基于CDIO培养模式的“船舶电站自动化”课程改革
罗宁昭王伟黄靖肖晗
［摘要］通过对“船舶电站自动化”课程在实践与理论方面存在脱节现象，学生学习理论知识后工作中仍无法熟练应用，知行不一的问题的研究，将CDIO培养模式引入课程教学。通过对CDIO培养模式适应性改进，将符合CDIO培养模式的“讲授—系统设计—硬件实现—运行验证”课堂教学方法带入课程，并将科研用实时仿真系统应用于教学，便于学生利用该系统实现低成本装置运行验证，最后还对课程考核方式做出调整。课程改革实现理论与实践经验的接轨，培养了学生自我学习能力、创新思维能力和团队精神。
［关键词］CDIO培养模式；课程改革；船舶电站自动化
［基金项目］2020年度海军工程大学教学改革项目“基于CDIO工程教学模式的《舰艇电站自动化》课程教学改革”
［中图分类号］G642.3［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）10-0069-04????［收稿日期］2020-05-26
“船舶电站自动化”课程是电气工程及其自动化专业的一门专业课程。本课程的主要任务就是研究舰船电站的各种自动装置和自动化电站系统。通过学习本课程，学生应掌握现有的电站自动化技术，而且对新近发展的自动化电站系统有一定的了解，具有初步分析电站自动化技术图纸的能力，同时为学生适应未来执掌船舶电站装备的发展打下基础。
一、课程存在的问题
目前课程的课堂教学存在一定的问题，课程的理论和实践存在脱节现象。在教学过程中，一直都以概念性知识讲解为主进行励磁、并车、功率分配等内容的教学，虽然这样有助于学生对概念性知识的掌握与理解，但学生在工作岗位进行实践应用时，理论知识点与实际情况存在一定差异，学生无法顺利地将理论知识转化成实际操作能力。占教学内容较大篇幅的电路实现部分，只能通过讲述使学生了解，学生对电路认知不深，一旦变换形式后就无法掌握，学生只会照猫画虎，其分析方法掌握不熟练。学生实践机会较少，对自动装置如何进行实际工作等内容不能建立完整的概念。同时，课程教学方法一成不变，课程教学以传统讲授式教学为主，课堂氛围过于枯燥乏味，导致教学效率不高。
CDIO培养模式是近年来国际工程教育改革的方向。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品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学习工程［1-7］。以CDIO为关键词在CNKI网站进行检索，2021年有1988篇论文，2020年有2409篇论文，2019年有2766篇论文，可见近些年来对CDIO培养模式的研究持续高热。因课程主要讲授船舶自动化原理及实现方法，与船舶各型电站自动控制设备紧密联系，完全可以将CDIO培养模式引入，对CDIO培养模式适当修改，使其从培养体系的模型变成适合课程的教学模型，使学生从设备的设计、实现再到运行的全过中学习设备和原理。以设备的设计实现过程为牵引，提高学生学习热情，提升学生思考问题、分析问题、解决问题的能力。同时与需求侧对接，将工作岗位对电气工程人才能力的需求作为培养的目标，使学生在毕业后能够解决工作岗位上所遇到的实际工程技术问题。
二、CDIO培养模式适应性改进
CDIO培养模式是一种人才培养模式，从实际工程角度出发培养适合的有能力的工程人员。模式强调培养目标、培养理念与课程体系的一体化设计，课程体系、教学方法、学习方法、考核方式和持续改进的一体化设计，知识、能力和素质培养的一体化，是面向高校所有专业教育的理论［1］。该模式是完整培养体系，应用到一门课程改革中来，难免“水土不服”。“船舶电站自动化”需要借助CDIO的工程教育理念，完成课程教学改革，将CDIO的理念和做法在课程具体操作过程中落地。
（一）学科知识基础
CDIO大纲中十分强调数学、物理学等自然科学的基础知识。而“船舶电站自动化”课时有限，无法对课程内容所需的自然科学知识进行再次讲解。为使学生能顺利完成本课程设置的项目，需要增加先导课程。
先导课程主要向学生介绍课程实施方法，互联网学习资源，推荐实用的资料查询手段。为保障课程顺利进行，还需要讲解在后续项目完成过程中需要频繁涉及的专业基础课程知识。先导知识内容如图1所示。先导知识主要包括发电机原理（发电机的组成、结构、运行原理、基本运行方程等）、数字控制技术（单片机、PLC编程）、模拟电子电路（模拟电子器件基本工作原理、运算放大器工作原理等）、电力电子技术（晶闸管原理、整流电路原理等）中的基础原理内容。这些内容都需要在课程开始之前带领学生回顾一遍。
（二）环境背景转换
CDIO培养模式重视对当代重要的政治、社会、法律和环境的表达，以及对学生价值观的塑造。建立学生的全球视野，使其