中外高校機械工程專業畢業設計比較與教學模式探索

劉國勇+朱冬梅+張少軍

摘要：通過對國外高校機械工程專業的學生畢業設計的調研和比較，發現差距，提出畢業設計與生產、科研相結合的教學模式，規范的畢業設計管理方式。通過對畢業設計時間安排、選題、指導方式、成果形式及考核方式等方面的有益探索，提高畢業設計質量。

關鍵詞：中外高校;機械工程;畢業設計;教學模式

中圖分類號：G642.477 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）22-0109-02

畢業設計（論文）是大學本科進行設計、實驗和科研方法與能力訓練的必不可少的教學環節，是全面提高人才素質的重要過程。

一、我國高校機械工程專業畢業設計存在的主要問題及原因分析

1.存在的主要問題。本科畢業設計主要沿用導師命題，提出解決方案和具體實施步驟，學生在實驗室中被動完成的傳統模式，在選題、開題、設計研究、論文撰寫、答辯、評價等過程中存在許多問題[1-3]，突出表現在：

國內大學的畢業設計選題存在問題：（1）無論是以結構設計或以工藝設計為主的工程設計類題目，還是以軟件設計為主的計算機編程類題目，都偏重于某個方面，綜合性不夠。（2）選題環節中，導師發布課題與工程實際或科研不能相結合，設計內容和要求不明確。

作者對北京科技大學機械工程專業2008—2013年畢業設計的選題類型及來源進行統計分析，如表1。真實題目所占比例基本不足2成（除2011年外），80%以上為自擬課題，務虛化嚴重。

（3）設計類課題所占比例不足4成（2008年及2011年除外），有理科化的傾向。論文類（包括以軟件應用和程序編寫為主）題目的比重較設計類題目（包括機械結構設計、工藝設計、機電專業硬件設計）所占比例過高。

2.原因分析。（1）教育體制要求高校的定位：重視研究的同時，搞好教學。這導致研究類大學對教學不夠重視。（2）擴招之后，資源緊張經費不足，現有經費很難做出成果。（3）就業形勢嚴峻，學生重視程度不夠，無法全身心投入本科畢業設計。（4）大學里一些不良學術風氣，使畢業設計粗制濫造的現象較為嚴重。（5）教師選題的廣度和深度也不夠，啟發學生設計目的不明確。師生比例極不合適。對設計質量要求及把關不嚴。

二、國外高校工程專業畢業設計過程與要求

1.美國高校。僅為大四學生開設頂峰（又譯高峰）體驗課程，基于工程學開設，絕大數高校（如麻省理工、加州理工等）是（專業）必修課，從3學分到9學分，學生自行選擇，有的甚至長達三個學期，學分也從9學分到18學分不等。還有課程屬于選修課，通常能拿到3～4個學分，教師提出課題，學生解答，不要求寫畢業論文。教學的模式是接受（Receive）—聯系（Relate）—反思（Reflect）—提煉（Refine）—建構（Reconstruct）。接受指教學內容和方法。打通學生知識和技能之間的壁壘。科目基礎上選擇恰當的主題，整合經驗。專家評估后，編寫課程大綱——課程目標、考核方案等[4]。

2.德國高校。應用型大學課程設置和內容多偏重于應用，畢業設計以校企合作的方式為主。聯邦政府和州政府均提供經費、制定法規和優惠企業的政策，學生可以從多種渠道選擇自己感興趣的題目。

（1）本科生教育分兩個階段，第一階段一般為兩年，通過考試進行選拔和淘汰。第二階段學生選擇專業方向，完成必修課、選修課和任選課程的學習任務，還要完成規定實驗、課程設計、專題報告、實習和畢業論文，第五學年，學生花3～6月時間寫畢業論文[5]。

（2）畢業設計選題。①大企業在網站或報紙雜志上貼出課題信息，學生申請企業選擇是否錄取。②小企業由校內相關部門發布企業需求信息和課題內容。③發布一些校內課題信息。

（3）畢業設計管理方式。①一旦學生被企業選中，企業就會派一名工程師指導學生的畢業設計工作，包括給出具體的課題名稱、任務要求、課題截止時間、預期結果等。②學生在設計課題一段時間后，要找導師審查課題。

（4）畢業設計基本要求。①大約100頁的文字材料、論文格式、需要的圖表說明。②對于論文的質量控制，堅持應用為本。即使課題未能完成，以科學的方法進行課題研究，也可以獲得通過。

（5）畢業設計成績評定。五分制評定。畢業論文分數加上專業考試分數而得出的平均分數是畢業的總分。評定畢業論文原則上有兩位考官，其中一位是畢業論文題目的指定者，另一位（教師或畢業設計單位工程師）由考試委員會主席委派。兩位考官在評定畢業論文中發生意見分歧時，以地方性考試規則的評分辦法為準。成績由學校教授給出，畢業設計單位不參與成績評定。

三、機械工程專業畢業設計教學模式探討及實踐

提出畢業設計與生產、科研、教學相結合的教學模式。以指導老師為中心、學生為主體管理，對畢業設計全程質量監控。

1.時間安排。工科院校的畢業設計基本都是安排在大四下學期，16周，每周5天，要求學生每天必須保證8學時，學時總數是640學時，便于集中做好畢業設計，管理與指導學生。缺點是學生沒有充足自由安排時間，設計質量得不到保證。

暑期期間，重點學習冶金工藝、相應重點設備結構、傳動原理及零件或材料加工機理。大四上學期，基礎知識學習、夯實及拓展專業知識、研究及設計工具掌握。如本課題組研究重要方向之一，金屬材料控冷強韌化，就需要學生學習流體力學、傳熱學及材料相關理論，并且熟悉研究及設計工具，如流體仿真軟件Fluent、有限元軟件ANSYS、設計軟件CAD二維或三維等掌握及熟練應用。大四下學期，進入學校規定的畢業設計階段，重點是研究及設計方案的創新。

2.結合生產實際或者實驗室建設任務，努力做到真題真做。本專業選題絕大多數仍然以冶金行業中課題進行設計及研究。endprint

作者所在的“金屬材料控冷強韌化”研究團隊，分為鋼板、鋼管、棒材及型鋼等方面控冷題目的設計或研究，根據品種規格，在一大題目下，分若干小專題。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設計”題目下，有幾小專題“浸入式鋼管淬火裝置影響因素研究”、“浸入式鋼管淬火裝置上料裝置設計”等，這樣選題能對學生進行流體力學、傳熱學、液壓傳動及機械等各專業的綜合訓練。

對于已經明確就業意向或者是找到就業單位的學生來講，作為指導教師必須要根據學生在就業時的選擇以及需要設計相關的畢業課題，如準備讀研學生分配做論文（研究）類題目，擬到公司就業學生分配做設計類題目。

3.借鑒國外高校做法，以小組為單位進行畢業設計。培養團隊合作精神。如“浸入式鋼管淬火裝置研究與設計”題目的幾個專題，研究題目可以為設計題目提供設計合理結構參數，設計題目又可為液壓設計或研究題目提供合理結構模型。

4.國內設計成果主要有二類：設計類提供圖紙，設計類課題的設計圖紙工作量，一般控制在4～7張（折合A1）;機類專業學生必須有用計算機繪制的圖紙;研究類提供畢業設計（論文），要求使用計算機打印。將畢業設計成果多樣化。只要能反映學生的創新成果，達到學生鍛煉的目的成果形式均可。

5.采取“專題講座”、“學術匯報”、“個別輔導”、“科研實踐”、“小組討論”等多種指導方式指導學生。

第三類是校企聯合指導畢業設計，提高設計質量。但必須組織得當，在校企聯合中“以我為主”，堅持學校主導作用。

6.畢業答辯時，一般會根據專業大類分成幾個小組，學生單獨答辯，答辯組對學生的態度、能力水平、論文質量及應用價值給出評定意見，給出成績。以答辯組成績為最終成績。建議還是建立指導教師、評閱教師及答辯組共同給學生成績較為合理，當然可以給答辯組成績更高的權重，有的高校達到50%。

作者所指導本科生中，優良率一直較高，尤其是在設計方面，圖紙規范，結構合理，較好地傳承了我們工科院校對本科生進行良好設計綜合訓練的傳統。

四、結語

綜上所述，作者對本科機械類專業畢業設計的指導進行了探索與實踐。對畢業設計出現問題進行了歸納和分析。其次，通過對美國及德國高校機械工程專業的學生畢業設計的理念、選題、過程、評價等方面比較，發現差距。借鑒國外做法，進行有益的探索，并在實踐中取得一定的效果。希望在培養人才和創新模式上有所突破，進行進一步的探索。

參考文獻：

[1]周軍.中外工程應用型本科大學生畢業設計問題比較研究[J].寧波工程學院學報，2009，21（2）：62-65.

[2]夏伯乾，馮靜，郭紅.中外高校機械工程專業畢業設計的比較與思考[J].青島職業技術學院學報，2011，24（6）：64-67.

[3]王樂梅，張巍，唐宏哲.中法高等工程教育體系中的畢業設計比較研究[J].高等工程教育研究，2013，（4）：132-135.

[4]佟君.關于畢業設計與頂峰體驗課程的比較研究——以中美本科工程教育為視角[D].上海交通大學碩士學位論文，2009.

[5]楊颯，王超.中德技術應用性本科畢業設計問題比較研究[J].北京聯合大學學報：自然科學版，2006，20（2）：89-92.endprint