新工科背景下交通土建方向畢業設計改革探索
——以新疆大學為例

趙銳 冉武平 呂疆紅

(新疆大學建筑工程學院 新疆烏魯木齊 830017)

2017 年教育部啟動了“新工科”建設研究工作，并達成了“‘新工科’建設復旦共識”[1]，通過了“‘新工科’建設行動路線（天大行動）”[2]，發布了北京指南[3]。“新工科”作為一種高等教育改革行動[4]，一方面主動設置和發展一批新興工科專業，另一方面推動現有工科專業的改革創新，探求新時代符合工科人才培養規律的新模式。對于土木工程專業，“新工科”更注重與行業的緊密對接，構建產教融合、科教融合的協同育人模式[5]。在《工程教育認證通用標準解讀及使用指南》（2020 版，試行）[6]中明確指出專業培養目標要說明學生畢業后5年左右能夠達到的職業和專業成就。畢業設計是實現培養目標的重要教學環節，它在培養大學生探求真理、強化社會意識、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質等方面具有不可替代的作用。對于即將走上工作崗位的學生來說，畢業設計是一個提高綜合素質的“加速器”，經歷過后學生會感覺不僅是學到了知識，對于迅速適應工作崗位也很有好處[7]。黃國平[8]認為校企合作模式有利于彌補學校教師的不足，有利于師資隊伍建設，有利于激發生興趣愛好，有利于提高畢業生的就業；但過程管理還很不完善，需要進一步研究和實踐。任振華和曾憲桃[9]通過對傳統教學模式和“新工科”教學模式的對比，提出了教學各環節的改革方案，并給出了學校、政府和企業全面深化合作是新工科教育有力保障的結論。尹海云[4]就如何培養更符合現代社會發展需求的中高端專業人才進行了探索。很顯然，開展適應社會的教學改革勢在必行。這里以新疆大學交通土建方向的畢業設計環節為例，借鑒其他高校的畢業設計實踐經驗，同時基于“新工科”理念及就業環境，分別從畢業設計的選題、組織、指導、進度控制、反饋等方面探討近兩年進行教學改革的成效與反思。

1 傳統模式

交通土建方向的畢業設計分兩種類型：單項畢業設計和4項畢業設計。單項畢業設計是指保送研究生及優秀學生做論文類或設計類的畢業論文，跟著指導老師做一些科研項目或自擬題目，為后期從事科研及設計工作奠定基礎，不超過畢業生總人數的10%；另外一大部分是做道路選線、路基路面及防護工程、橋涵和概預算這4 項設計，到新疆區內的設計研究院搜集外業勘測資料，近5年用的都是同一套資料，每名同學按序選取約3 km，按照實際地形地貌進行上述4項設計。如果能完整地做完4項設計，那么對于學生在大學4年中所學專業知識的融會貫通是一個很大的提升，但由于時間有限，畢業設計只有12 周的時間，每一項是3周，前3項還要出手繪圖和CAD圖，及紙質版和電子版計算書，對于橋涵設計部分每年都是套用設計好的標準圖，學生只是做了一些識圖和制圖工作，對專業知識的理解和運用差之甚遠，所以每年畢業的學生很少有從事橋梁設計方面的；由于氣候原因，新疆的橋型也比較單一，導致新疆急缺從事橋梁設計方面的人才。道路部分也和平時的課程設計區別不大，而且每一項都沒有用軟件進行過建模和分析，到設計單位及科研院所需要很長時間去適應崗位。所以，為培養高素質、高質量的專業技術人才，這種陳舊的畢業設計模式急需改進。

老常與老趙互相回憶了一下，來到停車場的東北角，那兒已經并排停了許多輛車，但他倆似乎一眼就發現了什么奇怪的事，老趙說：“好像、好像就是這輛車。”

1.5 統計學分析 采用SPSS18.0軟件進行統計學處理，計量資料用表示，采用t檢驗；計數資料用例(%)表示，采用χ2檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 改革創新點

2.1 選題分類及分析

畢業設計選題主要分為道路類、橋梁類、交通類、管理類（近兩年新增）、論文類5 種。研究對象為2020屆（32 人）和2021 屆（63 人）本科畢業生、2019 屆（69人）的相關數據作為參考對比。圖1為近3年畢業設計選題分類的比較圖。

圖1 近3年畢業設計選題分類比較

從圖1中可以看出，論文類的選題數由9%減少到3%；工程教育認證要求論文類選題每年不得超過10%，建議以設計類為主，所以此類選題數量在逐年盡量減少；管理類為近兩年新增選題，2020年偏多，一是為了增加設計類選題數量，積極調動在崗教師指導畢業設計的積極性，二是為了增加單項指導的學生人數；交通類選題每年1 個。由于本科階段開設了4 門交通類的專業選修課，但指導老師不多，所以依據學生意愿，選題數量有限；橋梁類選題每年呈遞增趨勢，由于在教學改革前每年的畢業設計選題均以道路4 項為主，加之師資力量有限，所以單獨做橋梁設計的選題較少。教學改革后，通過校企合作和人才引進，這一現象得以改善，2021 年校企合作選題中選擇橋梁類11 人、道路類2 人、交通類1 人，使得橋梁類選題數量明顯增加；道路類選題在教學改革以后呈現明顯減少的趨勢。其實道路4 項在10 年前是很多高校推崇的做法，是以道路為主的畢業設計選題，但隨著學科門類的增多、橋梁創新技術的發展，以及學生的需求，以道路為主的畢業設計選題較為單一，選題需多樣化。

從問卷的調查情況中可知，有44.2%的學生給出了5 分的滿分（十分合理），有2 人給出1 分（十分不合理）和2分（不合理），均為2021屆學生，3分（基本合理）及以上的人數比例共占97.4%，選題分類合理度平均值為4.18 分。從問卷的回答中可以看出，對選題情況存在質疑的主要原因在于以下幾點。

2.2 雙方互選的選題模式

表1為硬件條件和管理模式滿意度及校企合作贊同度的調查問卷結果。

2.3 校企合作

2.3.1 野外實測設計講解

2021年共有33人做道路三項（由于概預算設計指導教師臨時公派出差一年半，無法盡快找到可替換教師，所以最后一項取消，改為道路三項），原計劃道路定線到實地測量完成，但由于疫情的原因無法實現，所以改為與設計院3聯合開展野外調研活動，即每天由1名校內指導老師、3名企業導師，帶領4～8名學生，到設計路段進行實地講解，包括道路、橋梁、交通等的設計要點，并通過實測做調研記錄。這對學生專業知識的理解力及實踐動手能力都有著極大的提高。

2.3.2 聯合指導畢業設計

（3）2021屆校企合作指導的1名學生提出：選題為實際工程，工程量不滿足畢業設計要求，多加了很多無效工作。這是因為在設計院完成畢業設計的學生，實際工程是團隊協助共同完成的，除了要完成自己的畢業設計外，還要完成設計院交代下來的工作，角色轉變帶來的一些不適應造成了這種現象。

表1 硬件條件和管理模式滿意度及校企合作贊同度統計

2.4 結合大賽開展

2019 年由校兩位老師指導的橋梁類畢業設計曾作為參賽作品參加了由上海同豪土木工程咨詢有限公司主辦的2019首屆在校大學生橋梁設計大賽，并獲得了優秀獎，這是該校首次結合大賽開展的畢業設計。2021 年新疆大學與同濟大學聯合參加了由中國公路學會、中交公路規劃設計院有限公司聯合主辦的“中交公規院杯”2021世界大學生橋梁設計大賽，共組建了6支參賽隊伍，其中兩支隊伍的參賽作品作為了新疆大學本科生畢業設計的選題。由于此項賽事主要以橋梁模型設計為主，4月30日提交作品，所以剛好橋梁模型設計好后進行結構設計，5 月末提交畢業設計成果。其中1項畢業設計還獲得了新疆大學本科生優秀畢業設計的榮譽稱號。

2.5 講座

在畢業設計環節中近兩年每年都開展一次專家講座。2020年畢業設計指導小組組織學生聽取了一次在“橋梁公開課”平臺上題為“智慧時代的橋梁工程——未來三十年”的公益直播講座。2021年邀請同濟大學的老師來校開展線下講座。這一舉措使學生了解了本學科發展的前沿及趨勢，在緩解疫情期間學生在校精神壓力的同時，開拓了學生的視野，激發了學生學習該專業相關知識的興趣，為學生的發展定位起到了積極的作用，提高了學生科技報國意識及大國工匠精神。

在實踐操作過程中，數學課對不同層次學生進行分層走班，是行之有效的，學習單也是提高學習效率的有力武器。這種學習形式有利于學生找到自己的位置，并激發其內在的潛力，向自己的目標前進。尤其對“后進生”的幫助更大。混班教學時，教師更注重前面學的好的學生，總為自己幾個“得意門生”沾沾自喜；分層走班后，教師必須全都關注到，“一個都不能少”。分層教學保證“學霸”吃得飽，“后進生”吃得好，人人都能得到他們渴望的成功。

2.6 進度控制及考核

在畢業設計環節執行過程中，2021 年進行了改革，包括發放畢業設計任務書、開題（新增）、中期檢查、中期答辯（新增）、進展情況記錄（新增），終期時要完成指導評議書、評閱評議書、答辯委員會評議書、畢業答辯記錄。最終成績包括指導成績30%、評閱成績20%、答辯成績50%。改革后，師生對畢業設計環節都有緊張感，時刻督促師生相互溝通交流，遇到問題及時提出并解答，盡可能完美地完成教學任務。

3 效果反饋

為了解教學改革帶來的成效，針對2020屆和2021屆本科畢業生進行了問卷調查，共發放95 份，收回有效問卷80 份，收回率84%。其中2020 屆32 人收回30份；2021屆63人收回47份。下面分別對問卷內容進行統計分析。

3.1 就業去向

圖2 為2020 屆（30 份）和2021 屆（47 份）畢業生的就業情況統計。

簡約即節儉、節約、簡省之意；適度即適合要求的程度，適當之意；簡約適度的綠色生活方式，即指以勤儉節約為原則，追求簡約生活、適度消費的生活方式。簡約適度的生活方式主要包括以下兩個方面。

圖2 就業去向對比

（1）學生提出道路類選題人數太多，由于此類選題是大一到大三課程設計的組合，學到的知識具有局限性。針對此類問題，2019 屆與2021 屆相比，道路類選題已經由86%減少到了56%。后期隨著師資力量的擴充及校企合作的開展，此問題會逐漸改善。

問卷中對畢業設計內容與所從事工作的相關度與幫助度也進行了統計，結果與就業去向有關，相關度和幫助度按5分制評價，5分為十分相關或幫助很大，1分為不相關或沒幫助，在3 分及以上的人數比例分別為83%和88%，而且打滿分5分的人數比例也達到了1/4～1/3，相關度平均分為3.58 分，幫助度平均分為3.7 分，這說明學生的畢業設計選題對畢業后所從事的工作還是很重要的。

3.2 畢業設計選題分類的合理度

本節對振動數據降噪分析的方法進行簡單介紹,為后續礦用自卸車駕駛室懸置系統振動實測信號的預處理及懸置振動特征研究作基礎.

從圖2的就業去向上來看，有6人畢業后從事的工作與該專業無關；大部分同學都選擇去施工單位或繼續深造，少部分人選擇去設計院，個別同學去甲方、檢測、行政事業等其他單位。通過與學生私下的溝通交流可知，選擇去施工單位而不是設計院的同學，主要看重的是工資待遇，以及工作后的難易程度，由此說明學生對自己的信心不足，對未來工作的抗壓能力存在恐慌心理，終身學習能力欠佳。選擇繼續深造的比例呈上升趨勢，這主要與本科教學環節的設置、學院的宣傳及重視程度、學習的氛圍及學生的意愿有關。在教學環節設置上，根據培養方案，專業負責人為2020 屆學生有意識地合理設置任選課，大四上學期為學生留有充足的考研復習時間。考研的人多了，自然學習氛圍就濃厚了，起到了互相感染的作用。

（2）2021 屆學生提出同一類型的畢業論文難度差距較大。針對此類問題，不可否認，這主要是做沒做過的問題，道路類選題的每一部分都在課程設計中做過，橋梁工程課程設計是簡支梁橋，所以學生會認為橋梁類選題要比道路類的難一些，橋梁類不同橋型的難易程度也不同。由于學生的專業知識掌握水平不同，學生的求知欲也不同，所以題目有難易之分，這在學生選題的時候可雙向選擇，最后成績評定時難易程度也應考慮在內。

特發性水腫 很多30歲左右的女性早晨起床后洗漱時，經常發現自己的眼瞼及顏面部位出現了輕度浮腫，摸一摸下肢，也會有凹陷或緊繃感。不過隨著活動量的增加，上述情況亦會逐漸減輕至消退。

2020年與1家企業聯合線上開展管理類畢業設計1 項，效果還不錯。2021 年對學生和企業進行充分及深入調研后，聯合3 家設計院開展了此項工作。學生和老師之間選題互選，具體人數見表1所示。設計院1的交通類2 人被輪空后共有14 人完成校企合作類選題。

總而言之，人文關懷聯合優質護理具有科學、全面、合理、針對性，用于普外科患者中效果顯著，能夠增加護理質量、護理服務滿意度，減輕負面情緒。

3.3 教師指導滿意度及指導頻次

問卷中學生對教師指導工作的滿意度比較認可。2020屆有5人給出4分，比較滿意；其余25人均為5分，十分滿意。2021 屆有1 人1 分，十分不滿意；2 人2 分，不太滿意；3人3分，基本滿意；15人4分，比較滿意；26人5分，十分滿意。這說明在畢業設計指導過程中，師生之間應盡可能地多交流溝通，及時發現問題、解決問題，這將有助于指導教師工作的開展及學生的畢業設計任務的順利完成。在指導頻次上，有51.95%的學生建議3 天1 次，有37.66%的學生建議1 周1 次，共占總人數的90%，還要2.6%的學生建議2 周1 次，7.79%的同學建議1天1次。所以后期可根據學生的不同程度，進行3天1次或1周1次的指導。

3.4 硬件條件和管理模式滿意度及校企合作贊同度

畢業設計選題采取雙方互選模式，指導教師發放選題類別及人數，學生根據自己的意愿自由選擇，后期根據師資情況及指導學生的人數限制適當調整，指導教師根據組內人數進一步明確畢業設計選題，形成雙向選擇模式，這種改革極大地適應了學生未來的就業及發展方向，同時對指導教師的能力提升也有一定的促進作用。雙向選擇后有部分選項被輪空、部分選項人數未達上限，也有人數超限的，根據具體情況后期再做調整。

從表1中可以看出，硬件條件、管理模式滿意度及校企合作贊同度的平均分均較高，有極少數給出1 分和2分。從答題情況看問題主要在于以下幾點。

（1）畢業設計教室空間小，座位不足。2021 年搬新校區后教室問題可以解決。

（4）建議增加的選題方向：施工臨時設計（如：支架設計、掛籃設計、棧橋設計、基坑設計、圍堰設計、邊坡穩定設計等），工程概預算設計、結構檢測方面的論文。此建議會考慮如何有效實施。

(2)巖溶含水介質極不均一，地下水的分布和運動相較于孔隙水和裂隙水，具有分布不均勻，流態更為復雜的特點，其水文地質條件嚴格來說并不符合穩定流抽水試驗的假設。但是在抽水試驗過程中能夠形成穩定水位時，表明其降落漏斗外形成了穩定的補給，地下水流動狀態可視為穩定流，含水介質可視為無限延展的含水層，可采用穩定流抽水試驗的裘布依公式計算水文地質參數。

（2）太多人渾水摸魚，自覺性不強；做設計地點應該更加變通；加強設計內容審核要求，加大抽查頻率。這三條意見與設計教室座位不足有關，基于此，在座位充足的前提下，應要求學生每天按時到設計教室完成畢業設計，這樣，一是方便指導、抽查，二是對于自覺性不強的學生起到約束作用，加強管理。但對于少數需做實驗、調研、查資料等的畢業設計，可根據指導教師的要求自行選擇做畢業設計的地點。

（3）對于校企合作開展的畢業設計，有同學提出與校內開展的畢業設計相比難度偏低，且不適合未來不想去設計院的同學參與。由于是首次開展此類設計，后期對此類合作雙方應溝通后提出具體要求，并加強管理，以達到更好的效果。

3.5 能力提升及收獲

圖3為對學生從畢業設計環節所提升的能力方面統計的調查結果。

圖3 能力提升調查

從圖3 中可以看出，在學生任選3 項的前提下，學生對自己的自學能力、查閱資料的能力及問題分析能力認為有較大的提高，均超過了半數；對解決問題的能力及溝通交流表達能力的提升也較突出，這也滿足工程教育認證對畢業生的達成度要求。學生自認為除此之外，對繪圖軟件及設計軟件的應用更熟練了，對專業知識體系有了更深入、更系統的了解，而且對自己可以獨立設計具有成就感。

新疆大學交通土建方向的畢業設計環節經過兩年的改革實踐，結合問卷調查的反饋意見，總結如下。

(2)提出了基于自適應模擬退火算法的機械手慣性力的最優化問題。改進各部件的尺寸，在滿足約束條件及任務要求的情況下，可以有效地搜索全局最優解，最終將機械手慣性力減少約7.6%。

（1）學生對校企合作模式還是比較贊同的，但在校企溝通的細節及任務分配上需再進一步細化；可繼續增加選題種類，并合理調整各類的分配數量；雙向選題模式可行，但在發布選題時應明確題目的主要內容及難度。

（2）教學模式改革后，對學生的實踐能力、獨立思考能力及溝通表達能力都有很大提升，無論是走上工作崗位，還是繼續深造，均可提高與其他高校的競爭力。

（3）教師經過了一輪的畢業設計指導后，對自身的教學和科研水平都有一定的提升，校企合作指導畢業設計時，還可增進教師和企業之間的溝通，為后期項目的申報有一定的推動作用。