應(yīng)用型測(cè)控專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)模塊化運(yùn)行機(jī)制研究

王雪+楊波+張小云

[摘 要]為提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，突顯應(yīng)用型測(cè)控本科的特色，提出基于模塊化的畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)行機(jī)制。在課題的來源上嚴(yán)格把關(guān)，采用得分法評(píng)判一個(gè)畢業(yè)課題題目的技術(shù)指標(biāo)；在課題運(yùn)行期間，也通過打分法跟進(jìn)過程，并計(jì)入總成績(jī)；在答辯過程中，根據(jù)課題類型進(jìn)行模塊化分組和問題模塊化。實(shí)踐證明，該機(jī)制能有效地避免課題本身的問題，能較好地跟蹤設(shè)計(jì)過程，達(dá)到較好的運(yùn)行效果。

[關(guān)鍵詞]測(cè)控專業(yè)；畢業(yè)設(shè)計(jì)；模塊化；運(yùn)行機(jī)制

[中圖分類號(hào)] G642.477 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）06-0099-03

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)的最后部分，是學(xué)生將所學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，也是本科教育評(píng)價(jià)的關(guān)鍵組成部分。

測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)是儀器科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科唯一的本科專業(yè)。測(cè)控專業(yè)是涵蓋了機(jī)械測(cè)量、幾何測(cè)量計(jì)量、熱工測(cè)量計(jì)量、光學(xué)測(cè)量計(jì)量等多工程領(lǐng)域的測(cè)量計(jì)量學(xué)科。測(cè)控專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)決定了其本科畢業(yè)課題來源豐富，類型復(fù)雜，平臺(tái)多樣，課題工藝指標(biāo)難以統(tǒng)一化。

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 測(cè)控專業(yè)的結(jié)構(gòu)已發(fā)展成為集傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、現(xiàn)代光學(xué)、精密機(jī)械等多種高新技術(shù)于一身的系統(tǒng)，虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，使測(cè)控專業(yè)的多學(xué)科綜合及多系統(tǒng)集成的屬性越來越明顯。課題的復(fù)雜性、多樣性使得測(cè)控專業(yè)的畢業(yè)課題管理較為困難。

應(yīng)用型本科是介于學(xué)術(shù)型本科和技能型高職之間的大學(xué)教育，其主要功能是服務(wù)于地方行業(yè)。企業(yè)對(duì)本類高校學(xué)生的要求是：具有較為扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，具有熟練的操作能力，具有一定的創(chuàng)新能力。因此，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)必須具有較強(qiáng)的工程性、應(yīng)用性和實(shí)用性，同時(shí)還應(yīng)該具備一定理論基礎(chǔ)、創(chuàng)新和前瞻性。良好的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)可以很大程度上集成學(xué)生的知識(shí)能力，提高學(xué)生適應(yīng)預(yù)期工作的能力。

面對(duì)當(dāng)前環(huán)境對(duì)應(yīng)用型測(cè)控專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，畢業(yè)設(shè)計(jì)的運(yùn)行機(jī)制是保證畢業(yè)設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的重要條件。面向應(yīng)用型的測(cè)控專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該具有通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和工程化等特色，這樣培養(yǎng)出來的測(cè)控專業(yè)的本科畢業(yè)生才具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。

基于模塊化管理的畢業(yè)設(shè)計(jì)管理機(jī)制可以滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)中通用化和標(biāo)準(zhǔn)化等要求。該機(jī)制從畢業(yè)課題的選題評(píng)價(jià)、課題跟蹤完成、答辯過程管理等方面進(jìn)行管理控制，為提高測(cè)控專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)提供一種有效的思路。

一 、當(dāng)前測(cè)控專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

（一）課題類型題目很多，但缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)

當(dāng)前的畢業(yè)課題主要有兩個(gè)來源，一個(gè)是來自于實(shí)際的工程課題。這些工程課題包括實(shí)際的科研項(xiàng)目，工廠/公司/科研院所的實(shí)際課題或任務(wù)。這類課題的特點(diǎn)是難易程度各不相同，或大或小，如果設(shè)立為本科畢業(yè)課題，可能需要進(jìn)行一定的修訂。另一個(gè)是來自于教師自擬。教師自擬的項(xiàng)目容易把握難度。

由于出題教師對(duì)課題的理解各不相同，課題出來之后，課題指標(biāo)不明確是最大的問題。課題指標(biāo)不是單純的技術(shù)指標(biāo)，而是一個(gè)綜合了課題與本專業(yè)的相關(guān)度、深度、廣度、難度和創(chuàng)新度等的綜合概念。很多課題明顯偏離了測(cè)控方向，或者難度系數(shù)接近碩士研究生水平，或者難度系數(shù)僅僅為課程設(shè)計(jì)，工作量的多少也沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

課題指標(biāo)不明確是畢業(yè)課題最大的問題，實(shí)際上這也是教師本身的問題、課題組織的問題，以及畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)行機(jī)制的問題。這是畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心問題。

（二）課題節(jié)點(diǎn)不明確

課題節(jié)點(diǎn)，不是簡(jiǎn)單的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，而是教師根據(jù)課題的具體情況設(shè)置的課題完成步驟的量化指標(biāo)。這些指標(biāo)通過具體的文檔、軟件、硬件的參數(shù)來衡量。每個(gè)節(jié)點(diǎn)還應(yīng)該進(jìn)行打分評(píng)估，計(jì)入總成績(jī)。

學(xué)生在完成課題的時(shí)候，由于沒有明確的控制節(jié)點(diǎn)，或者雖有節(jié)點(diǎn)卻不計(jì)入總分，經(jīng)常出現(xiàn)前松后緊的情況，導(dǎo)致課題完成順序混亂，重點(diǎn)難點(diǎn)不分明。由于只看重結(jié)果，甚至出現(xiàn)有學(xué)生請(qǐng)人代工，網(wǎng)上請(qǐng)人做畢業(yè)課題的情況。

（三）評(píng)審和答辯過程標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

課題的多樣化，也導(dǎo)致了評(píng)審和答辯過程標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。有些課題來自于教師的科研項(xiàng)目，這些項(xiàng)目并不為一般人所熟悉，因此在評(píng)審和答辯中很難進(jìn)行有效的交互；教師們對(duì)專業(yè)興趣的差異，也使得評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)變得很困難。這種不統(tǒng)一造成的后果是畢業(yè)設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)不能反映學(xué)生的工作量。此外，由于每個(gè)教師的專業(yè)興趣點(diǎn)的差異，使得某些答辯提問或過于簡(jiǎn)單，或者過于復(fù)雜，無法體現(xiàn)測(cè)控專業(yè)培養(yǎng)的基本特點(diǎn)。

二、模塊化運(yùn)行機(jī)制

模塊化運(yùn)行機(jī)制，主要對(duì)以下方面進(jìn)行模塊化處理：畢業(yè)課題的審核評(píng)價(jià)，節(jié)點(diǎn)控制，模塊化答辯評(píng)分，模塊化答辯指導(dǎo)等。

（一）畢業(yè)課題的審核評(píng)價(jià)

實(shí)踐證明，畢業(yè)課題的來源是關(guān)乎畢業(yè)設(shè)計(jì)最為重要的環(huán)境。由于出題教師各自的科研背景不同，出題的類型和范圍差異很大。為了方便進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)某個(gè)課題進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，合格者才能進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。表1為設(shè)計(jì)的畢業(yè)課題指標(biāo)打分加權(quán)系數(shù)。

上面技術(shù)指標(biāo)表雖然有不完善和不科學(xué)的地方，但很大程度上反映了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求。

課題來源反應(yīng)了課題的含金量。國(guó)家自然基金、地方自然基金、國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃等縱向課題通常被認(rèn)為含金量高，可認(rèn)為8分以上；來自企業(yè)的或?qū)嶋H的工程課題，可認(rèn)為6分以上；自擬的課題，4分以上。

在課題分類中，把與測(cè)控專業(yè)的相關(guān)度作為考查指標(biāo)之一。如果課題沒有涉及電/光/機(jī)械/自動(dòng)化等類型，則為0分。軟件和硬件分類主要是針對(duì)工作量的。具體工作量由專業(yè)委員會(huì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，軟件主要從代碼行數(shù)、難度、完成時(shí)間等進(jìn)行規(guī)范；硬件主要從完成的時(shí)間、測(cè)試難易程度進(jìn)行衡量。平臺(tái)性主要鼓勵(lì)教師多利用當(dāng)前學(xué)校/學(xué)院已有的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)進(jìn)行選題。

課題創(chuàng)新性。相似度是指和以往課題的相似度，如果沒有相似則為5分，完全相同則為0分。創(chuàng)新性需要出題教師進(jìn)行單獨(dú)說明，可以是算法、硬件、功能等方面的創(chuàng)新；難度主要是指在軟件算法上、硬件指標(biāo)上的情況。如某課題提出需要學(xué)生完成一種自適應(yīng)模糊控制算法，這樣難度就會(huì)達(dá)到很高的分。具體的難度分，需要根據(jù)學(xué)生是否學(xué)習(xí)過、如果全新需要多少時(shí)間才能完成、教師提供的指導(dǎo)情況等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

與課程/實(shí)訓(xùn)的相關(guān)程度。這個(gè)子項(xiàng)目主要考查畢業(yè)課題與本專業(yè)的相關(guān)程度。教師在出題時(shí)，需要明確哪些主干課與本課題有關(guān)并進(jìn)行打分；同時(shí)考查實(shí)訓(xùn)與課題的相關(guān)程度。學(xué)科交叉程度是課題涉及的學(xué)科范圍。鼓勵(lì)進(jìn)行多學(xué)科交叉，但不作為主要的考查因素。

課題完成條件。如果某個(gè)課題只有極少數(shù)優(yōu)秀畢業(yè)生才能完成，5.1項(xiàng)目得分低。如果課題的硬件/軟件環(huán)境都要求高，學(xué)生沒有學(xué)習(xí)過使用，得分也會(huì)很低。

綜上所述，畢業(yè)課題指標(biāo)表示一個(gè)綜合反映課題來源、難度與創(chuàng)新、可完成等各方面的一個(gè)表，可較為客觀的評(píng)價(jià)一個(gè)畢業(yè)課題。如果某課題得分低于設(shè)定值（如60分），那么該課題就要被委員會(huì)討論是否需要替換/修改/否定。此外，我們還引入學(xué)生反饋評(píng)價(jià)，期望畢業(yè)課題完成后能得到學(xué)生的評(píng)價(jià)。這將是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)過程。

（二）畢業(yè)課題的完成節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)

畢業(yè)課題的完成節(jié)點(diǎn)是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)管理的重要方式。同樣，我們這里采用模塊化進(jìn)行管理，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程進(jìn)行模塊化管理。其中時(shí)間節(jié)點(diǎn)必須按照節(jié)點(diǎn)的先后順序進(jìn)行設(shè)置。只有某個(gè)節(jié)點(diǎn)完成后才能進(jìn)入下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)延時(shí)完成，則分?jǐn)?shù)為0分。節(jié)點(diǎn)分的總分按照一定比例計(jì)入最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)得分。

（三）答辯中的模塊化管理

課題答辯是畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一道過程，是學(xué)生展示自己的設(shè)計(jì)成果、講述設(shè)計(jì)思路、論證論文觀點(diǎn)、回答教師提問的互動(dòng)空間。本科畢業(yè)答辯不同于碩士生或博士生答辯，其基本特點(diǎn)是時(shí)間較短，答辯內(nèi)容較多、較寬泛。根據(jù)這樣的特點(diǎn)，模塊化管理體現(xiàn)如下。

1.答辯小組教師構(gòu)成。應(yīng)該按照大的模塊分類進(jìn)行組織。單片機(jī)/DSP組：畢業(yè)課題以單片機(jī)/DSP為核心完成的各種測(cè)量/控制等課題；PLC組：以PLC為核心完成的各種控制；平臺(tái)組：以實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)完成的各種課題；理論研究及仿真組：以研究某種算法及其Matlab或ANSYS等專業(yè)軟件進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)的課題；雜項(xiàng)組：非前面所有的類型的課題。

2.答辯問題的分類模塊化。盡管答辯過程含有很多主觀因素，課題也千差萬別，但答辯問題進(jìn)行模塊化卻帶來很多有利因素，如問題有的放矢，難度可控，體現(xiàn)專業(yè)色彩，避免過多主觀因素等。如畢業(yè)課題涉及測(cè)量類，那么測(cè)量模塊化問題有：（1）測(cè)量方案的構(gòu)建依據(jù)？（2）測(cè)量的量程/精度/不確定度？（3）測(cè)量涉及信號(hào)采集，則采集過程中的標(biāo)定？（4）測(cè)量中測(cè)控電路的設(shè)計(jì)/選用/關(guān)鍵點(diǎn)？（5）測(cè)量通道中的信號(hào)干擾及應(yīng)對(duì)措施？（6）實(shí)際測(cè)量情況和誤差分析？（7）測(cè)量模型中有無關(guān)鍵算法等等。

這些問題其實(shí)在開題報(bào)告和實(shí)際設(shè)計(jì)過程中都應(yīng)該由學(xué)生逐一進(jìn)行解決，得出設(shè)計(jì)結(jié)果。當(dāng)然如算法一類可以給某些優(yōu)秀學(xué)生一些設(shè)計(jì)空間。

答辯中的模塊化有利于考查學(xué)生的整體狀況，提高答辯效率，考查設(shè)計(jì)水平。

三、 模塊化運(yùn)行機(jī)制在應(yīng)用型本科設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

應(yīng)用型本科院校的畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該凸顯應(yīng)用的地位。基于模塊化管理的畢業(yè)設(shè)計(jì)在這方面具有較強(qiáng)的應(yīng)用能力。我們?cè)谥貞c科技學(xué)院電氣信息工程學(xué)院測(cè)控專業(yè)2014屆及2015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了模塊化管理，收到了較好的效果。

在選題方面，模塊化管理就起到了至關(guān)重要的作用。如2014年某教師所出題目為《基于智能算法的滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)開發(fā)》，對(duì)其進(jìn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)：該課題為教師自擬題目，主要目的是通過測(cè)試滾動(dòng)軸承的振動(dòng)情況判定軸承的故障，采用的方法是人工智能算法，ANN或SVM；該課題的專業(yè)相關(guān)度一般，軟件工作量很大，硬件工作量極小（硬件均為采購(gòu)或已有）；在課題創(chuàng)新性方面，難度過大反而得分很低；與課程交叉程度一般（主要為數(shù)字信號(hào)處理），與實(shí)訓(xùn)無交叉；學(xué)科交叉一般；對(duì)學(xué)生要求很高，軟件環(huán)境需要掌握Matlab或編程語言，學(xué)生壓力大。同時(shí)，在節(jié)點(diǎn)運(yùn)行上也可能出現(xiàn)：由于資料較多，學(xué)生知識(shí)面窄，在規(guī)定時(shí)間難以完成的情況。最終該題得分情況為62分。

經(jīng)過委員會(huì)的評(píng)價(jià)，認(rèn)為該課題的主要問題在于：1.理論高度過大，本科學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備明顯不夠；2.要熟練認(rèn)知/掌握Matlab里面人工智能算法的模塊，畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間不夠；3.學(xué)生所學(xué)課程對(duì)完成課題支持情況不全面。

因此該課題要么作廢，要么進(jìn)行修訂。修訂的結(jié)果為《滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)采集及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》。該題目降低或消除了智能算法，增加了硬件采集的設(shè)計(jì)，并要求學(xué)生設(shè)計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、放大電路和濾波電路；軟件方面，要求動(dòng)態(tài)處理采集信號(hào)，然后進(jìn)行傅里葉變換分析等。這樣可操作性大大增加，指標(biāo)得分為75分，完全達(dá)到要求。事實(shí)證明，學(xué)生能順利完成畢業(yè)課題。

經(jīng)過兩年的運(yùn)行，我們提出的模塊化畢業(yè)設(shè)計(jì)管理，運(yùn)行較為有效。課題學(xué)生反饋的分?jǐn)?shù)與理論分?jǐn)?shù)相差不大。該機(jī)制在考查學(xué)生的基本能力和創(chuàng)新能力方面都較為妥當(dāng)。

四、結(jié)論

本文提出的模塊化畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)行機(jī)制的思路和實(shí)現(xiàn)策略，表現(xiàn)在3個(gè)方面。

1.對(duì)課題來源進(jìn)行評(píng)分，通過最終得分評(píng)判課題是否合格，避免過難的課題和過于簡(jiǎn)單的課題。這是模塊化管理的核心關(guān)鍵。

2.在課題完成過程中，采用節(jié)點(diǎn)化管理。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行打分評(píng)判，計(jì)入畢業(yè)答辯的總成績(jī)，避免學(xué)生不按照計(jì)劃推進(jìn)。

3.在答辯過程中，對(duì)答辯分組、問題、評(píng)價(jià)等內(nèi)容進(jìn)行模塊化管理，使得答辯過程更加有效。

本文提出的方法，在重慶科技學(xué)院測(cè)控專業(yè)應(yīng)用兩年來，取得了較好的成績(jī)，可以為應(yīng)用型本科的測(cè)控專業(yè)提供借鑒。但本方法也存在不足，如對(duì)創(chuàng)新型課題支撐力度不夠大，對(duì)科研與教學(xué)的專業(yè)不適用。此外，該方法也在逐步探索中。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[2] 徐治. 工科專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革的探討[J]. 大學(xué)教育，2015（5）：143-145.

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[責(zé)任編輯：陳 明]