新能源專業風電方向一年制畢業設計改革及實踐

李銀然 張學民 李德順 李壽圖 王清

摘? 要：從行業特色、學生實踐、教師指導和管理等方面，簡要分析新能源專業風電方向畢業設計存在的問題，指出導致畢業設計質量不高的關鍵因素是傳統的培養模式不能適應新時期、新專業的教學需求。故文章從拓寬設計周期入手，提出了一年制畢業設計改革的總體思想和實施過程。從設計指導隊伍，軟硬件條件的全面開放及定期討論等方面建立了質量保障體系。建立三次答辯與兩次檢查相結合的質量監控體系。融入持續改進思想，從學生、指導教師和企業導師三方面開展畢業設計評價體系建設。

關鍵詞：畢業設計;質量保障;質量監控;評價體系

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）07-0133-03

Abstract： From the aspects of industry characteristics， student， teacher and management， this paper briefly analyzes the problems existing in the graduation project of new energy major. It points out that the key factor leading to the low quality of graduation project is that the traditional training mode cannot meet the teaching requirements of new major in the new era. Therefore， starting with widening the design cycle， this paper puts forward the overall idea and implementation process of the one-year graduation design reform. A quality assurance system is established from the design guidance team， the comprehensive opening of software and hardware conditions and regular discussions. A quality control system consisting of three defense and two inspections is established. Integrating the idea of continuous improvement， the construction of graduation design evaluation system is carried out from three aspects： students， instructors and business mentors.

Keywords： graduation project; quality assurance;quality control; evaluation system

畢業設計是本科培養計劃中的最后一門實踐課，是學生對四年所學知識的綜合應用和成果總結，是培養大學生創新能力、實踐能力和綜合應用知識能力的重要實踐環節[1]。高質量的畢業設計將有利于提高學生分析和解決復雜工程問題的能力。因此，提高畢業論文的質量是高等學校中的一項重要工作。

從2011年的11所高校開設風能與動力工程到2018年的83所高校開設新能源科學與工程可以看出，新能源專業已經成為支持新能源行業發展的動力之一，根據風電行業發展現狀及趨勢，結合工程教育專業認證的三大理念來修訂和構建順應社會發展趨勢的風電方向畢業設計體系尤為重要。綜合分析蘭州理工大學新能源科學與工程專業（風電方向）5年（2013-2017）的畢業設計，結果表明幾乎所有的題目都是工程設計，設計內容主要聚焦于風電機組設計，對風資源、風電場涉及較少，設計題目單一，不利于學生綜合能力的提升，因此要提高設計質量充實設計內容必須加強教學改革。

一、風電方向畢業設計存在的問題

（一）優質教學資源相對匱乏

由于風電行業的快速發展，技術更新速度快，而高校相對落后，沒有完整的成體系的設計參考資料，教材建設略有滯后，導致學生們可借鑒的資料有限，嚴重影響了畢業設計質量。

（二）學生在畢業設計上投入不足[2]

進入大四以后，就業、考研開始實際操作，已無法安心學習。特別是畢業設計環節不能安心去做，沒有發揮應有的作用，使畢業生的質量降低，更增加了學生就業的難度，形成惡性循環。另一方面，企業所需要的是專業對口、動手能力強、理論與實踐結合好的專業人才，有些學生專業理論知識薄弱，對整個風電知識理解不深，不能做到知識間的連接和貫通，更不用說理論聯系實際的創新精神。

（三）指導教師投入精力嚴重不足[3]

近年高校招生規模的擴大，高校資源出現一定程度的短缺，教師的指導工作量過大，無暇給予學生及時的指導和檢查，從而導致畢業設計質量下滑。

（四）答辯效果不理想[4]

由于學生只是囫圇吞棗地通過模仿設計，一味地照貓畫虎，不能理解樣圖的做法和理論背景，答辯時往往不能回答為什么。

（五）設計題目綜合性不夠

設計雖然做到了一人一題，但實質區別并不大，風電方向的畢業設計題目基本都是某某型風電機組設計，設計內容包括葉片氣動設計、風輪氣動性能計算、總裝圖繪制，部分零部件設計等。設計題目的大同小異，導致抄襲敷衍現象難以杜絕。

上述諸多原因導致畢業設計模式化、同質化、程序化，嚴重影響了本科生的培養質量。

究其根本原因就在于傳統的培養模式不能適應新時期、新專業的教學需求。更新畢業設計內容、改進畢業設計模式已成為亟待解決的一個課題。本文總結多年來對新能源專業本科生畢業設計的教學實踐經驗，提出“一年制畢業設計”模式，使畢業設計在人才培養中發揮其應有的作用。通過2018和2019兩屆共計126名同學的實踐證明，一年制畢業設計模式可提高設計質量，能夠提升學生們對風能資源、風電機組和風電場總體知識的理解能力。

二、一年制畢業設計的總體思想及實施過程

時至今日，風電發展正在朝著大型化，智能化、輕量化、低風速及海上發展，風電涉及的學科越來越多，而美國2020工程師計劃[5]和我國工程教育認證都認為工程師應具備專業知識、分析能力、實踐經驗、創新精神等關鍵能力，這就對風電專業人才培養提出了新的要求。

（一）總體思想

一年制畢業設計以大四全年為設計周期，把設計任務融入理論教學和實踐教學，讓學生們在設計中學習，在學習中設計。

（二）實施過程

一年制畢業設計主要包括：選題、開題、設計、答辯和后答辯五個階段[6]。

選題階段在第六學期結束時完成，是畢業設計題目的設立和確定階段，教師考慮設計題目的要求和學生能力的適配性，并組織學生和指導團隊的見面會，由指導團隊詳細講解設計任務，使學生了解題目內容和要求，讓學生帶著問題和任務進入生產實習環節，采用“以任務為中心的學習”和“以實踐為中心的學習”模式。大四開學后學生們匯報學習成果及其對設計的構想。利用大四第一學期的理論課學習階段，錘煉設計方案，并不定期的組織討論會，匯報設計實施方案及其細節設計思想，確定設計方案。

開題在第七學期16周周末完成，是檢驗學生對畢業設計題目進行相應的文獻準備和總體方案設計的階段。通過召開集中的答辯會，由指導團隊總體把控。

設計階段分成三部分，其一為課程設計階段，完成風資源分析，葉片氣動設計及氣動外形圖的繪制。寒假利用第二課堂，學習Pro/E、Fluent、Bladed、Wasp等建模與仿真軟件;第二階段為課程設計和畢業實習階段，把課程設計融入到畢業設計中，利用課程設計階段完成部分畢業設計內容，并讓學生通過畢業實習實踐教學環節，重新梳理和完善設計內容，判斷設計的合理性、實用性。畢業實習后完成中期答辯。第三階段為畢業前的最后12周，完成所有設計任務，繪制設計圖紙，撰寫設計說明書，并鼓勵開展虛實結合的設計作品展示。

通過設立中間檢查節點，迫使學生進行階段性的自我總結，使其對畢設工作完成進度和質量產生明確的自我意識，促進其及時調整時間和精力投入。同時，指導模式采用群組指導模式，創造學生之間及與導師、指導團隊、企業導師的相互交流，有效激發學生之間競爭性博弈氛圍。

答辯階段在第八學期16周進行，主要包括總結設計成果，以規范的形式撰寫設計說明書，準備答辯的演示和講解，最終通過答辯。

后答辯階段是學生重新根據答辯委員會的意見完善設計內容，修改設計圖紙和說明書，完成設計的自我評價和交互評價，以及畢業設計資料的整理和提交;指導教師要對畢業生設計成果進行驗收，并引導對其進行延伸研究和利用。

（三）設計團隊組建

由于風電設計涉及機械、電學、控制、氣動等多學科，鼓勵學生自由組建設計團隊，打破專業學科限制，鼓勵采用虛實結合的手段，詳盡描述及展示設計內容，這有利于提高學生對風電大系統的理解。

三、培養模式研究

（一）以提高畢業設計質量為目的的“理論+設計”人才培養模式

以“理論+設計”為平臺，突出理論與實踐的結合，引導“天馬行空”的想象，構架基礎性、實踐性和綜合性的知識體系，把畢業設計融入大四全年的各個教學環節，完善創新人才培養模式。

理論教學環節：由基礎模塊、設計模塊、監控模塊、電場模塊及綜合拓展模塊，組成的四模塊加一拓展的專業課程體系為主陣地，使學生在掌握新能源利用基本原理和方法的同時，了解學科前沿，講解創新案例，逐漸完善畢業設計思路，樹立對畢業設計嚴肅性和重要性的認識。

設計教學環節：利用生產實習和畢業實習兩次進企業的機會，使學生接觸成熟風電機型及其他新能源利用形式，了解產業發展方向，借鑒精品化的設計，為畢業設計的模型建立，裝配圖的畫法儲備一定的基礎;打通課程設計和畢業設計，擴展設計任務，使其對風資源、風電機組、風電場都有全面而深刻的認識，凸顯畢業設計的全面性和側重點。

（二）一年制畢業設計的質量保障體系

質量保障是設計質量好壞的前提條件，一年制畢業設計從教師、學生、軟硬件等方面全面建設質量保障體系，確保設計質量的大幅度提升。

為了給畢業設計提供全方位的指導，更是為了克服指導教師企業經驗不足的缺點[7]，組建了導師制、專業團隊與企業專家參與的畢業設計指導隊伍，導師負責日常學生指導和管理，而專業團隊從資源、機組、場、電等方面提供指導，企業導師主要負責設計中的工程化問題，并引導學生建立準確的就業觀。全面開放由國際先進軟件Bladed和Wasp組成的虛擬仿真平臺，并指派專門的指導老師，指導軟件的使用及解決各自畢業設計中的問題。開放西校區真實風電機組和實驗室的各種模型機組，可以隨時面對機組商討設計過程中遇到的問題。定期召開設計研討會，改變灌輸型教學為學生主動講解型教學[8]，使同學們互相學習、互相了解，共同研究問題，啟發學生思想，培養同學們的創新能力。學生出勤保障，加強學生出勤情況的考核，建立嚴格的請假制度，專門每天組織人員對學生到位情況進行考勤檢查，確保出勤率。

（三）全過程的質量監控與評價體系

建立指導團隊、系、院三級題目審核機制。設計題目必須符合專業培養目標、體現綜合訓練基本要求，體現教學計劃中對基礎理論、基礎知識、基本技能和能力的基本要求。工作量飽滿程度，學生通過努力是否可按期完成畢業設計（論文）任務。80%以上的題目能與科研、生產實際相結合。

建立三次答辯與兩次檢查相結合的質量監控體系[9-10]，三次答辯包括開題答辯（第七學期最后四周進行），解讀設計任務，梳理設計思路，匯報初步設計進展及最終設計目標，指導教師布置寒假設計任務;中期答辯（第八學期八九周進行），匯報設計進展，集中討論解決設計問題;終期答辯，評定設計任務的完成情況及創新點。兩次檢查穿插于三次答辯之間，并在此基礎上配套制訂了黃牌警告措施，即學生答辯或檢查中出現重大問題，被認定為黃牌警告，得到一次黃牌者取消評優資格，累計得到二次黃牌者延期一月終期答辯，若得到三次黃牌則直接評定為不及格。

基于持續改進思想，畢業設計結束后， 由專業集中從學生、指導教師及企業導師三方面開展調查問卷，總結一年制設計過程中暴露出的問題，并分析提出改進措施。

四、結束語

本科畢業設計的重要性不言而喻，但是在實踐中，由于設計周期、指導教師及風電多學科的特點導致設計主要以風電機組為主，而對風資源和風電場的綜合訓練較弱，不利于學生專業素養的提升。

本文在科學分析風電方向畢業設計存在問題的基礎上，提出了一年制畢業設計的教學改革，并建立了相對完善的實施方案。通過兩年的實踐檢驗，總結并提出了以提高畢業設計質量為目的的理論與設計相結合的人才培養模式，構建了畢業設計的質量保障體系和全過程的質量監控與評價體系。

參考文獻：

[1]馬藝瑋，樸昌浩，唐賢倫，等.新時期工科大學生畢業論文質量問題分類與四位一體化對策方案[J].高教學刊，2017（7）：61-62+65.

[2]高輝，劉春玲，李艷，等.淺談理工科畢業設計[J].電子技術，2012，39（11）：59-61.

[3]孫權，吳秋云.高校本科畢業設計存在的問題及對策分析[J].當代教育論壇，2008（11）：63-64.

[4]張輝，張記龍.本科畢業設計（論文）問題分析及對策研究[J].山西農業大學學報（社會科學版），2008，7（6）：648-650.

[5]NAE，Educating the Engineer of 2020： Adapting Engineering Education to the New Century[R]. Washington DC：The National Academies Press，2005.

[6]吳益鋒，張淑敏，田夏，等.上海交通大學提升本科畢業設計（論文）質量的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2014（7）：193-195.

[7]朱昌平，劉靜，劉昌偉，等.通過“團隊指導”提高IT大學生畢業設計質量[J].實驗室研究與探索，2010，29（07）：101-104.

[8]李啟才，毛小勇，于安林.從“給學生講課”到“讓學生講課”——高校畢業設計指導方法的創新[J].高等建筑教育，2017（2）：106-109.

[9]王艷.本科畢業論文（設計）質量全過程管理評價體系研究[J].知識經濟，2011（16）：179.

[10]成密紅.林學類本科畢業論文（設計）質量監控體系存在的問題及改革對策[J].安徽農業科學，2013，41（1）：405-406.