應用型測控專業本科畢業設計模塊化運行機制研究

王雪+楊波+張小云

[摘 要]為提高畢業設計的質量，突顯應用型測控本科的特色，提出基于模塊化的畢業設計運行機制。在課題的來源上嚴格把關，采用得分法評判一個畢業課題題目的技術指標；在課題運行期間，也通過打分法跟進過程，并計入總成績；在答辯過程中，根據課題類型進行模塊化分組和問題模塊化。實踐證明，該機制能有效地避免課題本身的問題，能較好地跟蹤設計過程，達到較好的運行效果。

[關鍵詞]測控專業；畢業設計；模塊化；運行機制

[中圖分類號] G642.477 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0099-03

本科畢業設計是本科學習的最后部分，是學生將所學習到的知識進行應用的重要環節，也是本科教育評價的關鍵組成部分。

測控技術與儀器專業是儀器科學與技術一級學科唯一的本科專業。測控專業是涵蓋了機械測量、幾何測量計量、熱工測量計量、光學測量計量等多工程領域的測量計量學科。測控專業的專業特點決定了其本科畢業課題來源豐富，類型復雜，平臺多樣，課題工藝指標難以統一化。

隨著電子信息技術的飛速發展， 測控專業的結構已發展成為集傳感技術、計算機技術、電子技術、現代光學、精密機械等多種高新技術于一身的系統，虛擬化、網絡化、微型化、智能化的發展趨勢，使測控專業的多學科綜合及多系統集成的屬性越來越明顯。課題的復雜性、多樣性使得測控專業的畢業課題管理較為困難。

應用型本科是介于學術型本科和技能型高職之間的大學教育，其主要功能是服務于地方行業。企業對本類高校學生的要求是：具有較為扎實的理論基礎，具有熟練的操作能力，具有一定的創新能力。因此，本科畢業設計必須具有較強的工程性、應用性和實用性，同時還應該具備一定理論基礎、創新和前瞻性。良好的本科畢業設計可以很大程度上集成學生的知識能力，提高學生適應預期工作的能力。

面對當前環境對應用型測控專業本科畢業設計的要求，畢業設計的運行機制是保證畢業設計順利進行的重要條件。面向應用型的測控專業的畢業設計應該具有通用化、標準化、系列化和工程化等特色，這樣培養出來的測控專業的本科畢業生才具有較強的工程實踐能力。

基于模塊化管理的畢業設計管理機制可以滿足畢業設計中通用化和標準化等要求。該機制從畢業課題的選題評價、課題跟蹤完成、答辯過程管理等方面進行管理控制，為提高測控專業本科畢業設計提供一種有效的思路。

一 、當前測控專業畢業設計的現狀

（一）課題類型題目很多，但缺乏科學的評價技術指標

當前的畢業課題主要有兩個來源，一個是來自于實際的工程課題。這些工程課題包括實際的科研項目，工廠/公司/科研院所的實際課題或任務。這類課題的特點是難易程度各不相同，或大或小，如果設立為本科畢業課題，可能需要進行一定的修訂。另一個是來自于教師自擬。教師自擬的項目容易把握難度。

由于出題教師對課題的理解各不相同，課題出來之后，課題指標不明確是最大的問題。課題指標不是單純的技術指標，而是一個綜合了課題與本專業的相關度、深度、廣度、難度和創新度等的綜合概念。很多課題明顯偏離了測控方向，或者難度系數接近碩士研究生水平，或者難度系數僅僅為課程設計，工作量的多少也沒有一個統一的標準。

課題指標不明確是畢業課題最大的問題，實際上這也是教師本身的問題、課題組織的問題，以及畢業設計運行機制的問題。這是畢業設計的核心問題。

（二）課題節點不明確

課題節點，不是簡單的時間節點，而是教師根據課題的具體情況設置的課題完成步驟的量化指標。這些指標通過具體的文檔、軟件、硬件的參數來衡量。每個節點還應該進行打分評估，計入總成績。

學生在完成課題的時候，由于沒有明確的控制節點，或者雖有節點卻不計入總分，經常出現前松后緊的情況，導致課題完成順序混亂，重點難點不分明。由于只看重結果，甚至出現有學生請人代工，網上請人做畢業課題的情況。

（三）評審和答辯過程標準不統一

課題的多樣化，也導致了評審和答辯過程標準的不統一。有些課題來自于教師的科研項目，這些項目并不為一般人所熟悉，因此在評審和答辯中很難進行有效的交互；教師們對專業興趣的差異，也使得評審標準變得很困難。這種不統一造成的后果是畢業設計的分數不能反映學生的工作量。此外，由于每個教師的專業興趣點的差異，使得某些答辯提問或過于簡單，或者過于復雜，無法體現測控專業培養的基本特點。

二、模塊化運行機制

模塊化運行機制，主要對以下方面進行模塊化處理：畢業課題的審核評價，節點控制，模塊化答辯評分，模塊化答辯指導等。

（一）畢業課題的審核評價

實踐證明，畢業課題的來源是關乎畢業設計最為重要的環境。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。為了方便進行評價，采用指標評價法對某個課題進行打分評價，合格者才能進入畢業設計環節。表1為設計的畢業課題指標打分加權系數。

上面技術指標表雖然有不完善和不科學的地方，但很大程度上反映了本科畢業設計的基本要求。

課題來源反應了課題的含金量。國家自然基金、地方自然基金、國家攻關計劃等縱向課題通常被認為含金量高，可認為8分以上；來自企業的或實際的工程課題，可認為6分以上；自擬的課題，4分以上。

在課題分類中，把與測控專業的相關度作為考查指標之一。如果課題沒有涉及電/光/機械/自動化等類型，則為0分。軟件和硬件分類主要是針對工作量的。具體工作量由專業委員會進行標準細化，軟件主要從代碼行數、難度、完成時間等進行規范；硬件主要從完成的時間、測試難易程度進行衡量。平臺性主要鼓勵教師多利用當前學校/學院已有的實驗室平臺進行選題。

課題創新性。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。創新性需要出題教師進行單獨說明，可以是算法、硬件、功能等方面的創新；難度主要是指在軟件算法上、硬件指標上的情況。如某課題提出需要學生完成一種自適應模糊控制算法，這樣難度就會達到很高的分。具體的難度分，需要根據學生是否學習過、如果全新需要多少時間才能完成、教師提供的指導情況等進行評價。

與課程/實訓的相關程度。這個子項目主要考查畢業課題與本專業的相關程度。教師在出題時，需要明確哪些主干課與本課題有關并進行打分；同時考查實訓與課題的相關程度。學科交叉程度是課題涉及的學科范圍。鼓勵進行多學科交叉，但不作為主要的考查因素。

課題完成條件。如果某個課題只有極少數優秀畢業生才能完成，5.1項目得分低。如果課題的硬件/軟件環境都要求高，學生沒有學習過使用，得分也會很低。

綜上所述，畢業課題指標表示一個綜合反映課題來源、難度與創新、可完成等各方面的一個表，可較為客觀的評價一個畢業課題。如果某課題得分低于設定值（如60分），那么該課題就要被委員會討論是否需要替換/修改/否定。此外，我們還引入學生反饋評價，期望畢業課題完成后能得到學生的評價。這將是一個重要的評價過程。

（二）畢業課題的完成節點評價

畢業課題的完成節點是進行畢業設計管理的重要方式。同樣，我們這里采用模塊化進行管理，對畢業設計的整個過程進行模塊化管理。其中時間節點必須按照節點的先后順序進行設置。只有某個節點完成后才能進入下一個節點。如果某個節點延時完成，則分數為0分。節點分的總分按照一定比例計入最終的畢業設計得分。

（三）答辯中的模塊化管理

課題答辯是畢業設計的最后一道過程，是學生展示自己的設計成果、講述設計思路、論證論文觀點、回答教師提問的互動空間。本科畢業答辯不同于碩士生或博士生答辯，其基本特點是時間較短，答辯內容較多、較寬泛。根據這樣的特點，模塊化管理體現如下。

1.答辯小組教師構成。應該按照大的模塊分類進行組織。單片機/DSP組：畢業課題以單片機/DSP為核心完成的各種測量/控制等課題；PLC組：以PLC為核心完成的各種控制；平臺組：以實驗室平臺完成的各種課題；理論研究及仿真組：以研究某種算法及其Matlab或ANSYS等專業軟件進行仿真實現的課題；雜項組：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，體現專業色彩，避免過多主觀因素等。如畢業課題涉及測量類，那么測量模塊化問題有：（1）測量方案的構建依據？（2）測量的量程/精度/不確定度？（3）測量涉及信號采集，則采集過程中的標定？（4）測量中測控電路的設計/選用/關鍵點？（5）測量通道中的信號干擾及應對措施？（6）實際測量情況和誤差分析？（7）測量模型中有無關鍵算法等等。

這些問題其實在開題報告和實際設計過程中都應該由學生逐一進行解決，得出設計結果。當然如算法一類可以給某些優秀學生一些設計空間。

答辯中的模塊化有利于考查學生的整體狀況，提高答辯效率，考查設計水平。

三、 模塊化運行機制在應用型本科設計中的應用分析

應用型本科院校的畢業設計應該凸顯應用的地位。基于模塊化管理的畢業設計在這方面具有較強的應用能力。我們在重慶科技學院電氣信息工程學院測控專業2014屆及2015屆本科畢業設計中應用了模塊化管理，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軸承狀態監測與故障診斷系統開發》，對其進行指標評價：該課題為教師自擬題目，主要目的是通過測試滾動軸承的振動情況判定軸承的故障，采用的方法是人工智能算法，ANN或SVM；該課題的專業相關度一般，軟件工作量很大，硬件工作量極小（硬件均為采購或已有）；在課題創新性方面，難度過大反而得分很低；與課程交叉程度一般（主要為數字信號處理），與實訓無交叉；學科交叉一般；對學生要求很高，軟件環境需要掌握Matlab或編程語言，學生壓力大。同時，在節點運行上也可能出現：由于資料較多，學生知識面窄，在規定時間難以完成的情況。最終該題得分情況為62分。

經過委員會的評價，認為該課題的主要問題在于：1.理論高度過大，本科學生知識儲備明顯不夠；2.要熟練認知/掌握Matlab里面人工智能算法的模塊，畢業設計時間不夠；3.學生所學課程對完成課題支持情況不全面。

因此該課題要么作廢，要么進行修訂。修訂的結果為《滾動軸承振動信號采集及狀態監測系統》。該題目降低或消除了智能算法，增加了硬件采集的設計，并要求學生設計信號轉換電路、放大電路和濾波電路；軟件方面，要求動態處理采集信號，然后進行傅里葉變換分析等。這樣可操作性大大增加，指標得分為75分，完全達到要求。事實證明，學生能順利完成畢業課題。

經過兩年的運行，我們提出的模塊化畢業設計管理，運行較為有效。課題學生反饋的分數與理論分數相差不大。該機制在考查學生的基本能力和創新能力方面都較為妥當。

四、結論

本文提出的模塊化畢業設計運行機制的思路和實現策略，表現在3個方面。

1.對課題來源進行評分，通過最終得分評判課題是否合格，避免過難的課題和過于簡單的課題。這是模塊化管理的核心關鍵。

2.在課題完成過程中，采用節點化管理。對每個節點進行打分評判，計入畢業答辯的總成績，避免學生不按照計劃推進。

3.在答辯過程中，對答辯分組、問題、評價等內容進行模塊化管理，使得答辯過程更加有效。

本文提出的方法，在重慶科技學院測控專業應用兩年來，取得了較好的成績，可以為應用型本科的測控專業提供借鑒。但本方法也存在不足，如對創新型課題支撐力度不夠大，對科研與教學的專業不適用。此外，該方法也在逐步探索中。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：陳 明]