的必修课,请多年从事实践工程的教授作为主讲教师,以其丰富的工程经验让学生了解电气工程及其自动化专业的发展方向.课程中全部以大工程为案例,让学生主动思考工程的每一个部分.使学生明确工程师的角色和职责,并且进行简单的问题解决和设计实践,养成初步的个人能力、人际交往能力和构思、设计、实施、运行能力,为今后的学习打下基础,并提高学习的兴趣.同时进行考核方式的改革,不通过笔试的方式给学生评定分数,而是让学生通过PPT展示自己对电气工程及其自动化专业的理解,使学生积极参与到课程之中,获得了良好的效果.

二、以企业项目需求为核心的模块化教学改革

1.以企业项目需求为核心的模块化教学特点

所谓模块化教学模式是按照程序模块化的构想和原则来设计教学内容的一整套教学体系,它是在既定的培养目标指导下,将全部教学内容按照一定标准或规则进行分解,使其成为多个相对独立的教学模块,且各教学模块之间可以按照一定的规则有选择性地重新组合.

以企业项目需求为核心的模块化教学改革就是将企业需求放在第一位,学校的课程设置根据企业项目需求做一系列地调整,形成职业化的教学模块,这些模块既相对独立又相互联系.对于实现大学生的培养必须注重“宽口径、厚基础、强实践、重创新”的目标有很重要的作用.以企业项目需求为核心的模块化教育,是怎么写作于企业项目的,将学生课程的理论学习与企业项目直接挂钩,从专业课程的层面就开始让学生了解所学内容在项目中所处的位置,既符合以求职为导向的教育方法,又符合CDIO大工程的理念.2.以企业项目需求为核心的电气工程及其自动化专业模块化教学分析

电气工程一级学科目录下有五个方向：电力系统自动化、电机与电器、电工理论与新技术、高压电与绝缘技术、电力电子与电力传动.结合独立院校的自身特点,依据市场需求和企业需求可将电气工程及其自动化专业分为以下几个模块：

（1）电气控制模块.电气工程及其自动化专业的学生和自动化专业的学生有很多知识的交叉,而且又兼顾了电气、电机方面的知识,所以在控制领域有很广的就业前景.电气控制模块不仅直接与工业控制方面挂钩,甚至涉及火力发电厂集控运行等方面,应用领域极为广泛,是应用型本科院校学生就业的重点,也是“现场工程师”所必须掌握的一个重要模块.

其核心课程包括：“电器控制技术”、“PLC原理与应用”、“变频器原理与应用”等.本校单独开设了电气控制实验室,以西门子S7-200系列PLC为例,引导学生自己动手调试.完成了“五层电梯PLC控制”、“邮件分检系统PLC控制”等课程设计.在此基础上,还开设了组态软件课程,将下位机与上位机连接起来,更加贴近真实项目,使枯燥的编程变得更加生动,也对学生毕业设计地完成起到了抛砖引玉的作用.毕业设计中不仅完成了工业控制PLC下位机的编程和调试,还要将下位机控制的情况通过组态软件真实地反应,毕业设计论文与工程实践更加紧密贴合,具有较高的水平.

（2）电子电路设计模块.根据江苏省经济发展的特点,电子产业有着广阔的就业前景.单片机以及电路方面的知识是学生就业择业的一大重点.各种电子产品的生产与开发,都离不开软件或者硬件工程师.

其核心课程包括：“数字逻辑电路”、“模拟电子技术”、“微机原理与接口技术”、“单片机原理及应用”、“电力电子技术”等.作为上述课程的补充,本校还开设了“嵌入式系统开发”等现阶段应用广泛的专业课,以及大学生创新实验室.该实验室为完全开放的实验室,学生自己动手,操作开发板、调试电源器件.在这个实验室锻炼过的学生进步很快,就业选择优势明显.

（3）电力系统设计运行模块.能源问题一直是工业社会发展的热点问题,电气工程及其自动化专业的一个极为重要的就业方向就是电力系统设计运行.发电厂、供电公司需要大量的“现场工程师”来保证电力系统稳定安全的运行；建筑行业需要大量的设计施工人员进行供配电系统的设计、施工、调试,该模块有广阔的就业前景.

其核心课程包括：“电力系统分析”、“电力系统继电保护”、“发电厂电气部分”等.对于应用型本科院校,上述课程要以“轻理论,重实践”为指导思想,通过课程设计和毕业设计等手段,让学生从整个电力系统“大网”运行为入手点,掌握电力系统运行的基本原理.

三、结语

对于应用型本科院校来说,CDIO工程教育模式是极具借鉴意义的教育改革理念.本校作为江苏省独立学院唯一一所CDIO工程教育改革试点成员校,在“现场工程师”的培养道路上不断摸索,积极总结,取得了显著效果.本文总结了以CDIO为理念的电气工程及其自动化专业改革,提出一种以企业项目需求为目标的分模块的电气工程及其自动化专业的教学改革.这将对以CDIO工程教育为理念的高校教学改革提供参考.