基于開放式實驗平臺的創新型畢業設計模式

李二超， 李 煒， 蘇 敏， 趙正天， 劉微容， 李戰明

(1.蘭州理工大學電氣與信息工程學院，甘肅蘭州730050;2.甘肅省工業過程先進控制重點實驗室，甘肅蘭州730050)

0 引言

畢業設計是工科院校占用學時最長、層次最高、綜合性最強、最能衡量學生綜合水平的重要實踐教學環節。但隨著我國高等教育大眾化的日益推進，工科院校的師生比的日益加大，學生就業方式的改變，就業形勢日益嚴峻，都成為困擾畢業設計質量提高的重要因素。盡管按教育部的要求實現了1人1題，多數學校也引進了許多具有二次開發性質的開放式實驗平臺，以求改善畢業設計質量，但仍存在以下問題:

(1)學生專業知識欠扎實。大學第六、七學期一般為重要的專業課學習階段，但由于各種需求，學生們不得不面臨各種考試以及就業單位的簽約等實際問題，用于專業課程的學習精力和時間明顯不足，導致專業知識掌握不夠扎實。而第八學期是畢業設計時間，同時也是研究生復試、就業簽約的關鍵時間，這些客觀問題造成時間上的沖突，使得畢業設計時間難以保證。

(2)指導教師投入精力不足。目前，由于每位指導教師都帶有9個甚至更多個學生的畢業設計，而且多數教師都承擔有大量的科研和教學任務，使得教師投入指導畢業設計的精力明顯不足，造成了畢業設計的質量難以保證。

(3)過程管理有待進一步落實。學校在畢業設計中對指導教師和學生都有比較明確的具體要求，但過程管理仍顯寬松，使畢業設計質量提高得不到保證。

(4)對開放式實驗平臺的應用和認識不到位。一方面，許多的開放性實驗室平臺擱置于實驗室，而畢業設計仍大多屬于紙上談兵;另一方面，即使在此類平臺上進行設計，由于教師對設備的開放性認識不足，使畢業設計成為了對平臺的復制，而未達到二次開發、鍛煉提高學生的目的。

而國外大學畢業設計教學環節的完成，主要通過大量投入專業實習時間，并動手比較早。我國大學畢業設計大多在最后一個學期完成，采用目前的畢業設計模式，用一個學期很難完成高水平的畢業設計。

1 改革內容和解決的問題

1.1 探索創新型畢業設計模式

1.1.1 科學選題

在開放性實驗平臺上開展畢業設計，必須結合設備的軟硬件條件、注重適合專業方向、覆蓋本專業的主干課程、專業基礎課程、專業課程及學科前沿知識等，并培養學生的綜合運用能力，同時注意創新思維和創新意識培養。題目的難度和工作量一定要適中，一人一題，并注意題目之間有共性的模塊，為學生的協作做好鋪墊，這樣既不會給學生造成過大的心理負擔，也要達到學校的畢業設計要求。

針對不同的學生特點合理設計不同的題目，充分調動學生的主觀能動性，確保學生在畢業設計的有限時間內，運用所學習的理論知識和技能，利用實驗室現有的條件完成畢業設計。對于那些要讀研的學生，教師可以將學生的本科畢業設計和考研后的研究方向相結合，最大限度地調動學生做畢業設計的積極性。

1.1.2 合理進行題目分配

在學生選題前，教師應將選擇的題目的內容、采用的方法、題目的難點等進行詳盡地表述，使設計小組的學生做到心中有數，并根據自己的興趣、就業取向和研究方向選定自己感興趣的題目。在選題過程中，教師和學生應多溝通、多討論，以調動學生的積極性，針對每個學生的特點和特長，確定畢業設計的內容等，真正做到合理分配題目、雙向選擇。

學生根據自己的興趣，對專業課程掌握程度，結合教師提供的設計題目進行選題，也不排除學生的自主命題，努力做到因材施教，加強對學生的個性培養。

1.1.3 時間前移

針對畢業設計時間的不足，嘗試將畢業實踐環節前移到第7學期末，即在第7學期末，布置設計任務，完成選題，使學生在寒假期間即可開始設計資料的查找，軟硬件知識和技術的準備，從而減輕學生在最后一學期的學業負擔，使最后一學期進行的實驗研究和撰寫論文、答辯，學生的畢業設計時間不再過于緊張，在確保設計時間的前提下，提高設計質量。

1.2 建立全程動態監控體系

通常為確保畢業設計的質量，對畢業設計的過程管理，包括題目的設計與選擇、設計過程的實施與監控、成果評估三個核心環節。在開放性實驗平臺進行畢業設計，考慮題目有一定的前瞻性及教師知識的互補性，項目組須對三個核心環節進行共同研究和把握。

1.2.1 建立項目組對畢業設計指導的統一管理機制

考慮教師知識技能的互補性，從題目的確定到中間過程的指導和監控，及最后的答辯及總結等，進行集體研究、決策。

1.2.2 建立3周一次(3-1)的項目組對畢業設計的過程階段考核制度

針對設計內容和研發性質，須考查、了解學生每個階段任務完成情況，包括工作進度、平臺上系統調試結果、文檔資料及上一階段存在問題的更正糾偏，從而使學生順利完成畢業設計。

1.2.3 建立指導教師一周3次(1-3)的設計指導機制

一方面使學生的問題能及時得到解決，以確保學生能按時、保質保量完成設計;另一方面，教師對各位學生的出勤、進度能隨時掌握，對學生也是一個很好的鞭策。

1.3 解決的問題

進入21世紀，工科類學校為提高學生的實踐能力，都先后引進了國內外許多先進的開發研究系統，主要解決的問題:

(1)平臺可進行二次開發內容的論證。先進控制實驗室主要有PCS連續過程控制系統、MPS模塊化生產加工系統、倒立擺等設備，三套設備各有特點，各有側重，平臺中所有系統全部采用工業現場廣泛使用的主流控制設備及軟件，具有二次開發的特點［1～4］。為避免對平臺內容的簡單復制，滿足創新型畢業設計要求，必須對可進行二次開發內容進行充分論證。

(2)平臺軟硬件條件與專業培養目標的緊密結合。結合實驗室設備的軟硬件條件，必須確保進行適合專業方向、覆蓋自動化專業主干課程及學科前沿知識的畢業設計題目，培養學生的工程實踐能力、創新思維和創新意識［5-6］。

(3)動態過程監控的落實。從選擇題目→開題報告→過程管理與檢查(3-1、1-3)→畢業答辯管理→論文歸檔→后期統計分析等整個過程的、集體管理與指導的落實是一極其重要且有難度的環節，也是確保設計質量的關鍵。

2 主要特色

旨在探索一種借助于開放性實驗室平臺進行創新型畢業設計的模式，主要特色為:依托開放性實驗設備的軟硬件，集體論證、科學選題、合理進行題目分配、時間前移、全程動態“3-1、1-3”監控。使學生創新意識、工程實踐能力得到實實在在的提高。

3 結語

通過自動化專業本科生畢業設計，組織學生座談，大多數學生對改革試點表示滿意，同學們普遍反映只要下手去實踐，便會發現問題、解決問題，能夠提高自己的動手能力。

畢業設計是一個非常重要的教學環節，是培養學生綜合運用所學的基礎知識和基本技能分析、解決實際問題的重要平臺，對于培養學生的實踐能力、創新能力、科研能力有重要作用［7-15］。要從思想上充分重視，合理安排時間，抓好各個教學環節，對畢業設計選題、開題、設計、寫作、答辯等環節進行全過程嚴格監控。只有不斷地研究、探討畢業設計各教學環節中所存在的問題，并通過實踐改進其教學方式，提高學生和指導教師對畢業設計的重視，學生才能完成高水平、高質量的畢業設計。

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