CDIO模式下电机与拖动课程教学改革与实践

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摘 要：针对电机与拖动课程的特点和实际教学中存在的问题,结合现有教学条件,引入cdio教学理念,探讨基于工程教育模式的电机与拖动课程的教学改革方法和实践，逐步培养学生的现代工程意识,促进学生素质教育的发展和建设。

关键词：电机与拖动；工程教育模式；CDIO；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）09-0139-02

电机与拖动课程自20世纪60年代以来一直是自动化等电类专业的必修专业基础课程，该课程在整个专业教学中具有承上启下的作用，教学和学习效果的好坏直接影响对其他有关专业课程的进一步学习［1］。

电机与拖动课程内容繁多、抽象，理论性、实践性和综合性都很强，一直是公认的一门难学难教的课程［2］，在传统的教学过程中存在着诸多不足之处,其中，实验环节中验证性实验偏多，独立性、创新性的实践环节偏少，无法锻炼学生的创新思考能力，不能很好的检验学生的理论知识水平。另外，学生面向工程实际场合的适应能力不足，有些学生在实验室里可以完成老师规定的实验项目,碰到工程实际场合时，就会觉得无从下手、缩手缩脚［3］。

一、CDIO模式下的课程教学理念及课程改革

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革模式。CDIO代表构思(Conceive)，设计(Design)，实现(Implement)，运作(Operate)，是做中学的一种模式，它以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行学习。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是提出了系统的能力培养、全面地实施指引(包括培养计划、教学方法、学生考核以及学习构架)以及实施检验的12条标准，具有可操作性［4］。

CDIO强调学生的工程能力不是单纯的理论知识或直观的技能，而是两者的有机融合，这对学生的创新能力、学习能力、对新技术的敏感能力都提出了更高要求。电机与拖动课程是理论与实践联系较强的一门课程，重新考虑构建电机与拖动的课程体系，强调理论与实践并重，理论为应用服务的原则，利用CDIO理念，进行电机与拖动课程改革。

（一）调整教学内容

近20余年来，由于教学改革的不断深入，特别是随着科学技术的迅速发展，可开课程和需开课程及教学内容不断增多，很多高校不得不整合课程，专业基础课和专业课学时大幅减少。电机与拖动课程最初两个学期讲授112学时，现已改为一个学期96学时（理论学时由96学时减为80，实验16学时不变）。为达到在学时压缩情况下教学质量不下降的要求，我校对该门课程内容作了如下调整。

1、压缩电机原理的内容，强化电力拖动技术及应用的知识

对于自动化专业学生而言，学习电机原理是为了应用，为学习电机拖动及电力拖动自动控制系统打基础。因此，对电机原理内容进行了较大压缩，尤其直流电机的学时削减较多。直流电动机调速性能好，但由于直流电机结构复杂，换向有火花等，有逐步被交流调速电机取代的趋势［5］，因而课程讲授中直流电机课时压缩较多。

2、教学内容顺序的调整

将传统教学内容的“电机学—电机拖动技术”讲授顺序改为“直流电机—直流电机拖动—变压器—异步电机—异步电机拖动—同步电机—控制电机”的教学主线，这样使同类电机知识连贯、紧凑，提高学生学习的效率，教学效果较好。

3、增加新技术

为了拓宽学生的知识面，在精简书中部分内容的同时，向学生传授一些书中没有的新知识，尤其是新型、特种电机的相关知识。同时，结合科研课题风力发电的相关知识，让学生了解电机在风力发电系统中的应用及其发展，使学生了解电机的最新发展动态。

（二）课程教学组织手段及方法

为了体现CDIO模式中关于集成课程设计的理念，对电机与拖动课程的教学组织手段及方法进行了新的探索，将课程教学分成三个部分：课堂讲授、个人作业、阶段测验。课堂讲授。一方面以教师主讲形式进行，以传授基础知识，可以采用回顾、问答讲解、总结等方式。另一方面以学生主讲的形式进行，针对阶段性已学内容列出关键问题链，让学生在回答问题链的过程中回顾所学知识、交流学习体会。

（三）授课方式改革

教师在讲授基础理论的同时，融入实例教学与案例教学，如引入教室里用到的或学生日常生活所接触到的电气或电气产品（空调、电梯等）都需要电机来进行拖动，通过分析这些产品的工作原理，将课本上的知识进行点对点的连接，使学生明白了学这些课程的实际意义,也在无形中提高了学生的学习兴趣。

二、实践教学的改革与实践

（一）实验教学始终占有重要的地位，也是课程教改的重点，主要从以下三个方面进行：

1、调整实验内容，从培养学生的实验能力以及后续课程多以控制为主的情况考虑，减少电机学部分的验证性实验，增加拖动部分的实际应用实验。原来以直流电机实验为主改为交流电机实验为主。

2、减少验证性实验，增加设计性实验。在设计性实验中，学生根据教师下达的实验任务书，查阅有关技术资料，独立进行实验方案设计、实验步骤的规划，并绘制实验线路，然后到实验室进行线路连接、调试和测量工作，最后按要求写出实验报告。这样做充分调动了学生的自学积极性，培养了学生独立思考、分析问题和解决问题以及动手能力［6］。

3、合理使用计算机仿真工具，在电机与拖动课程中使用MATLAB仿真工具，由于MATLAB/Powersystem中有很多电机模型，学生可以利用其中的模块自主提出实验方案，建立虚拟实验项目，对培养学生的创造能力有很大的帮助，对电机实现进一步的控制奠定基础。

（二）加强实习基地建设，为达到理论联系实际，学以致用的目的，学生必须要到生产车间，了解电机的结构、电机的应用等。

三、CDIO模式下的课程考核与评价

学生的工程能力等素质很难通过传统的教学测试方法进行考核与评价。在CDIO模式下，在电机与拖动课程中，我们根据课程教学的四个部分——课程教授、阶段测验、个人作业、实验分别进行考核，然后再根据5：2：2：1的权重加权求和。其中，课程教授的理论部分和阶段测验采用传统的试卷测试形式；个人作业部分根据学生完成作业过程中体现出的创新性、作业之间内容连续性和执行完成情况等做出判断；实验部分是根据课程进度进行安排，是对理论课程的理解和验证。教师通过课程考核评价的结果，及时调整课程的组织形式、教学方法及手段等。

四、结语

本文以CDIO工程教育模式为指导，依照有用、有效、先进的教学原则,对电机与拖动课程的体系和内容进行优化、整合。同时注意教学方法和手段的改革，探索以学生为主体，知识、能力和素质协调发展的新型教学模式。

另外，实验室、实习基地如何建设和改造才能满足因材施教、分层次教学和CDIO工程教育模式的要求,将有待于今后进一步的探讨。

参考文献：

［1］沈华靖,朱永红.电机与拖动课程教学改革初探［J］.中国电力教育,2010,(12)：101-103.

［2］王宪磊.电力拖动自动控制系统课程教学方法探讨［J］.科技信息,2011,(5)：114,408.

［3］鲍建宇,刘毅华,崔家林.运动控制课程群的实践教学改革研究［J］.合肥工业大学学报,2010,24(1)：113-115.

［4］尚丽.运动控制系统教学模式改革与实践探讨—基于CDIO理念［J］.苏州市职业大学学报,2011,22(1)：61-64.

［5］曾丽,姚裕安.电机与拖动课程教学改革的探索［J］.中国电力教育,2011,(18)：155-156.

［6］历虹,张巧杰,祁鲲.以创新能力培养为目标的电机与拖动教学改革研究［J］.中国电力教育,2010,(4)：57-59.