本科畢業設計指導的研究型模式嘗試

摘要：畢業設計是工程類本科教學的最后一環。由于其綜合性、實踐性、繼承性等特點，作為工科教育的關鍵環節之一而受到重視。本文介紹作者所在的研究團隊如何將研究生論文和科研工作合作指導模式移植運用到本科畢業設計和畢業研究課題中的基本思路和具體做法。分析了研究型畢業設計指導模式的內涵，闡述了從課題的確定、開題報告、定期的seminar、中期報告、畢業論文（設計）答辯、發表論文等多方面的實踐感受和取得的主要成果。也在一定程度上分析了通過這種模式培養的學生畢業后的跟蹤情況，其中有多名同學考取碩士研究生，畢業工作的同學形成了踏實工作積極向上的主流傾向。結果表明，通過這種模式對學生學業價值觀的形成、各方面能力的提高以及對以后的事業生涯具有非常積極的作用和影響。本文還分析了這種模式可持續發展的制約因素，提出了不同層面需要解決的問題和需要努力的方向。

關鍵詞：高等工程教育 本科培養 畢業設計（研究） 研究型教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2012）11（a）-0049-02

新中國成立以來的高等工程本科教育經歷過幾個不同的發展過程，文革前是以細化專業并面向工業部門應用的階段，課程設置以加強專業教育為主，畢業生一般情況下深受用人部門之歡迎。文革中強調與生產實踐相結合，學制要縮短，教育要革命，給高等教育的發展產生過嚴重的沖擊。改革開放以后，接觸并借鑒到西方的工程教育經驗，重新建立和恢復起了兼顧中、西的工科教育體系，以一批留學歸國人員為先導，引入了美、歐、日等不同國家和區域在高等教育中的先進經驗。到20世紀90年代，由于市場經濟的導入，工科畢業學生的以計劃分配到自主擇業的轉變，引起了大學內對課程體系的改革，以適應市場的需求。在這種以計劃為主向市場為主的經濟轉軌過程中，工科大學的本科教學計劃發生了深刻的變化，如引入了諸多的人文選修課，引入了與適應廣泛就業為目標的非專業課程，在素質教育的旗號下弱化了課程的難度，作為大學教育的一個重要環節—— 畢業設計或畢業論文也受到影響。

隨著中國企業的進步，尤其是外資企業的進步，對工科大學畢業生的要求越來越高，因此，有必要重新審視已有畢業設計（或畢業論文）階段的特點、存在的問題和國際發展趨勢等，將研究生培養的模式部分引入到大學生的培養中。

大學本科畢業設計作為專業教學過程中的一項最終綜合性實踐環節，學生可以通過這一環節體驗從尋找課題、查找文獻到專題研究、論文寫作的全過程。是實現本科培養目標要求的一個重要階段，該環節不可替代的作用早已被實踐所證明。隨著研究型大學的建設和研究型教學體系的研討，有必要深化畢業設計的要求和指導方式。本文介紹了作者所在的研究團隊如何將研究生論文和科研工作合作指導模式移植運用到本科畢業設計和畢業研究課題中的基本思路和具體做法。

1 用研究型教學方式來改變畢業設計指導工作

所謂研究性教學是指教師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，綜合運用研究方法，自主地提出問題，研究問題和解決問題，在研討中達到學習、創造和培養能力等目的的教學形式。

在畢業設計中給學生研究式的學習訓練以及將學習與發現和探索過程相結合，培養學生獨立學習與終身學習的能力。

2 研究型模式畢業設計的具體做法

2.1 課題的確定原則

選擇恰當的課題作為畢業設計或畢業論文的題目是研究型教學中重要的一環，應考慮完整性、適中性、挑戰性、前沿性（或實用性）。

完整性指課題是一個相對獨立自成體系的題目，這樣可以使同學得到全面的訓練。題目應有一定的深度、廣度，使得學生通過綜合應用所學的基礎理論和專業知識，能在規定的時間內得到充分的鍛煉，要爭取聯系實際，盡可能結合科研來選題，以強化學生的責任感。鼓勵學生利用大學所得的知識，查閱資料，研究國內外最新技術動態，培養他們嚴謹求實的作風、科學的思維方法和創新能力。

適中性指課題的工作量要適中和恰當，使同學有足夠的時間來學習、思考和實踐研究型學習的方法。選題要考慮到畢業設計的時間問題，每個題目的難易程度、工作量大小要考慮不同層次學生的實際情況。對于成績好的學生，可布置一些難一點的題目，并留有發揮的余地。對成績較差的同學，須使他們經過努力才能完成。

挑戰性指課題的難度要恰當，具有一定的挑戰性，是學生現有知識基礎上跳一跳才夠得著，有助于激發同學的研究或設計興趣。教師應在科研中讓學生真刀真槍地干，充分激發他們刻苦鉆研的熱情，充分挖掘他們的潛力。

前沿性指課題來自于學科研究的前沿領域，雖然對學生來講只能研究具體某一點，但不失其先進性獲學術性。當然結合實際需求也可能不是前沿課題，但這時應考慮其實用性，為解決實際問題而提出。題目要盡可能反映當代科技發展水平，讓學生了解、把握國內外在該研究領域的最新成果和發展動態，適應知識經濟和社會發展的需要。

回顧本研究小組這幾年的畢業設計的題目，有結合國家自然科學基金、863計劃、上海市科委重大攻關項目、國家重大工程項目的題目，如：用于慣性約束聚變裝置的靶場組件系統相關的部件結構設計；步行康復訓練機器人腿部關節的機構設計、減重機構系統設計、步行康復訓練機器人腿部關節的控制系統設計、減重機構及控制設計；地下管道位置測量方法、檢測機構的設計、管內去污機器人結構設計等。也有尚未立題而進行預研項目的題目，如利用光纖光柵傳感探測地質模型變形的初步研究；骨科手術床的智能化改造；盾構土體變形的監測和報警系統設計；智能結構變形檢測系統研究及振動臺設計等。

上述題目的確定充分考慮了選題的原則，特別是預研項目充分調動了學生的自學潛力，體現了基于問題的學習（Problem based learning，簡稱PBL）模式，促進主動學習和理論聯系實際，學生要解決已知條件不充分或無標準答案的實際問題。正如前卡內基教育促進會主席Ernest Boyer博士在《學術的反思》一文中所指出的“教學是教育和塑造未來的學者，優秀教師能營造一個氛圍，激勵主動而非被動式的學習，鼓勵學生成為批判性和創造性的思考者，在大學學習結束后，具有繼續學習的能力。”

2.2 開題報告

“開題”的目的是了解科研的起步，提出proposal，立項的過程。本研究團隊借助了研究生的這種指導方式，要求本科生在確定畢業設計題目兩周內進行開題，在開題報告中要求包含：課題的來源、意義和研究背景；國內外研究現狀；本課題研究的目標和內容；可選擇的方案分析；擬采用的技術路線；課題研究計劃；預期研究成果；參考文獻。目的是希望學生有備無患，盡快進入角色，做科研的主人，進行“自上而下”的策劃。

在進行開題前，要求學生進行調研，開題前的“科研調研”指了解以往相關科研工作的進展情況，途徑有兩個：資料調研和實地調研。通過調研，使學生學會利用圖書館、網絡等多種途徑獲取資料的辦法、學習對資料的分析和歸納（文獻閱讀報告）、學習現場調研的方法、學習調研報告的寫作。

在開題報告時，要求本研究團隊的教師指導的全體學生一起參與“開題報告”，“方案論證”等方面的討論，討論可以啟發大家思考問題。

教師在指導畢業設計時，不僅要引導學生熟悉問題的求解過程，如何應用已學的知識來解決問題，更重要的是引導學生如何發現問題、提出問題、分析問題。指導，關鍵在于“授之以漁”，教給學生一種思考問題的方法，為他們畢業后從事技術、科研工作打下基礎。

2.3 定期的seminar

定期的seminar（學術討論）是畢業設計指導的重要方式之一，主要采用多個教師參與集體指導的方法，由同學報告研究進展、存在問題和擬采用的措施等。教師起啟發、引導、激勵和評價的作用。學生每二周對自己的畢業設計進行報告，重點報告取得的進展、遇到的問題、設想的解決辦法、下一階段的打算。參與人員有研究團隊的教師、博士生、碩士生以及本科學生，通過seminar這種形式，培養學生具有：（1）批判性與創造性的思維能力；（2）提出、分析、解決和評價問題的能力；（3）團隊合作的精神；（4）有效交流溝通的技能。

2.4 理論聯系實際的要求

分析—設計—制作—試驗是一段工程研究或工程設計的一般過程，也是畢業設計中可以對學生進行完整訓練的方法。盡管培養一個機械工程師可能需要10年至20年的時間，培養一個電氣工程師可能需要5年至10年的時間，但有效的培養均是從分析—試驗開始，其中制作實物并進行驗證是非常重要的一環。

為了更好地體現研究型畢業設計的特點，本研究團隊對一些畢業設計提出了要求在畢業設計結束時，除了畢業論文的考核要求外，還提出了做實物的要求。對畢業論文研究提出要進行計算機模擬或仿真的要求。

2.5 畢業答辯

導師和研究團隊小組不僅指導學生學會論文構思與撰寫的基本方法技能，而且還要嚴格要求，務必使論文達到觀點正確，論據充實，條理清楚，文字流暢。不符合撰寫要求和規范格式的，應予修改，直到符合要求。

畢業設計采用答辯形式進行考核。組長由責任心強、有經驗的教師擔任。答辯前畢業論文由除指導教師外的答辯小組2名以上教師認真評閱，寫出評閱意見與評分，評分不及格者不得參加答辯。答辯時間掌握在學生匯報15～20min，教師提問20min。

3 成效

經過幾年的探索，本研究團隊指導的學生有多人在畢業設計結束時在核心期刊發表了與畢業設計相關的研究論文，申請多項發明專利，平均每年有二人獲得校優秀畢業論文（全系每年6～7人）獎勵，指導過的學生有十多人進入研究生學習，在畢業設計中完成的實物在項目中得到應用。

“本科期間的科研工作對我認識今后的道路產生了很大的影響。我了解到要在工作中取得成功所必須的一些要素。回想本科的幾年時光，就象在跑道上滑跑。直到這幾次簡單的科研經歷，我終于感到有一股騰飛的力量，幾乎讓我離開地面，有了飛翔的感覺。”這是本研究團隊指導的學生的畢業感言。

4 討論

畢業設計采用研究型教學方式對學生、教師、環境等提出新的要求，如：（1）導師團隊；（2）教學理念和教學實踐；（3）學生的主動性；（4）有實際課題；（5）場地；（6）學生最好曾經被其它課題訓練過。

畢業設計的研究型教學的探索還在進行中，隨著不斷的進展對整個機電專業課程體系的改革提出了新的要求，有必要在一些核心專業課程進行研究型教學的嘗試，如果在畢業設計之前已經有一定的課程研究訓練或項目訓練，將大大提升研究型畢業設計之效果。

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