加強產學研合作教育提高機械類專業本科畢業設計質量

申愛明， 曹建樹

(北京石油化工學院 機械工程學院，北京 102617)

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加強產學研合作教育提高機械類專業本科畢業設計質量

申愛明， 曹建樹

(北京石油化工學院 機械工程學院，北京 102617)

培養具有可持續發展的高級應用型工程技術人才是本校的辦學特色，產學研合作教育是培養應用型人才，提高教育質量的重要途徑。畢業設計是培養學生綜合運用所學知識解決實際工程問題能力的重要教學環節。在分析產學研合作教育模式的基礎上，結合“卓越計劃”試點，針對目前本科畢業設計存在的問題，探討依托產學研合作教育基地，從共同選題、共同指導、共同評價、基于網絡的全過程管理等方面構建產學研合作畢業設計新模式，闡述該模式的選題方法、教授專家指導團隊組建方法、合作指導方法及過程管理與評價方法。經3年的實踐表明，產學研合作模式是提高工科機械類專業本科畢業設計質量的一條卓有成效的途徑。

工程教育； 產學研合作； 畢業設計

0 引 言

高等工程教育的目標是造就工業界需求的、適應社會發展需要的工程師。從18世紀中葉沃靈頓學院等一批實施高等工程教育的學校誕生之日起，高等工程教育界就一直在為實現這個目標而努力。“回歸工程實踐”這一教育理念是在當前高等工程教育與實際工程脫節，與人才培養目標偏離的背景下提出來的。它符合高等工程教育規律，能指導高等工科學校走上培養符合需要的現代工程師的道路，是高等工程教育改革應堅持的方向[1-3]。

2010年以來，課題組在機械電子工程國家級特色專業建設和教育部“機電類本科專業人才培養‘回歸工程’創新實驗區”等3項、市級教改項目“基于卓越工程師教育培養計劃的機械類專業人才培養模式的研究與實踐”和校級教改項目“機械工程及自動化專業卓越工程師試點班校企合作人才培養模式的研究與實踐”等建設、研究和實踐的基礎上，針對人才培養模式中培養目標、實現目標的手段和方法的脫節，造成畢業設計整體質量有所下滑，結合機械行業和社會發展需求，緊密結合工程實際開展教育教學改革，在人才模式改革和工程應用型人才培養方面取得了豐富的實踐經驗和改革成果，特別是托產學研合作教育基地，構建了包括共同選題、共同指導、共同評價等方面的產學研合作畢業設計新模式，對機械類專業及其他工科專業的工程應用教育有較好的推廣價值。

1 當前工科專業本科畢業設計存在的主要問題

(1) 就業考研壓力較大，學生投入畢業設計中的精力與時間不足。畢業設計環節一般都安排在大學四年的最后一個學期，這期間正是企業招聘和學生就業的黃金時期。隨著高校招生規模的擴大，就業市場競爭日趨激烈，一些學生不得不花費大量的時間去參加招聘會，加上部分企業的招聘不規范，要求先實習再簽約；同時隨著考研學生人數的不斷增加和學校對復試成績在錄取中所占比例的增加。學生準備復試和企業實習對畢業設計(論文)造成較大沖擊，使得畢業設計(論文)質量呈現下滑趨勢[3-7]。

(2) 模擬仿真類題目增多，學生缺少“真刀真槍”做畢業設計的選題。隨著大型工程軟件的應用，仿真分析設計類題目比例有逐年增多的趨勢，有些題目甚至是虛構出來的，過于偏重理論性，計算機模擬內容多而實際的工程設計、制作、裝配、測試少，遠離生產一線。一些課題由于缺乏生產現場的數據資料和設計條件，也只能紙上談兵，學生無法獲得完整的“真刀真槍”的工程訓練。

(3) 學生人數較多，教師指導不足，過程管理不嚴。高校招生規模的擴大，專業教師嚴重不足，畢業設計中每位教師一般需要指導 6～10名學生，部分高校甚至更多。高校專業教師的教學與科研任務較為繁重，在本科畢業設計指導中必然顯得有些力不從心，指導質量自然有所下降[7-12]。另外，大多高校的畢業設計(論文)是傳統人工過程管理方式，導致管理效率低、難以實現全過程管理，實時性和互動性不強，缺乏全過程的質量保障體系[13]。

2 產學研合作教育模式

產學研合作是指企業、大學、科研機構之間的合作，是企業、高校、科研院所依托各自優勢資源，實現各種要素最佳組合，培養創新人才，多出創新成果，促進產業發展的社會經濟活動。產學研合作教育是將理論學習與實踐訓練相結合，培養學生實踐能力和創新精神，全面提高學生素質的一種新型的教育模式。它符合當前經濟、技術發展規律，是世界高等教育改革與發展的共同趨勢。積極探索新形式下產學研合作教育的新模式，成為高等教育改革的當務之急，對新型人才的培養具有十分重要的現實意義，有利于高等教育事業的發展，為培養具有創新意識、創新思維能力的應用型人才奠定良好的基礎[3，14-15]。

產學研合作教育有多種模式，深入的產學研合作教育在人才培養中的主要體現：①共同研究確立人才培養標準和目標，共同制定人才培養方案；②在教學內容中引入企業的新科學、新技術、新工藝；③在教學方式上強化了工程能力培養的實踐教學；④在教學過程中由學校為主的培養向校企合作培養轉變；⑤在師資隊伍上校企雙方配備指導教師，實行“雙導師制”，組建由教授、專家組成教學團隊；⑥在教學效果上實現校企共同評價人才培養質量；⑦在教學資源上校企共建教學基地、共同開發課件、共同編寫教材。

3 構建產學研合作本科畢業設計新模式

我校機械工程及自動化專業入選教育部首批“卓越工程師教育培養計劃”，機械電子工程專業是國家特色專業建設點，同時入選教育部“卓越工程師教育培養計劃”，結合“卓越計劃”試點的不斷深入推進，依托包括北京市校外人才培養基地和國家大學生校外實踐教育基地等產學研合作教育基地，構建了校企合作共同選題、共同指導、共同評價、基于網絡的全過程管理的產學研合作畢業設計新模式。

3.1 注重解決工程實際問題的畢業設計選題

目前工科類專業學生的畢業設計題目大多來自教師科研項目、教師自擬題目和實驗室建設項目等，實驗研究類、軟件仿真類、虛擬設計類題目較多，而且每年的重復率較高，致使從畢業設計源頭開始，畢業設計的質量不能有效保證。為此，嚴把畢業設計選題，一方面鼓勵教師出來自企業橫向課題的選題，一方面學院組織教師與企業高級工程技術人員共同研究，從企業目前正在進行的項目、即將完成的項目或進行預研的課題中，從培養目標、設計工作量、企業保密等方面考慮，提煉出合適的畢業設計題目。選題直接來源于生產實際或者具有明確的工程背景與應用價值。

在加強題目來源于工程實際的同時，強化基于網路的選題過程管理，利用“機械工程學院畢業設計(論文)過程管理系統”，制定了“機械工程學院畢業設計(論文)工作規程”明確了畢業設計(論文)立題和選題管理規定,加強了選題工作的管理, 從而保證畢業設計( 論文) 選題工作的質量，如圖1所示。

同時，在規程中，明確提出機械工程學院畢業設計(論文)選題指南與成果要求，見圖2，進一步保證畢業設計( 論文) 選題的質量和畢業設計的質量。

3.2 教授-企業專家領銜的畢業設計指導團隊

建立學校與企業“一個培養對象”、“兩方培養導師”、“三個實踐基地”、“多元培養方式”的培養宗旨。聘任企業高級專業技術人才擔任學生校外指導導師，組建教授-企業專家領銜的畢業設計指導教師團隊，校內指導教師具有中級職稱以上或具有博士學位的骨干教師組成，更多的關注學生文獻查閱、報告撰寫和理論分析；企業導師由中級職稱以上的工程技術人員組成，更注重解決工程實際問題和工程能力培養，目前，學院已正式聘請企業指導教師30多人，并頒發了兼職教授或校外指導教師聘書。同時，加強對校內專任教師工程實踐能力的培訓，聘請企業高級專業人員承擔專業課程教學，或以講座形式講授新技術、新工藝與新裝備，或分析企業面臨的技術難題和發展規劃。

圖1 畢業設計(論文)立題及選題過程

圖2 機械工程學院畢業設計(論文)選題指南與成果要求

3.3 建設工程應用能力培養的教育教學實踐基地

學院最初成立于國家特大型企業——北京燕山石化公司廠區內，長期面向企業的辦學傳統，師生代代傳承，逐步形成了面向工程、面向實踐、面向應用的教學特色。多年來，秉承辦學傳統，注重工程應用，形成了工程實踐教育特色，實行“校企結合，產學合作”工程實踐教學質量不斷提高。

(1) 校內教學實踐基地。計算機輔助設計中心、機械設計制造實驗室、柔性制造技術實驗室、數字設計與制造技術實驗室、微機應用技術實驗室、機器人技術實驗室、測控技術實驗室、現代檢測技術實驗室、機電液伺服傳動實驗室、機電一體化創新實驗室等。

(2) 科研創新教育基地。光機電裝備技術北京市重點實驗室、能源工程先進連接技術北京市工程研究中心。

(3) 企業工程教育基地。燕山石化實習校區(全國產學研合作教育實驗基地、國家工程教育實踐中心)、北京第二機床廠有限公司(北京市校外人才培養基地、國家大學生校外實踐教育基地)、北京星光影視設備科技股份有限公司實習基地等15家。

通過校企雙方構建“校內教學實踐基地、科研創新教育基地、企業工程教育基地”，實現以實際工程為背景，以科研項目、學科競賽項目和企業工程實踐項目為載體，開展側重機械設計能力、系統集成能力、理論應用能力以及職業素養等方面為核心的畢業設計的教學工作。

3.4 建立制度嚴謹和密切溝通的合作指導方法

目前，各高校都重視學生在畢業之前，加強與企業合作，送學生到企業做畢業設計，有部分學生自己聯系企業，到企業進行實習和做畢業設計，在一定程度上，提高了學生的工程實踐能力。但存在學生放任自流，沒人管，一些企業也不具備學生完成畢業設計的基本條件，學生只是被企業作為一個急需的勞動力使用，完全達不到教學大綱規定的對畢業設計的基本要求。

針對這些問題，由教學副院長擔任校企聯合指導教師小組組長，建立雙方導師定期研討制度。根據公布的選題，經過企業、學生雙向選擇，確定每個學生的具體畢業設計課題。學生向學院正式提出申請，并填寫“學生赴校外畢業實習(畢業設計)申請表”，并有企業導師簽字、企業人力資源部門公章、校內導師簽字、專業系主任簽字，最后教學副院長簽字認可。同時，學院、企業、學生三方正式簽訂“校企產學研合作畢業設計協議書”。在學生正式去企業做畢業設計之前，聘請具有國家安全培訓師資質的企業工程技術人員對學生進行集中安全教育，并為學生購置企業實習保險。

在畢業設計過程中，要求學生與指導教師每周至少兩次進行面對面交流指導，校企導師平時通過電話、郵件、飛信、微信等通訊平臺及時溝通交流指導過程中的信息。校內導師不定期到企業進行畢業設計指導，并與企業導師當面交流，探討研究畢業設計的技術問題和學生設計中存在的問題。

3.5 創建基于網絡環境的畢業設計過程管理和質量監控體系

基于產學研合作模式的畢業設計，可以在學校或者企業進行，但嚴謹規范的過程管理尤為重要。同時針對畢業設計人工過程管理效率低、管理不到位的問題，研制開發了一套基于Web的畢業設計(論文)管理系統，系統使用當前流行的ASP.NET網絡編程技術，依據過程控制方法，將畢業設計(論文)分為四個階段：前期(選題)、初期(開題)、中期(檢查)和后期(答辯)，不同時期有不同的重點工作，不同階段按時、按量完成畢業設計(論文)不同的相關材料，從始至終對整個過程實施控制，簡化了以前煩瑣的紙張提交和手動操作，使得學生、教師、教學管理人員的工作變得輕松、快捷，也使得畢業設計(論文)管理更加規范化、科學化、系統化、信息化。

特別是到企業做畢業設計的學生，更是管理不規范、常常存在兩邊不管的情況。因此，利用畢業設計(論文)管理系統，學院通過畢業設計系統可實時查看學生畢業設計的進展情況，可以查看師生教師指導的相關記錄，對于進度落后的學生可實時進行提醒，避免了部分學生在畢業設計工作后期搞“突擊”。由此可以看出，通過該系統，不論學生校內、還是在企業進行畢業設計，學校和導師及時指導、交流和監督。大大改進了學生不在學校，造成不能及時指導、查看、監督學生的畢業設計。

3.6 形成“合作培養、共同評價”畢業設計校企公開答辯機制

畢業設計的考核評定也是其中關鍵環節，它對畢業設計模式的改革與創新起到引導作用。主要基于產學研合作模式的畢業設計主要有三次重要的答辯和考核，包括畢業設計開題答辯、中期檢查和畢業設計答辯。其中開題答辯和畢業設計答辯是按照基于目標模型的畢業設計(論文)評價標準進行評價，如圖3所示。學生前四周主要通過企業實習和文獻查閱，進行問題描述和需求分析，在第4周周五或第5周周初進行開題答辯，主要對國內外研究現狀、系統構思方案進行答辯。畢業設計答辯一般安排在第16或17周周初，學生主要進行設計方案展示和成果驗收。畢業設計的成績有校企雙導師評語成績占40%，其他教師評閱成績占20%，答辯成績占40%。根據在一個企業參加畢業設計學生的多少，答辯地點可以是校內，也可以在企業進行。答辯組長由企業教授級高工擔任，答辯成員校內教師和企業工程技術人員組成。在答辯過程中，每一位學生都要精心制作PPT展示自己的畢業設計，主要介紹課題的選題背景、設計方案、計算過程、取得的成果結論等，答辯委員針對答辯過程中發現的問題進行提問，對學生們在畢業設計中尚不完善的地方提出指導意見。學生對答辯委員提出的問題和參考意見，繼續對畢業設計進行修改和完善。

圖3 基于目標模型的畢業設計(論文)評價標準

4 結 語

基于產學研合作畢業設計新模式是我院推進人才培養模式改革的又一次深入實踐和改革嘗試，是“卓越計劃”實踐教學環節的重要成果。在培養實踐過程中，校企共同制定了企業學習階段培養方案，落實企業學習環節，積極拓展產學研合作企業，深入研究產學研合作機制、模式和實施中出現的問題，充分發揮學科專業優勢，構建多形式、多層次、多渠道的產學研合作工程技術人才培養模式。同時聘請一批企業教授級高工、高工和技術骨干，作為企業兼職教師，或走進課堂，為學生上課、做講座、指導實習，或在企業講授課程和培訓學生、指導崗位學習等，共同探索學生在企業學習的管理模式、教學方式以及考核評價方式方法，著力培養學生“在企業和社會環境下工程綜合能力”。

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Strengthening IUR Cooperation to Improve the Quality of Mechanical Engineering Undergraduate Design

SHENAi-ming,CAOJian-shu

(College of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617, China)

Cultivating high-level application-oriented engineering talents with sustainable development is the educational characteristics of our institute. The cooperation of industry, university and research (abbr. IUR) is one of the most important ways to train application-oriented talents and improve education qualities. Undergraduate design is an important teaching process to enhance students’ abilities to solve practical engineering problems using professional knowledge. The paper analyzes the mode of IUR cooperation and points out the current unreasonable problems existing in undergraduate design work. Then the paper proposes a new one of it with joint project determining, joint guidance, joint evaluation and total process management via network by referring to the pilot with “Excellent Engineers Program”. More details of project determination ways, professors and specialists instruction team building ways, guidance methods and process management and evaluation ways of the new mode are all discussed in the paper. Three years practical results show that IUR cooperation mode is a very fruitful way to improve the quality of mechanical engineering undergraduate design.

engineering education; IUR cooperation; undergraduate design

2014-08-29

申愛明(1978-),男,江蘇泰州人,講師,主要從事教師職業發展研究與管理、天然氣管道檢測等設備的設計和實驗研究。

Tel.:15010166366;E-mail:shenaiming@bipt.edu.cn

G 642

A

1006-7167(2015)08-0190-04