基于創新能力培養的畢業設計教學體系研究與實踐

涂光亞　易壯鵬　劉小燕

摘要：為提高工科本科教育人才培養質量，將創新能力的培養與畢業設計課程相結合，從畢業設計選題、工程實踐能力、教學組織、過程管理和畢業設計質量評價體系等方面對畢業設計進行了教學改革，構建了基于創新能力培養的畢業設計教學體系。教學實踐證明，采用該教學體系能明顯提高畢業設計質量和學生的創新能力，為培養高素質的拔尖人才提供了新的思路。

關鍵詞：創新能力；畢業設計；教學體系

中圖分類號：G642.477 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2014）04-0145-04

深入實施科教興國戰略和人才強國戰略，加快建設創新型國家，是我國“十二五”規劃的重要內容之一[1]。要建設創新型國家，首先就要培養大批創新型人才。在土木工程專業領域，創新型人才的需求日益增加，一方面是我國交通基礎設施建設的需要，另一方面也是我國土木工程專業可持續發展的需要。創新能力需在長期的專業實踐中逐步形成，對于將來要從事土木工程設計、施工、管理等工作的本科生而言，及早接受創新能力培養對將來創新能力的形成大有裨益，也是工科本科教育的培養目標之一。

畢業設計是本科教育環節中最具特色和非常重要的一門課程。該課程知識內容豐富，教學環節多，歷時較長，對學生能力的要求相對較高。對于土木工程專業橋梁工程方向的本科生來說，畢業設計將涉及理論力學、結構力學、結構設計原理和橋梁工程等多門學科的知識；教學環節包括選題、方案比選、英文翻譯、結構計算、結構驗算、施工圖繪制、計算書整理等各個階段，每個階段的學習方法和對學生能力的要求都不太一樣。由于畢業設計課程本身的專業性和對學生能力的要求，只要學生按照畢業設計各階段的目標要求保質保量地完成畢業設計的工作內容，則可提高本科生的工程意識和創新意識，提高科研實踐能力，同時培養嚴謹的科學態度、創新的思維品質和認真的工作作風。

然而，目前由于種種原因，畢業設計并沒有達到以上預期效果[2-4]。主要表現在：學生完成畢業設計后對相關的理論知識還是不理解，照搬模板，只知其然，不知其所以然，在答辯時最基本的專業問題都回答不上來；綜合運用知識的能力不夠，遇到實際問題不能獨立思考分析和解決，同質化現象比較嚴重，缺乏創新性的設計解決方案。因此，文章將創新能力的培養與畢業設計相結合，以提高畢業設計質量、培養學生創新能力為目的，對畢業設計的教學模式進行改革。

一、畢業設計選題與科研項目結合，激發學生的興趣和主觀能動性

畢業設計的題目及所包含的內容是保證畢業設計質量的前提，是對學生進行創新能力培養的基礎[5]。一個好的選題應該是難易適中，同時與學生的專業興趣相結合的。這就要求指導教師出題時既要涵蓋常規專業內容，同時又要具有一定的專業特色，能激發學生的興趣。為達此目的，將本科生畢業設計選題與指導教師的科研項目結合是不錯的選擇。

土建學院橋梁工程系的指導教師大多承擔了與工程實踐結合非常緊密的橫向課題，包括施工控制、檢測加固、計算分析等各方面。近幾年，橋梁工程系橫向課題年均進校經費已達到上千萬元，指導教師有著豐富的課題資源供本科生進行選擇，具備將畢業設計選題與科研項目結合的客觀條件。

同時在本科階段也有一部分學生有接受科研訓練、鍛煉創新能力的強烈的主觀愿望。對這部分有興趣、基礎好的學生，將他們的畢業設計與指導教師的科研項目相結合能夠滿足他們追求新知識，提高自己專業能力和創新能力的要求。

將科研項目與畢業設計選題相結合，雖然畢業設計的主體內容與常規選題差別并不大，所提交的成果在形式上也還是施工圖和畢業設計計算書，但由于該課題是實實在在的“真題”，學生所面臨的“壓力”和對待選題的態度完全不同。這樣的選題使學生接觸到更真實的工程實際問題，將激發學生的興趣和斗志，使學生主動思考、鉆研并提出解決方案，解決之后能獲得更真實的喜悅感和成就感。學生的興趣和參與熱情，使創新能力培養事半功倍。

將科研項目與畢業設計選題相結合，學生在完成畢業設計的同時也在幫助指導教師完成一部分科研任務，這樣就促使指導教師對學生的指導更加負責和盡心盡力，可以解決有些教師由于科研任務較多不愿意投入太多精力在畢業設計指導上的問題。同時，因為畢業設計本身變成了科研項目的一部分，指導教師對畢業設計質量的把關也就是對自己科研項目質量的把關，因此采取這樣的形式對提高畢業設計質量也會起到較好的促進作用。

當然，由于本科生畢竟沒有經過系統和嚴格的科研訓練，這樣的選題要及早開始。一般在第三學年的下學期即開始確定題目和要做這些題目的學生，并讓學生熟悉相應的課題背景資料。在第四學年一開學，學生便可直接開始做畢業設計內容。另外在畢業設計題目中一定要有具體的創新性內容，使學生找準目標，有的放矢，同時還要有后續的過程管理和精心指導等配套措施作保障，這樣才能充分保證畢業選題與科研項目的結合達到預期目的。

二、畢業設計與工程實踐結合，提高學生的創新能力

橋梁工程是一門實踐性非常強的學科，在橋梁工程培養方案中安排的實踐性課程主要是橋梁認識實習和橋梁生產實習。橋梁認識實習主要由學生利用暑假的時間自己去完成。橋梁生產實習雖有指導教師帶隊，但由于學生人數太多也很難真正深入橋梁建設的實踐，往往變成了參觀實習。因此，在畢業設計階段，學生對橋梁的感性認識和實踐能力都還有所欠缺，導致畢業設計質量不高，也制約了學生創新能力的發揮。在畢業設計階段，為進一步加強學生的工程實踐能力，激發創新設計，主要從以下三個方面進行改革。

（1）在畢業設計正式開始前進行兩周的畢業實習，即大四開學的1～2周為畢業實習，接下來的3～17周完成畢業設計。畢業實習的內容包括資料查閱、熟悉圖紙、現場參觀三部分，內容安排完全為畢業設計服務。畢業實習時所有指導教師均參與，首先，下發畢業設計任務指導書，然后與學生討論橋型方案。經充分溝通，最合適的橋型方案可基本確定，再根據初選方案對學生重新分組。例如，某小組的選題均是梁式橋（簡支梁、連續梁或連續剛構），則指導教師主要安排學生針對梁式橋進行資料查閱，提供梁式橋的施工圖實例讓學生熟悉施工圖的表達方法和標注要素，帶學生去已建成的梁式橋現場對梁式橋的構造、受力特點、設計要點進行講解。這樣有針對性的畢業實習能在短時間內加強學生的工程實踐能力，為后續創新能力的培養打下基礎。

（2）選派部分學生去建筑工地現場實習。選題和指導教師科研項目相結合的學生，可派去工地現場鍛煉一段時間，一邊做畢業設計，一邊參加工程實踐。這樣一方面可以幫助教師完成部分科研任務，另一方面對于學生而言是一個難得的機會。在工地現場學生會有明確的工作崗位、任務和職責，這與參觀實習有本質區別，學生在工作中會接觸到一些實際的工程問題，有利于工程實踐能力提高。有些學生會因此而找到自己感興趣的研究方向，并在畢業設計中去實施，有的學生會在工程實踐中找到靈感，進而做出創新性畢業設計。當然在工地現場的時間不能過長，通常以1個月左右為宜，并且要與學工部溝通取得支持，還要重點做好學生在工地的安全保障工作。

（3）組織一系列工程實踐專題講座。為鞏固理論基礎知識、開闊視野和加強工程實踐能力，學院針對畢業設計安排了一系列的專題講座，包括橋梁方案比選及各橋型方案特點，橋梁設計規范條文講解及應用，MIDA、ANY、橋梁博士軟件在畢業設計中的應用，畢業設計步驟及如何做好畢業設計，橋梁畢業設計施工圖繪制規范等。這些講座有的由畢業設計指導教師主講，有的邀請在建大型橋梁設計、施工單位具有豐富實踐經驗的技術、管理人員主講。通過這些講座使學生接觸到當前大型橋梁工程中的一些創新設計知識、施工新技術，開拓了學生視野，使學生在耳濡目染下逐步具備創新設計的能力。

三、畢業設計教學組織和科學嚴格的過程管理

（一）畢業設計創新小組

基于創新能力培養的畢業設計教學組織形式是成立畢業設計創新小組，所有的教學工作都圍繞創新小組而展開[6-7]。具體的做法是：挑選6～8名學業優秀又有興趣的學生成立畢業設計創新小組，相應地挑選有豐富經驗的指導教師成立創新指導小組，人數也為6～8人，由他們專門負責畢業設計創新內容的指導。由于學生人數較少，在指導小組內部基本可以實現一對一輔導，學生和教師能深入交流，更有條件培養學生的創新性。這些學生的畢業設計取得較好效果的同時，可以在整個學生中起到輻射作用，使廣大學生接受并自覺意識到創新能力培養的重要性。另外，創新小組的教學是開放式的，也歡迎其他學生來旁聽和提問，只是他們沒有強制性的創新性內容要求。這樣易形成創新性學習的氛圍，有助于全體學生創新性能力的培養，同時又避免了教師精力的分散。

（二）過程指導

整個畢業設計過程分為選題、方案比選、英文翻譯、結構計算、結構驗算、施工圖繪制、計算書整理等多個階段，不同階段指導教師指導的重點不同。在選題階段對參加畢業設計創新小組的學生，主要是將畢業設計選題與指導教師的科研項目結合起來，在題目內容中明確創新性畢業設計內容。方案比選階段是創新設計的關鍵階段，指導教師要結合專業要求激發學生的想象力，與學生進行廣泛深入的交流討論，使學生形成具有鮮明特色，具有一定難度同時又經濟合理的橋型方案，為后續的創新設計奠定堅實的基礎。在結構計算階段，指導教師重點對結構計算原理和方法進行指導，結構計算軟件的應用則以學生自學為主。在施工圖繪制和計算書整理階段，指導教師重點對文檔的規范性進行指導。

在每個階段結束之后，學生要提交工作成果，由創新指導小組的教師對學生的工作成果進行講評，在畢業設計進行到一半時會組織中期答辯。講評和中期答辯均是開放式的，所有學生均可旁聽并與講評教師交流。在講評之后，根據教師的建議，學生對工作成果更新完善。對沒有完成階段成果的學生，指導教師可以勸其退出畢業設計創新小組。對其他沒有完成階段成果的學生，指導教師通過學院教務辦對其提出警告，并在畢業設計成績評定時進行降分處理。

（三）師生互動

為了搭建師生之間的交流平臺，保證指導時間，除每周2次不少于4小時在固定教室和固定時間的答疑外，創新指導小組的教師還設有專門的科研工作室。平時除了上課和出差，創新小組的指導教師均在工作室進行科研工作，學生對畢業設計有任何問題，均可來工作室與指導教師進行交流。這樣的指導方式更加靈活，也更方便學生。通過這樣的組織方式和過程管理能有效地保證

師生在畢業設計上的投入，是提高畢業設計質量和創新能力的有效途徑。

四、全面客觀的畢業設計質量評價體系

畢業設計成果由多方面的內容組成，包括英文翻譯、結構設計、結構計算、施工圖等，對其進行客觀全面的評價具有一定的復雜性，很難用單一的指標進行評價。以往的畢業設計往往由指導教師結合學生平時的表現進行定性評價，可操作性不強，在評價時難免有考慮不周的情況。而客觀、公正、中肯、全面的評價對激發學生的創新積極性，維持學生對專業工作的熱情是至關重要的，同時對后續要做畢業設計的學生也能起到很好的示范作用[8]。

（一）指標體系

為了通過評價體系激發學生的創新積極性，我們針對不同的橋型為畢業設計質量評價制訂了不同的評價指標和詳細的各指標評分標準。整個指標體系由一級指標、二級指標和三級指標組成，其中創新性指標是一級指標，不同畢業設計選題的具體創新內容通過二、三級指標體現。以連續梁橋的評價指標為例，共分為5個一級指標，10個二級指標和20個三級指標，最終分數是由三級指標的加權得分總和來確定的，總分為100分，每個三級指標均有詳細的評分標準。由于三級指標個數較多，并且有不同的權系數，具體的統分過程可以由計算機來完成。在每個橋型的二級指標和三級指標中既體現了常規的畢業設計內容，也體現了創新性畢業設計內容，常規畢業設計內容評價指標約占85分，創新性畢業設計內容評價指標約占15分。根據以上評分體系，完成常規畢業設計內容可以得到“良”的成績，而在此基礎上完成了創新性畢業設計內容則可以得到“優”的成績。指導教師和評閱教師均采用該評價體系進行評分，答辯小組的評分則由學生答辯時的表現獲得，最終成績為以上三項成績的綜合得分。

（二）客觀評價

采用以上評價體系，教師在得到評分的同時，根據各三級指標的評分情況就可以有針對性地寫出具體評閱意見，避免了以往評閱意見套話、空話的情況。2011屆畢業設計的實踐證明，新的質量評價體系可操作性更強，評價更加全面和客觀，更能激發學生在畢業設計中的創新積極性。

五、結語

畢業設計是土木工程專業橋梁工程方向本科教學內容的重要環節，是對本科生所學知識的全面綜合，也是對即將走上工作崗位的本科生進行的最后一次檢閱。畢業設計質量的好壞在一定程度上反映了本科生人才培養質量的優劣，而創新能力的培養是本科生素質教育的重要內容和目標。基于創新能力培養的畢業設計教學體系將專業教育與素質教育相結合，從選題、教學組織、過程管理、加強工程實踐能力、質量評價等各方面進行了改革，并在2011、2012兩屆本科生中進行了教學實踐。結果表明，采用該教學體系顯著提高了畢業設計質量和人才培養質量，為培養具有創新能力和專業能力的高素質拔尖人才提供了新的思路。

參考文獻：

[1] 吳功德， 王曉麗， 郭瑞雪. 本科畢業設計與科研項目相結合的探討[J]. 價值工程， 2012（9）： 253-254.

[2] 孔祥強， 李瑛， 楊前明. 工科類本科畢業設計教學模式探討[J]. 高等建筑教育， 2012， 21（3）：140-143.

[3] 宋明志， 賀會軍. 土木工程專業本科畢業設計教學與管理的創新與實踐[J]. 淮海工學院學報：社會科學版·教育論壇， 2011， 9（14）： 68-70.

[4] 趙德明， 張建庭， 金寧人. 研究型精英式人才培養本科畢業環節改革與實踐[J]. 廣州化工， 2010， 38（10）： 221-222.

[5] 童樂為， 羅烈， 劉沈如， 顧浩聲. 土木工程專業畢業設計教學創新體系建設探討[J]. 高等建筑教育， 2010， 19（2）： 111-114.

[6] 涂光亞， 劉小燕， 易壯鵬. 橋梁工程專業畢業設計中創新能力培養的研究與實踐[J]. 中國電力教育， 2013（2）：108-159.

[7] 劉小燕， 涂光亞， 徐曉霞. 在畢業設計教學中培養學生創新能力的教學研究[J]. 中國電力教育， 2012（14）：107-108.

[8] 王立峰， 王新政， 肖子旺. 土木工程專業畢業設計教學改革研究與實踐[J]. 內蒙古民族大學學報：自然科學版， 2011， 26（4）： 489-491.

（編輯 周 沫）