摘要：基于CDIO工程教育理念，針對電力工程基礎理論課的教學進行改革。通過改革課程內容、教學方法、手段和資源，建立了“教—學—研”深度融合的載體，即“項目—競賽—軟件平臺”，形成了CDIO工程模式下的解題路線。教改實踐表明，學生的成績得到顯著提高，競賽技能得到增強，教師的教學能力得到提升，教改實踐對提高學生能力和提升教師教學水平起到了雙重催化作用。

關鍵詞：電力工程基礎;工程教育理念;教學方法

電力工程基礎是電氣工程及自動化專業的一門專業基礎課，其前導課程包括電路分析、電機學，后續課程包括電力系統分析、電力系統繼電保護等。課程內容包括電力系統相關概念和供配電一/二次系統的計算和運行操作，以及防雷接地保護等。課程內容覆蓋面廣、信息量大，是一門理論性和實踐性都很強的課程。該課程培養目標是學生的認知和理解能力、邏輯思維能力、工程計算和設計能力，但該課程內容不系統，知識點零散，計算復雜、難度大，缺少實踐性環節，無配套實驗設備;傳統的講授法教學與工程實際缺少關聯，學生沒有應用工程技術的能力[1,2]。因此，為培養學生具備電力工程應用能力，電力工程基礎課程教學亟待改革。CDIO(ConceivingDesigningImplementingOperation)，即構思、設計、實現、運行，是一種國際創新型工程教育模式，由美國麻省理工學院和瑞典皇家理工學院等四所大學經歷四年研究所得[3]。

CDIO工程教育模式以產品開發的全過程為載體，旨在培養學生工程基礎知識、個人、人機團隊和工程系統四方面的能力[4]。該模式被國內諸多高校引入課堂教學中[5-7]，形成了各具特色的教學新模式，取得了很好的教學效果。如汕頭大學提出的個人、團隊和系統調控三個能力的EIP-CDIO新型工程教育模式，建立了CDIO工程教育理念下適合自己的工程人才培養模式[5]。本文基于CDIO教育理念，對電力工程基礎課程教學研體系進行深度融合，形成“項目—比賽—軟件平臺”載體，旨在提高教學效果。

1建立“教—學—研”融合的載體

1.1CDIO模式下“教—學—研”融合的必要性

電力工程基礎課程在以往的教學內容設置上，教師圍繞教材進行通篇講授，沒有對教材知識結構進行梳理和重構，導致講授過多、學時不足，教學內容重點不突出，學生所學知識多、雜、難的現象。課上教師僅僅采用單一的講授法完成課堂教學任務，僅在必要的章節講授中使用多媒體輔助教學，缺乏教學方式、方法的設計;課下布置的作業單單是為了鞏固知識點的記憶，作業題的設置缺乏綜合性、設計性。學生聽課效果欠佳，對于較難理解的知識，多數學生放棄對該知識點的深入理解，造成在后續課程中跟不上，頭腦中無法建立完善的知識體系，學生的期末成績普遍偏低，不及格率增加。

更重要的是，由于實驗條件的限制，本課程缺乏實驗環節的設置，尤其是潮流分析的問題，學生無法實驗練習，造成學生所學僅僅停留在理論層面上，無法內化和實踐;同時，教師也缺乏深入科研的條件，科研進度緩慢。以上所言諸多問題說明，該課程現有的模式無法適應工程教育大背景下培養專業人才的需求。CDIO教育理念要求學生對工程問題能夠構思、設計，并加以實現和運行。這種能力的培養離不開教學模式的改革，用工程教育的理念指導教學，促使理論與實踐深入結合;而工程問題的解決又離不開深入的研究。所以，基于CDIO教育理念，在師生之間建立起“教—學—研”深度融合的教育與發展模式，是解決以往教學中突出問題的有效途徑，能高質量地培養電力工程人才，是電氣工程學科適應時代發展的必然趨勢。

1.2“教—學—研”融合的具體措施

1.2.1教學內容的增減為了使本門課程知識體系連貫，便于教師講授和學生學習，促進教師科研與學生參與的融合，對現有電力工程基礎課程教學的知識章節進行重構。以電能的“生產、輸送、分配和使用”為主線，形成了六個模塊的講授內容，即發電廠及電力系統基本概念、電力網等值電路、電力網潮流分析、高壓開關電器、一次系統主接線設計和電力設備的選擇應用。教材中的陳舊與偏難知識點，不利于學生理解，不影響教學主線的形成，可以刪除，如復雜閉式網的潮流分析與計算、矩陣算法的潮流理論分析等。重構后的知識體系有鮮明的主線貫穿始終，教師能較好地對教學內容前后銜接并突出講授重點;并且學生按照這條主線學習能更便捷，易加深對知識的理解與掌握;同時這種知識體系模塊化重構，與教師科研的方向有利融合，學生掌握基礎知識后便于參與科研。

1.2.2課下實踐指導環節的強化基于CDIO工程教育理念，為培養學生發現問題并解決的能力，注重課下實踐指導環節的強化，如輔導答疑、布置作業和開放實驗室項目。教師每周進行一次輔導答疑，并對每章節重點知識精心布置，呈現難易度不同的梯度作業，從中掌握學生對基礎知識的理解與運用程度，以此反饋于教學，對教學進度與講授程度進行合理調整。教師對學生提出的問題進行歸納，總結形成典型問題模塊，如電弧形成過程的理解模塊;并針對典型問題模塊開展實驗室開放性項目，如球隙放電實驗與電弧形成的動畫模擬，使學生能夠在實踐化練習中解決問題，對知識的鞏固與理解更加深刻。拓展與深化課下教學內容，更加有利于課程講授、學生學習與師生科研的融合。

1.2.3教學方法、手段和資源的有機結合在CDIO工程教育理念指導下，根據整合后的課程教學內容與各章節特點，借助圖片、動畫、微視頻等多媒體輔助教學手段，將工程案例討論法、理論分析與工程計算機分析對比法、翻轉課堂等多種教學方法融合，完成該課程的教學任務[8]。在第三章的“典型環網的潮流分布計算”一課中，教師引出課題“三角環網電力系統如何計算潮流”后，通過啟發式和討論式教學，引導學生構思解題方法，形成解題路線，即先找功率分點再拆網計算。采用翻轉課堂的方法，讓學生對每一步理論計算進行分析講解;結合分析對比的方法，將教師科研中的MatLab/Simulink計算機仿真軟件引入課堂教學，構建2機5節點系統建模與潮流分析。將軟件解題的結果與理論計算的結果進行對比，總結兩種解題方式的優缺點。

另外，在第四章的“電弧及其形成與熄滅”一課中，電弧的形成要從微觀理論進行分析，借助“主觀能動性學習模式”[9]，采取翻轉課堂教學方法，課前布置任務，讓學生搜集電力上電弧形成的圖片、動畫以及滅弧的裝置，課上由學生主講電弧是什么?電弧如何形成?電弧用什么熄滅?教師進行補充總結。從電力工程上的“飛弧傷人”事件引入，電弧形成機理由教師制作的動畫進行補充演示，最后學生以多媒體圖片介紹電力滅弧器件。這種教學方式下，學生主講和教師點評相結合，能激發學生積極性。教學方法、手段和資源在不同課節中的有機融合，既能使復雜知識簡單化，又能加深學生的理解，也促進了學生對教師科研的參與，提高了學生的學習興趣和實踐能力。