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user: 3. CDIO理念下课程改革方案设计 微电网是近年来出现的一种新型能源网络化供应与管理技术，能够方便清洁型新能源的接入和用户侧需求管理，从而实现能源利用最大化 [ 4 ] 。这一概念在我国兴起较晚，大多学者从理论研究较多，实际项目较少，经过对国内外的微电网基本框架的了解，并结合国内已有的平台，本实验室搭建了交直流混合的智能微电网实验平台，为后续课程的项目实践奠定了硬件基础。 本文所提出的微电网平台分为物理平台(如图1所示)和仿真平台，物理平台包括20 KW光伏发电系统，5 KW光伏模拟系统，10 KW/40 AH锂电池储能，双馈模拟风力发电系统、交流负载组成，拥有实时信息采集，数据存储，电能质量检测，控制系统二次开发等功能。实验平台兼容性强，方便后期学生实验和设备扩展；中央控制器可二次开发，基于EMIDE应用软件开发控制系统算法，EmIDE支持多种不同类型的项目，包括C、C++项目类型。 图1. 智能型微电网系统结构示意图 仿真实验平台包括半实物仿真RTLAB和纯软件仿真Matlab/Simulink和PSCAD/TMEDC两种，用于项目前期理论验证和实验室现阶段缺少的实验设备如水力和生物质能发电部分。 实验室管理模式采取授课教师与实验技术人员双重责任制，即所有在实验室完成的实验项目，均需要分管本是实验室的授课教师与实验技术人员双方参与，实验室技术人员需要全面掌握本实验教学领域所涵盖的所有实验内容，要熟悉所有实验设备的操作和安全管理，在整个项目实践过程中，实验技术人员与授课教师分工不同，前者保证设备运行正常，操作正确步骤与突发事故处理，后者负责项目内容的完成。 3.1. 设计理念 在CDIO课程设计理念上，遵循主要思路为：依照专业的培养方案和实践能力要求，结合大四学生的学习特点和需求，以实际工程项目为教学主要线路，对不同授课内容，采用讲座式或探究式教学方法，讲座式教学内容由邀请行业专家授课，探究式教学内容通过设计不同工程项目，融入基础知识点，在学习理论的同时达到了技能训练的目的，各个项目之间循序渐进，让学生学习逐步深入。在此基础上，及时编制合适的“实训项目指导书”，利用“基于平台的项目–理论–实践一体化教学方法”来完成新能源发电技术课程的教学工作，课堂上的理论紧密联系项目，实践过程中由能够扩展理论深度，在实际项目中实践锻炼了学生解决实际问题的能力，不论对今后升学或就业都有很大帮助。为了帮助每一个小组完成任务，给每一个小组指派一位该方向硕士研究生，一起攻克科研难题。在课程学习上，学生不再只是被动接受知识，而是主动发现问题解决问题，老师也需要有更深入的研究才能胜任，长此以往，可以让学生和老师的提高更快，符合当今高等教育的需求。 3.2. 课程教学方案设计 从电气工程及其自动化专业的培养方案来看，新能源发电技术总学时是40，将授课内容作如下划分。 1) 讲座式部分教学 讲座式教学法近年来已经应用于多个领域，主要优势包括：引导专业方向，开阔专业视野，增强求知欲望。文献 [ 5 ] 详细阐述了讲座式教学方式在“新能源发电技术”中的应用，但从笔者实际调研中发现，整门课程都采用讲座式教学，存在一些缺陷，该方法更适用于专业启蒙课程，若内容不能唤起学生兴趣，学生容易昏昏欲睡，学习效率有限，探究无法深入，难以合理考评学生成绩等。 基于上述考虑，在课程中将导论和安全教育部分设置为讲座式，邀请相关方向的行业专家进行讲座，讲座内容围绕课程核心知识，适当融入交叉学科知识，讲深讲透。针对武汉科技大学在核电研究中缺乏专业实验设备，因此对核电及其他新能源方式也才采用邀请其他优势高校的专家教授给学生做讲座式教学。 2) 探究式部分教学 探究式教学是CDIO理念的重点，其主体是学生，新课程标准的要求是组织学生“自主学习，探究学习和合作学习”，在新课标要求下，探究式教学方式非常适合已经具备一定专业基础的大四学生，新能源发电技术课本上的知识有限，部分知识深入理解存在困难，如果能够通过实际项目体验，引导学生参与其中，亲历思考和探究的过程，可以调动学生主动性和积极性。 3.3. 实验项目设计 CDIO理念核心是激发学生探究兴趣，所示课程项目要选择有系统性及代表性的工程项目，教师要实际调研新能源方向的研究项目和企业需求，综合确定课程项目设计内容。课程培养目标主要是通过掌握微电网平台工作原理，熟悉多种新能源发电技术，并能够灵活应用。以常见的风力发电和太阳能发电为例设计课程实践项目如表1所示。 Table 1 Curriculum practice projec 教学项目 相关知识 学习情景 项目一：风能发电； 学生分组：共90人，30人为一个方向， 每方向设置三个小组； 项目考核：成果展示，组长汇报答辩 风速和风功率预测；风能最大功率跟踪； 预测算法应用 直驱式和双馈式发电系统建模； 电力电子建模技术 5 KW双馈风力发电系统不同风速下运行 系统控制与运行技术 项目二：太阳能发电； 学生分组：同上； 项目考核：同上 太阳能模拟器应用 原理学习 光伏逆变器 软硬件设计 系统并离网转换 理论仿真设计 表1. 课程实践项目 在实际教学中，需要向学生明确提出项目任务要求，和考核指标，以项目一中的风功率预测为例，主要项目任务包括：1) 在实际微电网平台中，采集1 h的实时风功率数据；2) 观察风功率特点，并查阅文献找寻现有预测方法；3) 利用matlab/simulink建立预测模型；4) 编写合适程序，完成短时风功率预测结果。考核指标包括：预测算法快速可靠，程序可正确运行，20 min风功率预测误差小于20%。 通过明确的任务要求和考核指标，方便学生在相关专业硕士研究生和教师的指导下，有方向性的学习，提高了学习效果，增强了学生思考问题解决问题和实践动手能力。 3.4. 评价体系设计 学生知识和能力评价体系是对学生在CDIO教学方法中收获成效的有效衡量，笔者在前期调研中了解到，现阶段大多课程以理论教学为主，只要最终的卷面考试考取高分即可，这种片面的理论知识评价体系不能引导学生能力的培养。建立合理的知识和应用能力的评价体系，即重视学生对理论知识的掌握，引导学生学以致用，自学创新，同时注重团队合作、产品构建能力，这才是CDIO理念下有效的评价方式。 综上，结合本门课程偏向实际应用的特点，评价体系分为项目实践评分和理论考试评分两个方面，其中前者成绩乘以60%加上后者成绩乘以40%作为最后的期末成绩，项目实践成绩通过项目方案设计，过程操作，结果演示和答辩来考核，在平时的项目实践课程上给出分数，最后取平均分作为最后的实践部分评分。该评价方法摒弃了以往的考分至上的现状，更能激起学生的学习热情，让学生提前进入项目研究的氛围，帮助学生今后更好的进入科研工作状态。 3.5. 教学效果反馈与持续改进 本教学方法已经在12级电气自动化专业新能源发电技术的教学工作中应用，相比以往理论教学为主，实验为辅的思路，在CDIO理念下，“基于平台的项目–理论–实践一体化教学方法”在学生中取得了较好的反响。在老师和相关专业硕士研究生的指导下，所有小组均完成了项目任务。最后，在学生的反馈问卷中，有超过80%的学生非常满意这种教学方案，在16年的毕业论文中，有40%的学生选择新能源方面的课题，在找工作中，超过20%的学生找到了与新能源相关的公司或岗位。 通过和已经毕业的学生交流发现，CDIO理念下“基于平台的项目–理论–实践一体化教学方法”也存在需要改进的地方，如实验平台需要不断升级，跟进新的技术；在实践过程中要对每个学生提出任务要求，不能只对组长有要求，从而导致其他组员出现敷衍不认真的现象等。在后续的改进上，需要各方面的共同努力，包括已毕业学生及时反馈，学校经费支持，和其他高校的沟通交流等。