基于工程教育思想的《建筑供配電》實踐教學(xué)改革初探*

朱學(xué)莉 朱樹先 郭勝輝

(蘇州科技學(xué)院機(jī)電工程系，蘇州 215009)

0 引言

針對我國工科教育中目前仍側(cè)重于單向的知識灌輸，對于培養(yǎng)學(xué)生的基本技能具有重要意義的實驗、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等各種實踐性環(huán)節(jié)重視不夠的現(xiàn)狀，我校在制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案時，確立了以服務(wù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心、以工程教育思想為指導(dǎo)、以培養(yǎng)工程應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)的人才培養(yǎng)總體原則.在上述前提下，我們首先以樓宇智能化系列課程為抓手，開始了新形勢下人才培養(yǎng)模式改革的研究與探索.在《建筑供配電》課程教學(xué)中，尤其是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，始終將工程教育思想融于整個教學(xué)過程之中，開展工程化教學(xué)方法，在應(yīng)用層面上開展了教學(xué)改革實踐與探索［1-3］.

1 《建筑供配電》實踐教學(xué)改革目標(biāo)

工程教育的理論基礎(chǔ)，即CDIO.CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程.CDIO的主旨理念是按照工程教育的全生命周期構(gòu)建培養(yǎng)方案，其重點是塑造學(xué)生建立工程思維方式，掌握技術(shù)手段、具有組織協(xié)調(diào)能力、具備綜合設(shè)計能力;根據(jù)培養(yǎng)方案側(cè)重點的不同，形成不同的工程教育模式和培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)出的人才可以具有研發(fā)型工程師、設(shè)計型工程師和應(yīng)用型工程師的主要特征，對應(yīng)用型工程師而言，其重點是要具備工程思維能力、組織協(xié)調(diào)能力，最重要的是突出工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)［4］.

《建筑供配電》實踐教學(xué)改革的主導(dǎo)思想，即以CDIO工程教育思想為指導(dǎo)，基于CDIO應(yīng)用型工程師培養(yǎng)的理念，將工程能力素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于《建筑供配電》實踐教學(xué)活動的全過程，為學(xué)生構(gòu)建一個完整的工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)的知識體系結(jié)構(gòu)，使其在實踐能力上有較大的提高，進(jìn)而探索出新形勢下應(yīng)用型工程師的培養(yǎng)模式，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)出動手能力強(qiáng)、有創(chuàng)新精神的緊缺人才.

2 實驗課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革

精選和確定合適的實驗內(nèi)容，并按照教學(xué)規(guī)律、知識層次科學(xué)的組織，是搞好《建筑供配電》實驗教學(xué)的基礎(chǔ).而目前我們的實驗教學(xué)多以驗證性、孤立的基礎(chǔ)實驗為主，這對提高學(xué)生對本學(xué)科知識的綜合運(yùn)用能力非常有限.因此，在制定實驗教學(xué)內(nèi)容時，本著加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)、拓寬口徑、增強(qiáng)地區(qū)適應(yīng)性的理念，以提高學(xué)生的基本技能、分析及解決實際問題的能力，提高學(xué)生的自我思考、工程應(yīng)用與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，在實驗教學(xué)中進(jìn)行了一系列的改革探索，努力使知識體系和內(nèi)容趨于完善和科學(xué)化.

2.1 加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練

通過《建筑供配電》實驗教學(xué)課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生對工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)有一個較為全面的認(rèn)識，掌握一定的運(yùn)行維護(hù)知識，具有初步的工程設(shè)計能力和分析解決供配電技術(shù)問題的能力.在設(shè)計實驗與教學(xué)時，加強(qiáng)了基本方法的教學(xué)內(nèi)容，為以后相關(guān)實驗的操作理解打下堅實的基礎(chǔ).

利用學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量工程項目經(jīng)費(fèi)，建設(shè)了元件設(shè)備展示室，將本專業(yè)常用的一些元器件、小型設(shè)備、各種規(guī)格的導(dǎo)線及電纜等陳列出來，以開闊學(xué)生的視野，增加感性認(rèn)識.

2.2 增加綜合及設(shè)計性實驗

在設(shè)計實驗課程時，我們在減少驗證性實驗數(shù)量的同時，將驗證性實驗進(jìn)行改進(jìn)，在其中增加設(shè)計和研究的成分，促使學(xué)生進(jìn)行思考和探索，使學(xué)生通過實驗達(dá)到對基本知識、技能的系統(tǒng)性和完整性.

在安排實驗內(nèi)容時，精心設(shè)計與組織實施了綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)方案，力爭營造一個適宜培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和提高素質(zhì)的良好環(huán)境.在實驗過程中，學(xué)生始終是實驗活動的主體，充分發(fā)揮其主觀能動性和創(chuàng)造性，教師只給出指導(dǎo)性的意見，從而使學(xué)生獨立解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力得到提高.目前，本實驗課程中的綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容占實驗總學(xué)時的50%左右.

2.3 增設(shè)研究性實驗

我們所設(shè)計的研究性實驗是由學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論課程自己設(shè)置實驗題目、制定實驗研究方案.如用電計量與電費(fèi)計收實驗、供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)實驗等.此類實驗使教與學(xué)、學(xué)與做融為一體，在做中學(xué)習(xí)，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的智慧.這類實驗約占開出實驗的20% ～30%.

3 課程設(shè)計體系和教學(xué)內(nèi)容的改革

課程設(shè)計是配合相關(guān)課程學(xué)習(xí)的實踐性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容，是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié).《建筑供配電》課程設(shè)計的任務(wù)是使學(xué)生進(jìn)一步熟悉建筑供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計，掌握建筑供配電工程的設(shè)計原理和方法.

3.1 總體要求

《建筑供配電》的理論教學(xué)和實驗教學(xué)環(huán)節(jié)完成后，設(shè)置了為期兩周的課程設(shè)計，要求學(xué)生完成某10 kV變電所的電氣設(shè)計，其內(nèi)容涉及負(fù)荷計算、短路電流計算、變電所主接線設(shè)計、變壓器的選擇、高低壓一次設(shè)備的選擇、主要二次設(shè)備的確定及導(dǎo)線及電纜的選擇等內(nèi)容.在兩周的時間內(nèi)，要求學(xué)生編寫出設(shè)計說明書，畫出4張2號施工圖.通過這樣一個過程，將理論教學(xué)與實驗教學(xué)的所教授的知識連接起來，構(gòu)成一個完整的知識體系.為將來學(xué)生從事建筑電氣工程設(shè)計、施工等工作奠定堅實的基礎(chǔ).

3.2 教學(xué)內(nèi)容的改革

以往的課程設(shè)計，往往是由老師給出一個設(shè)計任務(wù)書，由學(xué)生完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù).我們在教學(xué)改革中采用的做法是，由老師提出任務(wù)的主框架，由學(xué)生自行設(shè)計任務(wù)，然后完成設(shè)計任務(wù).

寧都縣是贛南臍橙主產(chǎn)區(qū)之一，臍橙種植面積1.33萬hm2，年產(chǎn)量臍橙達(dá)60多萬t，遠(yuǎn)銷國內(nèi)外。寧都臍橙平均產(chǎn)量可達(dá)3 000 kg/667 m2以上，平均產(chǎn)值可達(dá)1.2萬元/667 m2以上，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀，是目前贛南臍橙適種區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)扶貧中最好的一個項目。柑桔紅蜘蛛暴發(fā)常造成臍橙減產(chǎn)以及臍橙樹勢虛弱，為害嚴(yán)重時造成臍橙逐漸死亡。

在教學(xué)活動中，始終將工程教育思想融入教學(xué)之中.首先，將教師以往做過的工程設(shè)計具體案例進(jìn)行講解，讓學(xué)生了解變電所設(shè)計總體思路.然后，提出總體構(gòu)架及具體要求，學(xué)生按照要求自行設(shè)計具體題目，其內(nèi)容主要包括供電電源位置，負(fù)荷性質(zhì)、容量及具體分布等.設(shè)計過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考并應(yīng)對這樣一些問題:從設(shè)計的角度出發(fā)，如何體現(xiàn)技術(shù)合理的原則及可行性原則;從施工部門的角度出發(fā)，考慮如何使施工更方便?如何布線能夠節(jié)省材料;從用戶的角度出發(fā)，考慮怎樣才能達(dá)到方便、舒適、實用的效果;最后，用國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)去衡量設(shè)計方案是否符合技術(shù)要求.

3.3 考核方式改革

實踐教學(xué)的考核，是全面了解實驗教學(xué)質(zhì)量，及時反映和解決實踐教學(xué)工作存在的問題，推動教學(xué)方法的改進(jìn)，更新教學(xué)內(nèi)容，不斷提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要措施.

在考核方式上，從題目及內(nèi)容的設(shè)計水平、平時表現(xiàn)、答辯成績、設(shè)計說明書及設(shè)計圖紙的質(zhì)量4個部分進(jìn)行綜合評價，給出最終成績.

4 畢業(yè)設(shè)計體系和教學(xué)內(nèi)容的改革

畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié).通過畢業(yè)設(shè)計，能使學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練.在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)上，主要從學(xué)生、社會的需求出發(fā)，采用多種措施，使學(xué)生得到更好的工程訓(xùn)煉，獲得自己所需的專門能力［5］.

4.1 按照學(xué)生的就業(yè)方向設(shè)置題目

確定畢業(yè)設(shè)計題目時，根據(jù)學(xué)生的就業(yè)意向或簽約單位的用人需求為學(xué)生“量身定做”設(shè)計題目，真正做到有的放矢，使學(xué)生在走出校門前進(jìn)行一次綜合的“崗前培訓(xùn)”活動.連續(xù)幾年，都在畢業(yè)設(shè)計開始前按照學(xué)生的就業(yè)方向調(diào)整、更改了部分畢業(yè)設(shè)計題目及內(nèi)容.

4.2 與企業(yè)技術(shù)人員聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計

根據(jù)用人單位的實際需求，與企業(yè)技術(shù)人員共同指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計是我們在實踐教學(xué)改革中的另一個舉措.在第7學(xué)期末，將學(xué)生送到企業(yè)進(jìn)行實習(xí)，參加企業(yè)的具體工程項目，由企業(yè)的指導(dǎo)教師與學(xué)校指導(dǎo)老師共同指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計工作，學(xué)生的設(shè)計圖紙即為公司的工程施工圖.企業(yè)指導(dǎo)教師按照企業(yè)的工作模式安排學(xué)生的設(shè)計活動，其中包括深入施工現(xiàn)場、完成例行的實習(xí)任務(wù)、繪制相應(yīng)的施工圖.學(xué)校的指導(dǎo)教師按照學(xué)校畢業(yè)設(shè)計進(jìn)程指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計全過程，其中包括審核開題報告及設(shè)計圖紙、審閱畢業(yè)論文、安排畢業(yè)答辯等，其間還多次到企業(yè)去指導(dǎo)學(xué)生.

4.3 開展跨專業(yè)的團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計

近幾年，我專業(yè)教師參加了學(xué)校的“基于設(shè)計院模式·跨專業(yè)團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)方案的實踐與探索”教研項目，連續(xù)三年組織并指導(dǎo)學(xué)生參加了其中的基于設(shè)計院模式的跨專業(yè)團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計活動.

2010年和2011年，該團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計成果—泰翔御品城市綜合體設(shè)計和蘇州吳中龍西綜合商務(wù)大廈設(shè)計均在江蘇省高等學(xué)校本?？苾?yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(論文)評選中獲得了“優(yōu)秀團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計獎”，今年的團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計成果—徐州市某人民醫(yī)院門診病房大樓又獲得了校級優(yōu)秀團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計，并被學(xué)校推薦參加本年度的江蘇省優(yōu)秀團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計評選.在團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計中，由建筑、土木、給排水、暖通空調(diào)、電氣及室內(nèi)設(shè)計幾個專業(yè)聯(lián)手完成一個工程項目的設(shè)計工作，我專業(yè)的學(xué)生在完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)的同時，還要與其他專業(yè)的學(xué)生相互配合.主要工作有:①做照明系統(tǒng)設(shè)計時，與室內(nèi)設(shè)計專業(yè)相配合，以室內(nèi)專業(yè)選擇的燈具類型及布局為負(fù)荷計算的依據(jù);②做動力系統(tǒng)、消防系統(tǒng)設(shè)計時，與給排水、暖通空調(diào)專業(yè)相配合，主要是從這兩個專業(yè)處獲得所需動力設(shè)備的技術(shù)條件，然后進(jìn)行線路設(shè)計、開關(guān)保護(hù)電器的選型等.此外，還需了解排煙口、送風(fēng)口、水流指示器等的具體位置，以進(jìn)行消防聯(lián)動控制系統(tǒng)設(shè)計;③使用共享空間時，與其他各專業(yè)配合，相互協(xié)調(diào)，合理利用空間，減少浪費(fèi).在這些工作中，出現(xiàn)問題后，要及時與相關(guān)專業(yè)溝通、調(diào)整，以使設(shè)計工作順利進(jìn)行.

通過團(tuán)隊畢業(yè)設(shè)計過程，大大提高了學(xué)生的工程意識，使學(xué)生真正了解了建筑電氣設(shè)計的實際過程，了解了民用建筑設(shè)計院的工作模式，同時也對其他相關(guān)專業(yè)的設(shè)計工作有了大致的了解.對于這種相關(guān)專業(yè)知識，在實際工程設(shè)計中進(jìn)行學(xué)習(xí)，在“做”中學(xué)習(xí)，比起采用課堂教學(xué)方式，效果十分顯著，可以達(dá)到事半功倍的效果.

5 指導(dǎo)學(xué)生開展科技創(chuàng)新活動

在實踐課程的教學(xué)過程中，基于工程教育的理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的探究式主動學(xué)習(xí)方法及基于項目的學(xué)習(xí)方式.培養(yǎng)學(xué)生的探究式主動學(xué)習(xí)方法，即在教學(xué)過程中由教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和研討，加強(qiáng)主動學(xué)習(xí)和動手實踐，強(qiáng)調(diào)分析問題和解決問題的能力.開展基于項目的學(xué)習(xí)方式，既可以體現(xiàn)課內(nèi)，也可以體現(xiàn)在課外.在課內(nèi)，按照專業(yè)人才培養(yǎng)原則指導(dǎo)學(xué)生完成既定的實踐環(huán)節(jié);在課外，積極引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)習(xí)內(nèi)容通過各類項目，如大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃(URT)、教師科研項目、課外科技競賽項目等，對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)與指導(dǎo).2009年，指導(dǎo)學(xué)生開展的江蘇省高等學(xué)校URT項目—智能公交綜合信息服務(wù)系統(tǒng)項目已經(jīng)結(jié)題.目前，2011年的一個URT項目(安全車距智能預(yù)警系統(tǒng))研究正在進(jìn)行之中.去年，指導(dǎo)的學(xué)生在“第三屆“亞龍杯”大學(xué)生智能建筑工程實踐技能競賽”中獲二等獎和三等獎各一項.

6 結(jié)語

綜上所述的基于工程化的教育思想的《建筑供配電》實踐課程教學(xué)改革活動，是基于工程教育理念的一種探索性嘗試，是針對本學(xué)科方向自身特點而進(jìn)行的一種有益的探索.該模式從一系列教學(xué)活動中，充分體現(xiàn)了工程教育的思想.但筆者深深地認(rèn)識到，根據(jù)我國高等教育發(fā)展要求和我校的實際情況，以社會需求作為切入點，更好地為地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，還有很多工作要做.作為一名專業(yè)課教師，必須根據(jù)專業(yè)特點研究專業(yè)課教學(xué)中的創(chuàng)新教育理念，才能培養(yǎng)出真正具有工程意識、工程能力和創(chuàng)新精神的工程應(yīng)用型人才.

［1］John Malmqvist，Kristina Edstrom，Svanre Gunnarsson，Soren Ostlind.The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes［J］.World Transaction on engineering and Technology Education，2006，5(2):361-364.

［2］徐曉寧，游秀華，郝海青.智能建筑教學(xué)體系的探索與思考［J］.高等建筑教育，2006，15(4):87-90.

［3］徐書杰，黃煒.論加強(qiáng)建筑電氣技術(shù)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)［J］.山西建筑，2008，28(10):209-210.

［4］楊澤斌，孫玉坤，譚倫農(nóng).電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)的探索與思考［J］.電子電氣教學(xué)學(xué)報，2007，1(2):69-71.

［5］孫賢明，付艷峰，楊麗萍.工科高校畢業(yè)設(shè)計論文質(zhì)量管理的研究與實踐［J］.湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(人文社會科學(xué)版)，2008(1):181-182.