基于TEE-CDIO理念的新工科畢業設計改革研究

胡安奎 葉琳 付成華 劉曉輝

摘 要 在國際工程教育發展背景下，我國工程教育進行了改革與轉型，結合新工科發展的需求，將全過程教育（TEE）理念與CDIO四階段教育模式融入到本科生畢業設計改革中，把畢業設計各階段的能力培養分散到大學四年，旨為本科畢業生能多角度、多學科、多手段解決實際工程問題。在新的改革探索模式下，學生與指導教師均在畢業設計過程中顯示足夠的靈活性、思辨性與創新性。因此，基于TEE-CDIO理念的新工科畢業設計改革新模式將更加適應新時代背景下對卓越工程師的培養要求。

關鍵詞 全面工程教育 CDIO 新工科 畢業設計改革中圖分類號：G642.477? 文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.04.013

Abstract Under the background of the development of international engineering education， China starts reform and transformation of engineering education. Combining the needs of the development of new engineering， the whole process education of TEE and the four-stage education mode of CDIO are introduced into the undergraduate graduation design reform. The purpose of this reform is to enable undergraduate engineering students can solve practical engineering problems from multiple angles， disciplines and means. Under the new mode of reform and exploration， Students and teachers are flexible， speculative and innovative in graduation design. Therefore， the new model of engineering graduation design reform based on TEE-CDIO will be more suitable for the training of outstanding engineers in the new era.

Keywords TEE; CDIO; new engineering; graduation design reform

0 引言

當前工程教育深受科學范式與技術范式的影響，應當回到以實踐、設計及綜合為核心的軌道上來，從而體現工程教育的工程主體性。[1-2]而畢業設計作為本科教學考核的重要部分，是學生四年本科學習后專業知識與專業能力的具體表現。在21世紀中國新工科建設背景下，大學工程教育對本科畢業生提出了更高的要求，它要求畢業生們具有扎實的專業基礎知識、靈活的專業技能、良好的團隊協作與溝通技能、較好的能力創新。因此，基于新工科要求下本科生畢業設計改革是當務之急。

1 本科工科生畢業設計現狀分析

當今大環境下的本科生畢業設計質量無法滿足基于新工科的工程教育對學生工程能力、實踐能力和創新能力要求，經過調研與分析，筆者總結出幾個主要原因：[3-5]① 學生創新性思維與工程思維沒有得到足夠的培養;② 學生畢業設計期間尋找工作、考研、實習等侵占了畢業設計準備時間，使得學生無法重視和認真準備;③ 教師資源不足。本科擴招后，教師不能對每位學生進行全面指導，而新進的青年教師經驗不足，不能較好地分擔指導任務。

2 基于TEE-CDIO理念的新工科畢業設計改革模式

2.1 TEE-CDIO理念

TEE（Total Engineering Education）是一種提倡全過程、全包容和全學生的工程教育理論。應用于本次改革，就是要在本科生在大一一入學就圍繞以畢業設計為成果的全面工程教育。針對畢業設計培養外文閱讀能力、專業基礎知識、文獻查閱能力、團隊合作溝通能力等本科生必須的基礎能力。同時，在全面工程教育下，學生的實踐能力與創新能力也要在本科前三年里得到充分的訓練，以“前期推動，后期主動”的模式進行各項活動。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）[6-8]工程教育理念即為采用“構思-設計-實施-運行”的教育模式，與畢業設計的完成有著高度的匹配。基于CDIO理念可將畢業設計教育分為“引導-選題-執行-總結”四個階段。第一階段是對學生進行專業的普及和思維的引導，培養學生專業素養和工程性思維。第二階段使學生結合學生本科階段的學習經歷與職業目標進行畢業設計選題。第三階段要設計畢業設計方案，嚴格按照方案實施，并得出結論或成果。第四階段包括畢業設計的驗收與答辯，學生的畢業設計要具有實用性與可行性。

因此，將TEE與CDIO結合起來，形成基于TEE-CDIO理念的新工科畢業設計改革新模式（如圖1所示），能夠將本科工科生的畢業設計各階段的能力培養分散到大學四年里進行，將過去“導師命題，學生選題”畢業設計模式轉變為“學生選題，導師指導”的模式，讓學生在本科教育的四年里逐漸完成基于自身思考和設想的畢業設計。學生學會了工程思維與創新思維，并完成專業能力的積累，會使學生的畢業設計質量和學生工程實踐能力，創新能力得到提升。

2.2 基于TEE-CDIO理念的新工科畢業設計改革方案

立足新工科需求，提出應從個人能力、團隊能力和全局意識三個維度重構面向未來的新工科人才能力。基于新工科背景下工程教育要求和TEE-CDIO理論，針對工科生畢業設計各階段的教育模式，擬開展以下幾方面改革：

2.2.1 畢業設計“全過程-多階段”改革探索

本次改革將本科工科生畢業設計的過程分為四個階段。

（1）從學生第1學期到第4學期，對學生進行專業方面的教育，包括專業基礎知識、計算機訓練、專業英語訓練、文獻查閱訓練等，提升學生解決實際問題的能力。課程構建“基礎實驗-綜合實驗實訓-系統實踐+創新實踐”逐步推進的實踐教學體系。課程結業以“小項目課題+考試”的形式進行，讓學生組成小組，在老師的指導下，以團隊合作的形式完成小項目課題的“選題、設計、成果、答辯”，由老師打分、同學打分、團隊自評三方面對小項目課題進行評分。此階段的教育模式主要是起到引導學生自主學習、自主思考和基本能力培養的作用。

（2）在第5、6學期，學生的基本工程素養和專業能力與積累已經基本形成，學生可以結合之前學習和團隊研究的收獲，初步選定畢業設計的課題，對設計內容進行初步擬定，在指導老師指導下完成資料收集和內容涵蓋設計。

（3）第7學期開始進行畢業設計方案的實施階段。學生要注意定期與指導老師進行溝通交流，及時修正設計方案并完成畢業設計的驗收。

（4）學生在第8學期開始畢業設計答辯，在此模式下基于自身經驗與思考的畢業設計的質量和創新程度是極高的，學生對其的知識掌握和理解十分深刻，在答辯中也極易獲得評審專家的認同。

2.2.2 畢業設計模式的實踐性改革研究

在本科工程教育，尤其是在第1至第6學期，要增加對學生的科研實踐與應用實踐訓練。可每3-4周舉行一次經驗交流會或工程知識普及講座，邀請經驗豐富的前輩就學習方法、科研經驗、職業發展、最新技術等進行交流，擴寬學生對所學專業的認識和眼界，有利于學生專業素養和工程思維的建立。對于能力優秀的學生，學校積極為其提供寒暑假在企業實習學習的機會，在學校與企業的聯合培養下，學生的專業應用能力會大大提升，對職業環境的適應性也會逐步增強。

2.2.3 導師制度的改革分析

新模式下的畢業設計將建立“學生為主體—教師為顧問”的新導師制。學生在畢業設計中自主選題，教師作為“顧問”，需要對學生完成畢業設計加以正確的引導。同時，在學生進行畢業設計過程中遇到問題時，教師應盡量以啟發的方式給予合理建議，輔助他們完成畢業設計。因此，不同特長和經驗的老師組成指導小組，對學生的畢業設計從不同方向進行指導，改變過去“一導師多學生”的畢業設計指導模式，建立新工科發展要求下“教學團隊全方位”指導模式，能更高效、更全面地對學生進行指導，達到事半功倍的指導效果。見下式：

式中：T.E.E—全過程工程教育;u—本科;t—指導教師;s—工科生。

3 畢業設計改革執行結果

本次改革立基于新工科背景及TEE-CDIO工程教育理念，嚴格按照改革方案實施，現如今我院本科生畢業設計改革實現了以下四個目標：

（1）組建了大學生科研團隊。將畢業設計融入科研創新訓練和學科競賽，激發學生的創新意識和欲望，訓練學生的創新思維，鍛煉學生獨立獲取知識的能力，實現了對大學生創新能力的培養。

（2）組建了教師協作指導團隊。教師團隊對學生科研創新的指導更加全面，學生分析問題、解決問題的能力得到切實提高。

（3）構建了校企聯合的畢業設計模式和基地。將畢業設計融入生產實踐，通過校企合作，學生課堂理論學習與工程實際的能夠有機結合，克服了長期以來由教師自擬的部分畢業設計課題不能很好地與工程實際結合，理論脫離實際的弊端。

（4）構建了全面的畢業設計評價體系。改進的（下轉第30頁）（上接第28頁）畢業設計考核評價體系將創新性作為重要考核指標，學生在畢業設計全過程中綜合能力的評價得到了重視。

4 結語

本次改革基于新工科背景，確立了“學生為主體-教師為顧問”的新導師制，有利于將大學生培養成為有扎實專業基礎、有個性、有特色、有創新意識的人才。實行了四階段的畢業設計模式，充分調動學生積極性與創造性，通過為學生搭建的培養平臺，提升學生能力，以滿足社會和行業發展對專業人才的要求。本次畢業設計改革，有利于培養實踐性、創新性的工科畢業生，對新工科時代下的工程教育改革具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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