基于學科競賽的畢業設計教學改革

王宇鋼，高 奇，吳永國

基于學科競賽的畢業設計教學改革

王宇鋼，高 奇，吳永國

(遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001)

針對大學生畢業設計中解決實際問題能力不足的問題，為提升學生創新能力，提高畢業設計（論文）質量，本文提出了以學科競賽為載體的畢業設計教學改革方法。設計了基于學科競賽的畢業設計教學目標，建立了分階段實施的培養模式，并對機械專業畢業設計課程進行了教學改革實踐。實踐結果表明，本文提出的教學方法不僅提升了畢業設計教學質量，并且有效提高了學生的創新實踐能力。該教學實踐方法對新工科實踐教育教學改革具有一定的參考價值。

學科競賽；畢業設計；創新實踐能力；教學改革

隨著我國新工科建設的不斷推進，如何培養滿足新發展和新技術需求的工程科技人才已成為當前高等工程院校教育教學改革的重要內容。特別是近年來以智能化、數字化、精密化和綠色化為核心的現代制造技術的快速發展，對機械專業學生的創新實踐能力培養提出了更加迫切的要求[1]。

畢業設計（論文）是訓練學生綜合運用專業知識解決實際問題的重要教學環節，是對學生所學理論知識及綜合應用的總體檢驗，是培養學生創新實踐能力與解決工程問題能力的有效途徑。高校學科競賽通過課內專業知識和課外專業技術相結合，以鍛煉和提升學生自主學習、自主創新意識為目標，能夠有效提高大學生實踐創新能力。將學科競賽與畢業設計教學深度融合，有利于培養學生自主探究能力、團隊協作能力以及創造創新能力，符合多樣化、創新型卓越工程科技人才的新工科人才培養目標。隨著當前我國高等工程教育改革的不斷深入，以學科競賽為載體的新型畢業設計教學實踐方式正得到高校師生的熱烈響應，為探索新科技形勢下實踐教學改革提供了思路和途徑[2-3]。

一、機械類專業本科畢業設計現狀分析

畢業設計是學生在大學階段最后的教學實踐環節，要求學生綜合運用所學知識分析和解決實際工程問題，是新工科人才創新創業培養的重要途徑之一。但部分高校在培養目標上對企業需求不清晰，實踐導向不明確，加之學生考研、找工作、重修考試等，導致畢業設計教學“重形式，走過場”。學生思想上不重視、精力上不投入，導師投入大量精力卻很難達到教學目標，學生的創新實踐能力無法有效提升[4]。經綜合歸納，目前畢業設計（論文）主要存在以下問題：

（一）畢業設計選題認識不足，缺乏自主性

近年來隨著學生規模不斷增大，學生基礎知識水平參差不齊，導致出現學生實踐能力差異大的特點。畢業設計選題時，導師與學生分配通常是隨機的，再由學生對導師提供的設計題目進行選擇。因此，指導教師很難在任務布置階段熟悉掌握每一位學生的專業能力和興趣特長，并在同一時間段內準備足夠新穎差異化的畢業設計題目[5]。此外，學生在選題階段對研究內容深度認識不足，造成畢業設計任務與學生能力需求不匹配，無法因材施教。對于未能選擇擅長研究內容的學生，遇到項目難點，由于時間緊迫容易喪失信心，導致敷衍、抄襲等現象發生，影響畢業設計的最終效果。而對于基礎好、實踐能力強的學生，不能發揮其特長，造成畢業設計整體質量下降。

（二）畢業設計的內容脫離工程實際，缺乏創新性

通過畢業設計來培養學生創新創業能力的首要前提是依據工程實際確定合適的畢業設計內容。而目前畢業設計（論文）研究題目通常依據導師研究領域確定，而非面向企業需求進行實踐導向，極易造成“重理論，輕應用”的局面，使得最終畢業論文脫離工程實際，缺乏創新性。并且部分高校師生比失衡，一名教師需同時指導多名學生，這樣很難從企業實踐中獲取足夠的設計資源，造成畢業設計（論文) 確定題目隨意性大，陳舊題目多，創新性不足[6]。

（三）畢業設計考核方式不完善，評價標準不統一

工科畢業設計研究內容廣泛，研究方法又可分為理論研究、實物設計、仿真研究等多種形式，評價指標差異較大，缺乏統一標準。雖然整個畢業設計由開題、中期、初審、查重、答辯等環節組成，但評審教師的主觀性對成績影響較大，難免出現互相通融照顧，無法全面反映實際水平和成績。由于考核過程不嚴，學生容易產生懈怠心理，認為考核只不過走個形式，無論畢業論文質量如何，最終一定會順利畢業。這種思想在學生中傳播，帶來的直接后果是學生對自身要求標準下降，研究方法內容雷同，甚至無法完成最終的畢業論文[7]。

二、以學科競賽為載體的機械專業畢業設計實踐

為有效提高本科畢業設計水平，培養新型工程技術人才創新能力，將學科競賽與畢業設計有機結合，開展了基于競賽驅動的畢業設計教學實踐改革。改革主要目標如下：

（一）以賽立項

以競賽的實際問題為導向確定畢業設計目標，明確需要解決的實際工程問題及創新方向。學生可以與教師溝通選擇自己擅長領域作為畢業設計內容，通過參與競賽充分調動學生的興趣愛好，對參賽項目內容進行適當的拓展和調整，并根據專業方向，擬定出具有實戰背景的畢業設計題目。

（二）以賽促學

通過參與競賽，使學生在大三即可進入畢業設計準備階段，在學習專業課程的同時，課外通過教師指導和自主學習，拓寬知識面，增加專業技能儲備，為畢業設計提前做好充分準備。

（三）以賽促教

以畢業設計目標為導向調整教學內容，緊跟專業領域發展趨勢，進行一些必要的實踐基礎訓練，可以使學生實現從單純理論學習到實踐應用的跨越式轉變，為保證學科競賽取得優異成績奠定堅實的基礎。

以學科競賽為載體的畢業設計培養模式如圖1所示。具體實施過程如下：

首先，在大三階段教師引導學生組成競賽小組參與學科競賽。通過對參加大賽的主題和規則的分析，初步擬定參賽方案。隨后，在生產實習、開放實驗等實踐教學環節，教師通過調整教學內容來強化學生對研究主題的深度和廣度理解，結合所學專業課不斷拓寬學生知識面。在此階段，學生結合專業課程學習，鍛煉應用各種工具建模仿真，如三維仿真工具軟件（Solidworks，UG，ProE等）、機構受力運動仿真軟件（Ansys，Matlab等）、編程控制軟件（51單片機C語言，STEP7等）。對需要進行實物展示的項目，進行模型的制作與調試。最后，在大四階段對競賽內容進行總結完善，選擇與競賽相關的內容作為畢業設計方向，進行畢業論文設計與研究。

圖1 培養模式示意圖

近年來，遼寧工業大學對機械專業學生的畢業設計開展了教學實踐改革探索。首先，組建學生創新團隊，結合生產實習、開放實驗等教學環節對團隊成員進行專業實踐指導。然后，依據“全國三維數字化創新設計大賽”“遼寧省智能制造科普創意創新大賽”“遼寧省大學生創新訓練計劃項目”等大學生賽事進行有針對性的實踐訓練，拓展學生的專業技能儲備，提升學生的創新能力和解決實際工程問題能力。在畢業設計階段，結合競賽項目為畢業設計選題，指導學生進一步提升理論水平和創新能力，為保證高質量地完成畢業設計任務打下堅實基礎。

三、教學改革的效果

以學科競賽為載體的機械專業畢業設計教學改革取得了以下成績：

首先，以學科競賽、創新競賽為平臺，形成了穩定的大學生創新團隊，以賽促學，以賽促教，有效提升了學生分析解決復雜工程問題的能力，并在學生中形成良好氛圍，獲得學生的熱烈響應和積極參與。其次，學生參與國家、省級的各類競賽，取得了創新學分和較好的成績，先后獲得省級競賽一等獎、二等獎、三等獎，發明專利10余項，發表多篇論文。同時，優秀畢業設計論文題目絕大多數來源于競賽內容，創新團隊成員畢業后，其實踐能力、創新能力也獲得任職企業的高度認可。

四、結束語

通過學科競賽，促進了畢業設計教學質量的提升。將學科競賽融入實踐教學環節中，對研究任務逐層分解，使學生在參與競賽的過程中，不斷拓展專業知識領域，逐步提高實踐能力與創新運用能力。近幾年的教學改革實踐結果表明，通過學科競賽，在學生中建立了良好的自主學習、創新創業氛圍。參與學科競賽的學生不但具備了解決復雜工程問題的能力，同時也提升了畢業設計（論文）的整體水平。本文提出的教學實踐方法對新工科實踐教育教學改革具有一定的參考價值。

[1] 左國玉, 雷飛, 喬俊飛. 新工科背景下基于機器人競賽的創新人才培養模式[J]. 高教學刊, 2021(6): 44-47.

[2] 孫遠韜, 張氫, 朱玉田, 等. 面向工程教育認證的以學科競賽為載體的高校創新型人才培養研究[J]. 高教學刊, 2020(21): 29-32.

[3] 高成德, 馮佩, 帥詞俊. 智能制造背景下機械專業學生創新創業能力培養研究[J]. 創新創業理論研究與實踐. 2021, 4(15): 97-98+110.

[4] 田維. 本科畢業設計中存在的問題及建議[J]. 中國電力教育, 2012(25): 104-107.

[5] 范厚明. 本科畢業設計存在的問題及改進對策: 以航運管理類專業為例[J]. 教育教學論壇, 2020(2): 331-332.

[6] 于國龍, 崔忠偉, 左羽. OBE理念下應用型本科高校畢業設計改革研究[J]. 工業和信息化教育, 2021(10): 18-22.

[7] 吳新杰, 楊洋, 劉世興, 等. 學科競賽與畢業論文(設計)進行有機融合的教學改革探索[J]. 遼寧大學學報(自然科學版), 2021, 48(2): 178-181.

：10.15916/j.issn1674-327x.2023.05.030

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1674-327X (2023)05-0118-03

2022-02-27

遼寧工業大學教學改革研究項目(202005)

王宇鋼(1977-)，男，遼寧錦州人，副教授，博士。

(責任編輯：付春玲)