1.3“教—學(xué)—研”融合的載體

我們在CDIO工程教育理念的引領(lǐng)下，以教師和學(xué)生為雙重出發(fā)點，對電力工程基礎(chǔ)課程的講授、學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)與師生科研進(jìn)行有效融合的載體——“項目—競賽—軟件平臺”，如圖1所示。

1.4“項目-競賽-軟件平臺”的作用

實驗室開放性項目的開展，能夠建立起教師課堂講授內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)知識之間的聯(lián)系，該項目是對課題知識的驗證與鞏固。大學(xué)生科技競賽與創(chuàng)新項目的進(jìn)行，能夠建立起教師科研與學(xué)生學(xué)習(xí)知識之間的聯(lián)系。將教師的科研內(nèi)容形成創(chuàng)新項目或參與科技競賽，既是對學(xué)生學(xué)習(xí)知識的良好運用，也是學(xué)生參與科研的有力途徑。借助仿真軟件構(gòu)筑軟件平臺教學(xué)，能夠建立起教師科研與課堂講授內(nèi)容之間的聯(lián)系[10]。將教師科研中使用的工程軟件對學(xué)生進(jìn)行講授，如Origin數(shù)據(jù)處理軟件、AutoCAD繪圖軟件、MATLAB/Simulink仿真軟件等，既是對理論課程實踐化的強(qiáng)化環(huán)節(jié)，又是科研反哺教學(xué)的體現(xiàn)。

2“教—學(xué)—研”融合載體的運行

2.1實驗室開放性項目

在CDIO工程教育模式的引導(dǎo)下，學(xué)生對電力工程領(lǐng)域研究分析產(chǎn)生了濃厚興趣。借此，針對教學(xué)輔導(dǎo)答疑環(huán)節(jié)中的問題進(jìn)行總結(jié)并凝聚幾個典型問題模塊，結(jié)合教師的科研方向及處理方法，借助仿真實驗分室、電力電子技術(shù)實驗分室和供配電技術(shù)模擬平臺，在2016-2017學(xué)年度兩個學(xué)期內(nèi)開展了9個實驗室開放性項目：電力工程網(wǎng)絡(luò)模塊化建設(shè)、基于Simulink的電力網(wǎng)潮流分布建模與仿真、基于Origin8.0的電容器介質(zhì)性能數(shù)據(jù)分析處理、SPWM逆變電路的建模與仿真、架空線路的三相自動重合閘系統(tǒng)仿真研究、基于MATLAB電力系統(tǒng)短路故障仿真實驗、基于C51的電力風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、基于C51的智能插排設(shè)計、MPU6050在四軸飛行器中的應(yīng)用。每個項目參與學(xué)生人數(shù)均在15人以上，教師共講授36學(xué)時，學(xué)生利用業(yè)余時間共學(xué)習(xí)108學(xué)時。這些項目涵蓋電力工程基礎(chǔ)教學(xué)各個章節(jié)，難度由淺入深，均借助工程分析處理方法加以解決。

2.2大學(xué)生科技競賽與創(chuàng)新項目

在電力工程基礎(chǔ)課程多章節(jié)的講授、討論中融入了CDIO工程教育理念，使學(xué)生頭腦中形成了從工程角度出發(fā)的CDIO思維模式，但缺少實際運用的機(jī)會。因此，本課程以課外大學(xué)生科技競賽與創(chuàng)新項目為外延，提供給學(xué)生鍛煉的機(jī)會，在競賽和項目中培養(yǎng)CDIO工程教育理念下的掌握知識能力、個人能力和人際團(tuán)隊能力。各類競賽或科技創(chuàng)新項目多數(shù)來源于工程實際中急需攻關(guān)的難題，學(xué)生以競技團(tuán)隊或科研團(tuán)隊形式展開研究，設(shè)計出一套解決問題的方法，具體路線如圖2所示。

2.3軟件平臺

我們在本課程改革中，基于“教—學(xué)—研”深度融合的具體實施構(gòu)建了軟件平臺，包括MATLAB/Simulink仿真軟件、Origin8.0數(shù)據(jù)分析處理軟件以及AutoCAD電氣繪圖軟件等，用以輔助實驗室開放性項目和競賽的開展。在“基于Simulink的電力網(wǎng)潮流分布建模與仿真”項目中，利用MATLAB/Simulink軟件對典型電力網(wǎng)進(jìn)行建模仿真，并利用Origin8.0科學(xué)處理軟件對仿真后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而指導(dǎo)電力網(wǎng)的設(shè)計改造，對改造結(jié)構(gòu)可利用AutoCAD軟件進(jìn)行繪制出圖。教師在項目與競賽中對軟件進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)，軟件平臺的運行更好地輔助了項目與競賽，使得“教—學(xué)—研”更好地融合。

3改革成效

3.1學(xué)生學(xué)習(xí)成績得到提高

對電力工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革前后學(xué)生成績分布進(jìn)行對比分析，其結(jié)果如圖3所示。從圖3(a)與(c)的對比可見，改革后學(xué)生總成績明顯提高，優(yōu)秀率增加，由改革前的2.16%增加到6.29%，不及格率降低，由改革前的16.55%降低到12.58%。根據(jù)圖3(b)與(d)對比可知，改革后學(xué)生卷面成績明顯提高，及格率和優(yōu)秀率均有所增加。

3.2學(xué)生比賽競技能力得到增強(qiáng)

理論課程實踐化改革中，CDIO工程教育理論引入及輔助教學(xué)環(huán)節(jié)中實驗室開放性項目的鍛煉，使得學(xué)生理論與實踐結(jié)合能力得到提升，對工程實際問題解決的思維得到開發(fā)，也促進(jìn)了學(xué)生在后續(xù)各類比賽中取得更好的佳績。如學(xué)生在2016年獲全國大學(xué)生TI杯電子設(shè)計競賽黑龍江賽區(qū)二等獎;2017年獲第八屆“藍(lán)橋杯”全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽黑龍江賽區(qū)一等獎和全國總決賽優(yōu)秀獎，第十三屆“博創(chuàng)杯”全國大學(xué)生設(shè)計大賽東北賽區(qū)一等獎。

3.3教師教學(xué)能力得到提升

在電力工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的進(jìn)行中，教師的教學(xué)能力也得到了進(jìn)一步的提升。在CDIO的教育理念下，教師對現(xiàn)有教材進(jìn)行了改編，教材更具有實用性，教學(xué)水平得到提高。教學(xué)經(jīng)驗豐富了，教學(xué)方法多樣了，兩名教師分別在青年教師教學(xué)技能競賽中獲得一等獎和二等獎，并在一輪教學(xué)實踐后，獲得教學(xué)新秀獎。3.4教改的雙重催化作用教學(xué)改革推動了教師科研項目的進(jìn)行，加大了教師科研成果產(chǎn)出，自2015至2017年該課程教師團(tuán)隊共申報并授權(quán)實用新型專利5件。同時，開放性項目的開展為學(xué)生參加競技類比賽提供了鍛煉機(jī)會，學(xué)生工程分析能力得以提高。

4結(jié)語

電力工程基礎(chǔ)課的改革探索，促進(jìn)了教師和學(xué)生的雙重發(fā)展。在CDIO工程教育理念指導(dǎo)下，教師從多角度綜合運用教學(xué)方法、手段和資源，建立了“教—學(xué)—研”融合載體，即“項目—比賽—軟件平臺”;學(xué)生學(xué)會了運用CDIO工程思維模式來解題。該課程改革的實施，激發(fā)了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)習(xí)成績顯著提高，比賽競技能力得以增強(qiáng)。

作者：高亮 劉彥輝 薛玉翠               單位：綏化學(xué)院 電氣工程學(xué)院