開放性實驗和專業課程設計包延伸的交通工程專業綜合畢業設計實施模式研究

吳嬌蓉+辛飛飛

摘要：本文以交通工程行業和社會需求為導向、提高畢業設計綜合性實踐訓練為目標，提出了開放性實驗、專業課程設計包、綜合畢業設計逐級延伸的模式，加強學生對應用型工程課程包中相關系統層次性、銜接性的整體分析能力。即以開放性實驗數據為基礎，開展課程設計訓練，將課程設計的部分方案引入綜合畢業設計，作為綜合畢業設計的輸入條件，最終形成前后知識點銜接的遞進式交通工程專業綜合畢業設計創新模式。按照逆向實施思路，設計逐級延伸的交通工程專業綜合設計的流程，明確流程中的關鍵環節和各環節的控制要素。提出建立從“開放性實驗、課程設計”到“綜合畢業設計”的跟蹤管理系統的構想，針對不同學生需求，對畢業設計考核方法提出改革建議。

關鍵詞：開放性實驗；專業課程設計包；綜合畢業設計；逐級延伸；流程；管理系統

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）43-0003-04

一、交通工程專業畢業設計背景

畢業設計是卓越工程師教育培養計劃最后一個綜合性實踐教學環節，培養學生具備綜合運用所學的基礎理論、專業知識和基本技能，以及獨立分析與解決本專業范圍內有關工程應用問題的能力，使學生得到從事實際工作所必需的基本訓練和進行科學研究工作的初步能力。然而目前交通工程專業本科畢業設計設定為一人一題，且以研究性或某階段工程設計性為主，因此已有的畢業設計方式無法培養學生建立綜合交通系統規劃、設計、建設、管理與控制全生命周期、全過程的思考方式，進而降低了學生跨專業、跨學科、交叉性的綜合實踐能力。另一方面，畢業設計還存在模式單一、選題有限、墨守成規、與學生的就業發展和深造需求存在一定距離、與校企實踐基地結合不夠緊密等問題，造成交通工程專業交通規劃設計與管理方向、交通信息方向、道路與機場工程方向、城市軌道交通工程方向本科畢業生選作畢業設計的比例相差較大。其中交通規劃設計與管理方向、交通信息方向的本科生多選做畢業論文，而選擇畢業設計的學生比例偏低，城市軌道交通工程方向、道路工程方向本科生選作畢業設計比例較高。為了改變這種不平衡現象，實現畢業設計綜合性實踐訓練的目的，急需研究以交通工程行業和社會需求為導向、結合本科生專業興趣、依托校企實踐基地的多種畢業設計模式。

二、關鍵概念

1.開放性實驗。交通工程專業設置的開放性實驗中有專業基礎類實驗、工程實踐類實驗（校企聯合實驗室）、自主創新類實驗（大學生創新基地）等類型。

2.專業課程設計包。交通工程專業核心課程《交通規劃》、《交通設計》、《交通管理與控制》在應用領域存在有機聯系，《交通規劃》側重交通需求分析基礎理論和交通引導城市發展理論；《交通設計》側重在交通規劃思想和理論指導下的交通系統、交通設施網絡的設計方法與技術；《交通管理與控制》側重于交通規劃目標下城市道路系統運行與管理的基本理論。將這三門課程的課程設計組成“城市交通規劃與管理”課程設計包，設置課程設計包的根本出發點是適應近年來交通學科不斷強調“綜合性”、“實踐性”的發展需求，克服原有交通學科細分課程體系中日益突出的知識點“重疊”與“泛化”傾向，通過梳理課程的知識點和教學大綱，提高三門核心課程設計包之間的整體性、連貫性及課程設計效率。形成由基礎實驗、基礎理論、深化實驗、案例分析、課外實踐題目組成的完整教學體系。取得課程設計包1+1+1>3的教學效果，對于優勢專業實踐教學競爭力的提升具有引領作用。

3.逐級延伸的交通工程專業綜合畢業設計。逐級延伸是針對本科生的開放性實驗、課程設計、綜合畢業設計相關內容的連貫性提出的概念。即為了加強學生對應用型工程課程包中相關系統層次性、銜接性的整體分析能力，提出以開放性實驗數據為基礎，開展課程設計訓練，將課程設計的部分方案引入綜合畢業設計，作為綜合畢業設計的輸入條件，最終形成前后知識點銜接的遞進式交通工程專業綜合畢業設計創新模式。

三、國內外高校本科生畢業設計現狀分析

1.國內各高校畢業設計類型、模式和存在問題。東南大學專業本科畢業設計選題類型分為企業工程設計、工程方案論證、工程技術研究和相關應用軟件開發等，并對不同類型的課題，提出了相應的成果提交形式，畢業設計的成果通常包括畢業論文、外文翻譯、設計圖紙等三類。同濟大學本科生畢業設計選題類型與東南大學類似。本科生畢業設計實施流程分為畢業設計任務下達、選題、完成開題報告、中期檢查、完成論文和論文答辯等環節，時間一般安排在第8個學期，時間跨度一般為14～16周左右。目前有三種畢業設計方式：真題真做，教師指導學生做企業的工程設計項目。課題研究，畢業論文所做的課題是教師的科研項目或是與企業合作的橫向課題。企業出題，學生參與設計，發揮主動性。交通工程專業對畢業論文的要求通常是選題應結合企業實際項目或結合學校科研項目擬題，通常要求一人一題；畢業設計同樣設定為一人一題，且以某階段工程設計為主。由此可知，一人一題的工作方法對學生應對實際工程需要的實踐能力鍛煉并不深入，進而降低了學生跨專業、跨學科、交叉性的綜合實踐能力，也無法鍛煉學生的團隊協作能力。目前同濟大學交通工程專業畢業的本科生50%～65%繼續在國內外高校或研究所深造攻讀研究生，其余本科生直接就業。繼續攻讀研究生的同學完成畢業論文的過程中仍然要完成交通專業設計的工作，受限于時間和精力，往往專業設計質量不高，達不到卓越工程師培養要求。由于畢業設計采取的考核方法是對整個畢業設計期間學生的學習態度、設計成果、答辯情況的籠統考核，缺乏對畢業設計各個階段針對性考核，較難體現學生的學習態度與設計水平，并且是集中一次考評，學生根本沒有改過的機會；同時，也難以控制個別學生抄襲、蒙混過關的現象，畢業設計質量參差不齊。國內高校本科畢業設計以畢業論文和畢業設計為主，從多年執行情況來看，范自柱認為畢業設計存在5個方面的問題：認識誤區；傳統的畢業設計時間安排不合理；選題不合理；輕實踐重論文；其他原因，如缺少經費和激勵措施、師生缺少溝通等。鐘軼峰、張亮亮將畢業設計存在的問題歸納為4個方面：高校擴招及就業壓力影響；選題單一，與學生的就業發展存在一定距離；設計內容多而不精，學生工作量偏大；畢業設計評價陳舊。周軍認為我國工程應用型本科大學畢業設計存在的問題有：深度不夠或無自己的特點；低水平重復過多，創新能力不足；內容不充實或整體工作量不足；外文能力欠缺，外文資料與設計內容相關性不強；畢業設計撰寫不規范，并分析了存在這些問題的根本原因在于：優質教學和科研資源緊張；就業壓力；實踐教學質量不高；教師把關不嚴。

2.國外高校做法。美國絕大多數高校在學生在校期間都提供了比較多的實踐機會，因此很多高校并沒有畢業設計和畢業論文作為本科教學的檢驗，甚至美國的碩士教育也大都沒有畢業設計和畢業論文。許多研究型大學僅僅為大四學生開設“頂峰體驗”課程，教師提出課題，希望學生綜合運用大學四年所學的知識和技能予以解答，但不要求寫畢業論文。雖然沒有本科生畢業論文，但美國的本科生接受著一以貫之的研究型教育，各種小論文、小試驗等取代了大論文、大試驗，很多學校甚至設立了科研學分。如美國麻省理工學院在1969年就創設了“本科研究機會計劃”；加州大學洛杉磯分校在20世紀80年代設立了“本科生研究中心”，伯克利分校于1997年成立了“本科生研究辦公室”，科研學分是16分；耶魯大學也為一年級的本科新生設立了“指導研究”項目。可見，本科生科研已成為世界一流大學教育的重要組成部分，本科生的學術水平也逐步得到肯定。美國高校除了研究型教育，同樣非常重視訓練運用知識解決實際問題的能力。比如在美國北卡州大，同時有畢業設計和畢業論文兩種形式，學生的畢業論文或設計是由3～5人一組完成的，歷時兩個學期。第一個學期，學生根據企業需要或自己積累的知識，提出課題方案和可行性分析，讓老師和其他同學評判。第二學期，根據第一學期提出的方案，實施研究工作。等學期結束時，每一個組公開作一個報告，遞交一篇論文。老師根據論文的質量和學生平時的表現來決定每一個學生的成績。在研究中所需的費用，由企業或學校提供。這樣，學生就有了應用所學的理論知識解決一個實際問題的機會。在學生分組過程中，他們還特意將不同專業學生搭配在一個課題組里完成畢業論文或設計，如機械系的學生設計設備，計算機系的學生設計軟件，紡織工程系的學生完成工藝流程的設計，商學院的學生完成產業化方案。

德國工程應用型大學通常以實踐為導向，特別強調學生在企業實踐能力的培養。課堂教學密切聯系企業實際，其課程設置和內容多偏重于應用，除必要的基礎理論外，不開純理論的課程。畢業時既可以獲得所學的專業文憑，又可以取得職業資格證書。由于畢業生十分適應市場對各類人才的培養需求，很受企業及社會的歡迎。這類大學學生的畢業設計主要以校企合作的方式為主。德國應用科學大學不為學生指定畢業設計題目，學生必須自己到企業尋找畢業設計課題，但允許從多種渠道選擇自己感興趣的題目。德國聯邦政府和州政府提供相關經費和企業優惠的政策、制定法規，支持高校學生到企業去做畢業設計。英國高校也不是所有的專業都要求寫畢業論文，有的是必修的，有的是選修的，而大部分是畢業論文以研究課題為主。

四、開放性實驗和專業課程設計延伸的畢業設計實施模式分析

在開放性實驗類型中選取能與交通專業課程設計包對應的內容，形成延伸教學的專業基礎實驗，將基礎實驗的數據結果保留，作為交通工程專業課程設計包的基礎輸入數據，形成專業課程設計包的專項設計方案，在專項設計方案基礎上鼓勵本科生依托大學生創新基地和校企聯合實驗室繼續開展自主創新類的畢業設計，形成遞進式實踐訓練的畢業設計模式，以此訓練本科生成為卓越工程師所需的踐行技術創新并解決未來工程問題的能力。

1.理論、實踐、創新逐級引導的知識傳授模式，訓練本科生主動思考融會貫通能力。課程包的教學大綱和知識點梳理與調整中，注重課程之間的關聯性、理論與實驗課程的協調整合、課內教學與課外實踐的聯系。通過基本概念、基礎理論、實驗計算、案例分析、校外專家講座（每年維持在12～15次/年）、指導學生參加全國大學生交通科技大賽、校級交通科技大賽等實踐活動，實現理論、實踐、創新逐級引導的知識傳授模式，激發學生研究興趣，使學生進入三年級就嘗試利用所學知識分析和解決實際交通工程問題。

2.逐級延伸的交通工程專業綜合畢業設計模式實施流程設計。按照逆向實施思路，設計逐級延伸的交通工程專業綜合設計的流程，明確流程中的關鍵環節和各環節的控制要素。首先應根據專業特點和課程體系確定綜合畢業設計的分類，據此對三年級的專業課程設計內容以及開放性實驗提出要求。即通過課程設計，使學生掌握綜合畢業設計所需的專業技術和分析方法；通過開放性實驗或實踐，使學生掌握綜合畢業設計所需的設備儀器的使用方法、交通數據的采集與處理方法。根據交通工程專業的特點、畢業生需求，以及作者所在單位教學實際情況，將綜合畢業設計分為兩大類：城市片區綜合交通改善；建設項目交通影響評價與周邊區域交通系統改善設計。為滿足這兩類畢業設計需求，對《交通規劃》、《交通設計》和《交通管理與控制》三門專業核心課程中課程設計的內容進行調整。《交通規劃》課程設計要求學生掌握交通需求分析預測方法和交通仿真軟件使用方法。《交通設計》課程設計要求學生掌握各類交通基礎設施的優化改善設計方法。《交通管理與控制》課程設計要求學生掌握交通信號和控制策略的優化設計方法。通過以上課程設計，使學生基本具備了開展綜合畢業設計的理論方法基礎。在開放性實驗方面，依托教育部重點實驗室的先進教學設備，精心設計針對“城市交通規劃與管理”課程設計包的教學實驗。例如，以下四類實驗內容：實驗一：交通規劃通用軟件建模與分析實驗，加深學生對于交通規劃模型的理解，培養學生使用主流的交通規劃軟件。實驗二：平面交叉口不同控制方法比較分析實驗。對單點交叉口定時控制進行信號配時方案設計，并根據配時方案進行相應的仿真實驗。實驗三：平面干線交叉口交通信號聯動控制信號配時設計實驗。針對干線的多個交叉口開展信號聯動控制關鍵參數的調整對信號配時及干線交通流運行的影響程度的實驗。實驗四：基于駕駛模擬的交通設計方案分析實驗。從駕駛員適應性分析這一對交通設計方案優化具有核心影響的內容入手，讓學生通過實驗進行方案比選的同時，掌握基本分析方法和各方案的適應性分析實驗數據。

3.逐級延伸的交通工程專業綜合畢業設計模式實施保障措施和技術支持。開展逐級延伸的交通工程專業綜合畢業設計后，畢業設計的實踐性更強、工作方式更為靈活。以往按照統一時間節點進行突擊檢查的畢業設計質量控制方式不能適應需要，有必要建立一套從“開放性實驗、課程設計”到“綜合畢業設計”的跟蹤管理系統。學生從本科三年級進入開放性實驗和課程設計環節之后，就應通過該管理系統將實驗內容、數據成果以及各種設計資料錄入系統，作為四年級開展綜合畢業設計的準備資料和選題依據，學生之間通過系統可以對各種資料進行共享。指導教師可以根據學生開放性實驗和課程設計工作內容，在系統中對學生畢業設計選題給出范圍和建議。學生畢業設計執行過程中，需按周、按月在系統中錄入工作進度，指導教師需及時在系統中審核學生進度，并給出具體建議。如果學生沒有按時錄入進度，系統能夠予以自提示或警告。如果教師未按規定及時評估學生進度，或者提出的建議太簡略，也不能通過系統審核。因此，跟蹤管理系統不僅能夠為學生和教師提供畢業設計選題交流平臺和數據資源共享平臺，更是對畢業設計學生和教師工作的監管平臺，解決了以往重點突擊考核學生而對指導教師考核力度不夠的問題。目前作者所在單位已經建立了畢業設計管理系統，對學生和指導教師的工作過程起到了良好的監督作用。在考核方面，綜合畢業設計應轉變以往統一時間節點考核的方式，給學生更多自由發揮空間。在學校規定的畢業設計統一截止時間內，如果學生或小組的工作進度較快，可申請由指導教師和其他兩名專業教師進行一次預評估。教師團隊根據畢業設計跟蹤管理系統中學生以往的工作積累和工作進度進行評估，如果認為學生提前并高質量完成了畢業設計的全部任務，學生即可提前獲得畢業設計學分。對于繼續學習深造的學生，可在畢業設計之后繼續參與導師的研究課題；而直接工作的學生，可以利用畢業設計之后的時間參加工作實習。這種考核方式對于提高學生畢業設計的積極性非常有利，避免了以往畢業設計前期松懈后期緊張的低效率現象。

本文系統分析了交通工程專業畢業設計長期以來存在的主要問題，結合國外高校的成功經驗，提出了開放性實驗、專業課程設計、綜合畢業設計逐級延伸的模式。按照逆向實施思路，設計逐級延伸的交通工程專業綜合設計的流程，明確流程中的關鍵環節和各環節的控制要素。并提出交通工程專業方向綜合畢業設計的類型、相應課程設計的內容以及開放性實驗內容協調建議。為了保障主機延伸的綜合畢業設計實施效果，提出建立從“開放性實驗、課程設計”到“綜合畢業設計”的跟蹤管理系統構想，既為學生提供畢業設計資源平臺，同時能夠對學生和教師的工作進行質量控制。

參考文獻：

[1]程琳.課程論視角下的本科生企業實習問題研究[D].復旦大學，2012.

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[3]吳嬌蓉，辛飛飛，林航飛.提升學生實踐能力的卓越課程《交通規劃》教學改革研究[J].教育教學論壇，2012，（36）：10.

[4]同濟大學本科生畢業設計（論文）工作手冊[Z].2014.

基金項目：該論文為2013年上海高校本科重點教學改革資助項目

作者簡介：吳嬌蓉，同濟大學交通運輸工程學院，系副主任，教授。