新工科背景下建環專業畢業設計教學改革與實踐研究

張玉瑾 王雪錦 孫 勇 陳忠海 田亞男

（河北建筑工程學院，河北 張家口 075000）

新一輪科技革命和產業變革給高等工程教育本科人才培養帶來了巨大挑戰，教育部提出加快深化工程教育改革，推進新工科建設與發展。“新工科”背景下，本科工程教育模式是以學習者為中心，在夯實學生專業理論知識的同時，培養學生的創新創業能力和跨界整合能力［1］。畢業設計作為高校教學工作中最主要的實踐教學環節，是培養學生綜合運用所學知識分析和解決工程實際問題能力的重要步驟［2］，有助于培養學生的創新能力。然而學生對畢業設計的重視不夠，只把它當成畢業之前的最后一道手續。造成本科學生理論能力上不及碩士生，應用能力下不及高職生，從而就業競爭力差，處于一種較為尷尬的境地。同時市場缺乏大量合格的工程應用型人才，企業在招收本科畢業生后還要自行培養、訓練，加重了企業的負擔并影響運行效率。于是，對高校應用型人才培養模式及評價方式進行改革的呼聲日益高漲。尤其是對畢業設計教學實踐環節改革，已經成為新工科背景下的時代需求。

畢業設計質量難以保證，主要原因是學生對待畢業設計興趣不高［3］。為調動學生的積極性，各學校開展了不同的研究。安徽工業大學建環專業采用加強過程管理，來嚴格要求學生按規定動作進行畢業設計；東北石油大學建環專業開展了“校企合作”聯合指導畢業設計等。本文認為，學生對待畢業設計興趣不高的根源是：目前的畢業設計選題范圍，多是教師根據自身情況擬定，未能充分考慮學生的發展需求；導致學生選擇的題目與其日后的工作或深造關聯不大；因此，學生認為畢業設計對其后續發展沒有太大的作用，僅僅是為完成本科學業而必須履行的一道手續，自然重視程度不夠，興趣不高。要想真正提高學生對待畢業設計的興趣，畢業設計指導教師應該充分了解并尊重學生的需求，真正從學生需求出發，擬定畢業設計選題范疇，提供出包含工程領域應用新技術或科學研究前沿的設計題目，以滿足學生后續的工作或深造需求。

一、以需求為導向的畢業設計教學改革

本著培養應用型、創新型人才的目標，在“新工科”背景下，研究以建環專業學生的發展需求為導向，開展畢業設計題目設置、選題及指導等工作，探討此種教學模式在激發學生參與畢業設計的興趣及提高畢業設計質量等方面的積極作用。具體包含如下改革環節：

（一）收集畢業設計相關資料，全方位、多途徑關注專業發展前沿及工程領域應用的新技術，并注重“互聯網+”平臺下建筑信息技術在本專業的應用。項目組成員按照分工，查閱了大量專業文獻，并通過參加國家級、省級學術、專業研討會，接觸、學習并吸收專業前沿知識；同時，項目組成員各盡其能，與大型設計研究院、綠色建筑研究院及施工單位的專業人員聯系，向他們學習專業新技術的應用，尤其學習到，建筑信息技術BIM已經在各專業的設計環節、項目施工及管理環節，發揮了舉足輕重的作用。同時，收集到了不同應用功能的建筑底圖，獲得了新技術，如熱泵技術、BIM技術的學習資料，為畢業設計新型題目的開出提供了可靠保障。

（二）詳細調查、統計畢業生發展方向，根據學生需求，精心設計選題方向。對建環專業大四學生畢業去向進行調研，主要分為兩大類：考研與就業。其中，就業方向從技術內容角度細化為供熱、空調、制冷、熱泵等分支，從工作性質角度細化為設計、施工管理、技術支持等；考研方向有太陽能熱利用、熱泵技術、儲能技術等。指導教師根據學生的發展需求，結合自身的研究方向與研究專長，精心設計選題方向。最終開出的畢業設計題目，應具有較強的綜合性、實踐性、前沿性，突出節能、生態、環保、可持續發展的設計理念，與社會及科技發展趨勢緊密結合，增加一定的創新性要求。方案設計在追求新穎、功能完備齊全的同時，要求不能脫離社會實際，要綜合考慮經濟因素及實施的可行性。

（三）指導教師細化畢業設計選題，充分做好畢業設計布置工作。每位指導教師預先向學生公布自己的研究專長和研究方向，再與學生進行雙向選擇以確定對應關系，進而師生之間進行選題的協商與確定。在選題協商過程中，學生可根據個人的特長和實際情況，提出參加畢業設計課題的要求，并選擇課題。這種選題方式有利于激發學生的學習興趣，調動學生學習的主動性和積極性。確定選題之后，每位指導教師認真編寫畢業設計（論文）指導書、任務書，學生接到指導書與任務書后，做好畢業設計（論文）前的準備工作（如調研、文獻資料的查閱、開題報告的精心撰寫等），繼而制訂周密的畢業設計計劃，做到設計階段有章可循。

（四）學生進入畢業設計階段，指導教師嚴格過程管理；并改革考核方式，激發學生設計興趣的同時，兼顧創新能力訓練與知識拓展。此步是畢業設計教學改革的主體，在實施過程中教師要明確每位學生的專業需求，根據學生需求準確把控課題目標。而且教師要把控時間節點的分配，要讓學生按照設計階段的不同難易程度及學生的不同能力合理安排時間。在設計進程中，學生能夠自主、自由地對專業前沿知識及工程領域新技術進行學習，從而有效地促進學生創造能力的發展；在發現問題后能夠及時反饋至指導教師，指導教師有針對性地進行指導，如所學理論知識與工程實踐如何結合，新知識盲點上的點撥，設計思路的優化，計算方法的修正等。

學生面對工程設計實踐，雖然有了一定的理論知識儲備，但缺少理論指導實踐的技巧。比如學生拿到建筑底圖，開始識圖并確定建筑圍護結構的相關參數階段，遇到圍護結構構造與設計手冊不一致，不知如何處理；老師教其處理方法后，學生對其中近似取值的方法不理解，懷疑這樣對計算精度的影響。面對這種情況，教師在指導時，首先應該講解設計的總體思路，設計的全部環節，每個環節的目的、要點以及各環節之間的關系。比如，負荷計算環節，指導教師應該向學生講解負荷計算的目的、方法以及與識圖階段圍護結構的關系，由此出發，強調負荷計算的要點。最終使學生明白，工程設計要應用學習的理論知識開展，但工程設計不同于理論研究，對于傳熱系數等參數的確定，要求方法得當，符合現行規范及標準要求，而細節上則無需過于苛責。這樣，有效培養了學生的工程思維。另外，對于一些新知識點，課程學習中僅涉及其工作原理；在應用于工程設計時，需要詳細講解技術要點、規范與標準要求，并讓學生清楚新技術的發展歷程與現狀，新技術的優缺點及需要繼續探索的領域，激勵學生在今后的學習和工作中，不斷探索，為專業的發展做貢獻。這樣，也達到了課程思政的目標。對于BIM技術感興趣的同學，鼓勵學生跨專業組建團隊，按照設計院工作模式進行設計。在畢業設計指導過程中，各專業指導教師以設計院形式召開協商碰頭會，學生參與，使得學生能夠及早了解實際工作模式，并充分認識到BIM技術在各專業協同工作中發揮的重要作用。

學生在指導教師幫助解決問題的過程中，優化了學習方法，培養了工程思維，拓展了知識面，提升了學習能力，自身的專業需求得到滿足；進而更愿意主動認真地完成每個設計環節，最終保證了畢業設計質量。

二、研究結果

課題組在建筑環境與能源應用工程專業學生的畢業設計過程中進行了教學試點，課題組成員經過多方收集資料，緊跟專業前沿及新技術的發展，合理確定畢業設計選題方向；通過對畢業生發展需求的調研，明確學生的不同專業需求，細化了畢業設計選題，保證設計題目的可操作性。畢業設計中，根據學生的發展需求，開出了空調技術、太陽能采暖、土壤源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵以及寒冷地區太陽能與熱泵耦合技術等課題。由于學生所選課題與自己的專業發展需求緊密結合，學生能夠自主地對所涉及的專業前沿知識或工程領域新技術進行學習，有疑難時能夠積極向老師請教，并及時對設計方案、計算方法等進行優化，最終獲得了較高質量的畢業設計成果。跟蹤學生的畢業去向，課題組中有一部分學生到南方工作，在工程領域涉及空氣源熱泵，由于具有相應的設計基礎，他們較快地適應了工作，表現令單位滿意。還有一部分深造的同學，因為接觸過可再生能源，在導師開展與可再生能源相關的課題時，他們對相關知識的掌握與應用要優于其他同學，這為學生順利地進入研究生階段的學習奠定了堅實基礎。

三、結論

實踐表明，以學生的專業發展需求為導向，開展畢業設計教學改革，有效激發了學生的學習興趣，提升了學生的自主學習能力和創新性邏輯思維能力，為大學生畢業后的就業或深造奠定了一定的設計及研究基礎；畢業設計教學改革，符合“新工科”背景下本科工程教育的要求，對于建環專業提高畢業設計質量，培養創新型、應用型人才具有重要的意義。