工科專業協同畢業設計模式研究

李自勝　肖曉萍

［摘 要］文章針對現有本科畢業設計模式存在的問題，結合工程教育專業認證和教學質量國家標準，分析了畢業設計的重要性，在現有關于畢業設計改革研究的基礎上，總結了本科畢業設計的發展方向。文章以提升復雜工程問題解決能力為目標，討論了協同畢業設計管理模式，構建了協同畢業設計管理流程，探討了協同畢業設計過程管理的內容，提出了協同畢業設計評價要素，建立了一套完善的協同畢業設計管理機制，實現了協同畢業設計全過程管理，保障了畢業設計質量，提升了學生解決復雜工程問題的能力。

［關鍵詞］工科專業；本科畢業設計；協同模式；復雜工程問題；管理流程

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）16-0144-05

《工程教育認證標準》[1]（以下簡稱《標準》）在十二條畢業要求中，九次提到“復雜工程問題”，在課程體系部分也強調解決“復雜工程問題”能力。《標準》在關于培養目標設定、持續改進、課程體系、師資隊伍等方面的表述上多次用了“工程實踐”“工程設計”等字樣，并對行業或企業專家參與工程設計做了明確要求，其目的是培養符合社會發展需求的人才。

畢業設計是本科生培養中重要的綜合實踐教學環節，也是培養學生解決復雜工程問題能力的重要途徑。傳統畢業設計模式主要由指導教師給出設計題目，學生選題后直接在教師指導下完成畢業設計，該模式已出現如下弊端：（1）工程實際問題契合度低，部分學校，尤其是地方本科院校，畢業設計題目陳舊或者工程設計流于形式，與企業的實際工程偏差較大；（2）知識交叉融合力度低，畢業設計獨立開展，各專業、學科之間缺少協作，鮮有能完成一個整體的工程項目，學生系統工程思想得不到訓練；（3）教師工程經驗缺乏，部分教師缺少企業工作經歷，缺乏工程實戰經驗，設計任務理論計算或仿真內容偏多，而用人單位需要畢業生具有一定的工程實踐基礎；（4）監督答疑強度不足，生師比偏大，尤其是地方本科院校，部分專業1名教師需要指導10名及以上的學生做本科畢業設計，難以與學生及時溝通交流，反饋環節薄弱；（5）思維與能力培養不足，畢業設計與實踐環節交織，畢業設計和畢業實習在同一階段進行，部分學生可能因同時面臨就業、考研復試、頂崗實習等，而使投入畢業設計的時間和精力有限，對畢業設計的專注度不夠，指導教師只能按流程節點被動督促，不能面授分析問題和解決問題的方法，導致無法系統地對學生進行綜合能力培養。

有關研究表明，學校對畢業設計的重視程度和學生對畢業設計重要性的認可程度都很高[2-3]。《本科教學質量國家標準》對畢業設計做了專門要求，規定畢業設計選題要與專業的實際工程問題緊密結合，要使學生的工程素質和協同創新精神得到鍛煉、學生所學專業知識得到綜合運用[4]。指導教師的具體指導與反饋舉措對提升畢業設計質量具有正向影響[5]，指導教師若能激發學生內在動機、糾正學生論文寫作規劃失序錯誤、彌補同學借鑒互助缺位的不足，就能促進畢業論文質量提升[6]。由此可見，畢業設計需要多方協作、共同努力，才能保證質量。

一、畢業設計改革研究現狀

（一）質量保障機制研究

可從指導教師、學生、標準、制度等維度設置約束條件，以提高畢業設計質量。張寧生等[7]借鑒ISO9000系列標準中的質量管理思想，建立了畢業設計質量管理與質量保證體系。陳客松等[8]將畢業設計過程劃分為12個階段，通過設定基本目標、擴展目標及畢業設計修改提交各過程要素，提高畢業設計質量。

（二）管理機制研究

流程化跟蹤管理[9]：畢業設計管理人員對畢業設計進行分階段管理，并實行進程監控，保證畢業設計順利進行。過程控制管理[10]：要求學生、指導教師、教學管理、思政教師從四個角度全面介入，保證工科畢業設計高質量完成。線上管理[11]：采用線上指導形式、全程信息化管理方式，精準掌握畢業生和指導教師的動態，保證畢業設計完成效果。三位一體管理[12]：由學生、指導教師和教學管理部門三方參與教學環節，三者共同組成了一個完整體系，并明確角色責任、優化流程，以保證新工科專業畢業設計質量。項目管理[13]：基于ABET認證理念，多人完成為期一年的團隊項目，運用項目管理方法，提升畢業設計質量與團隊協作能力。

（三）畢業設計模式研究

產學合作模式[14-15]：通過崗位培訓、完成工程項目或開發工業產品等途徑實現校企合作，解決企業工程實際問題，提升學生專業實踐能力。教師合作模式[16]：通過構建多層次團隊指導體系，實現多對多指導。或聘請國外教師做指導教師[17]，根據教師專長明確分工，確保畢業設計有序開展。校際聯合模式[18]：瞄準行業協會發布的公開題目，聯合多個學校共同參與，協同解決復雜工程問題。專業聯合模式是校內多個專業協作共同完成一個畢業設計項目，如多學科交叉的交通類專業[19]、新工科智能建造專業[20]等的協作。

現有畢業設計模式研究主要針對單一具體模式進行實踐，雖取得了一些成效，但大都未對畢業設計模式進行系統研究與實踐。本科畢業設計綜合培養學生工程知識運用、問題分析、方案策劃、現代工具使用、工程倫理、職業規范、團隊協作、項目管理及終身學習等方面的能力，涉及選題、開題、中期檢查、答辯等多個流程，參與方包括學生、教師、教學管理部門、企業、學校等多個角色，因而本科畢業設計模式改革是一個系統工程。畢業設計質量提高是主旨，復雜工程問題解決能力提升是主體，工程教育認證是主題，過程管理是主線。從現有關于畢業設計的研究可看出，畢業設計將以工程教育認證為抓手，以提升質量和復雜工程問題解決能力為目標，基于多元化考核方式，向多種聯合形式的協同畢業設計模式方向發展。本文將對協同畢業設計模式的管理機制、管理流程、過程管理及評價體系等方面進行探討，為人才培養模式改革提供新思路。

二、協同畢業設計模式的構建

廣義上，協同畢業設計是多方共同參與完成的本科畢業設計模式，而傳統畢業設計模式的參與方包括學生、指導教師、教學管理部門等角色，也是由多方共同完成，仍可稱為協同畢業設計。狹義上，協同畢業設計是多個單位共同參與完成一項解決復雜工程問題的本科畢業設計模式。與局限于同校同專業的傳統畢業設計模式不同，狹義上的協同畢業設計參與方可以是其他高校、企事業單位或校內其他部門。該模式的任務源于多學科、大工作量的工程問題，與社會分工合作模式一致，順應了社會發展，將是未來畢業設計一種重要的模式，本文所討論的模式指狹義協同畢業設計模式。

（一）協同畢業設計管理機制的建立

參與校際協同畢業設計的指導教師和學生來自不同學校，學科專業協同畢業設計指導教師和學生來自校內不同專業，校企協同畢業設計指導教師同時來自企業和學校，不同學校、不同專業及不同類型的題目有相應的工作量要求，因此協同畢業設計管理機制應由選題管理團隊組建、任務分解、指導方案確立、過程管理、考核評價及持續改進等環節構成，以下論述其中三個環節。

1.選題管理。校際協同畢業設計選題來源于各行業聯盟的開放題目，如機械行業卓工教育聯盟、北方規劃教育聯盟等。指導教師需針對設計任務做出評估，根據設計工作量和設計周期，確定完成設計任務所需的學生數量；根據技術難度，預估學生專業能力，選擇能力范圍內的設計任務；根據設計所需實驗環境，選擇現有實驗條件能支撐的設計內容。校企合作題目由企業工程師或專家根據工程實際，列出工程需求，校內導師理解需求內涵，與企業導師共同商定設計內容，確定關鍵任務，剔除不符合畢業設計課程大綱的內容。學科交叉和專業交叉題目可從教師科研項目中分解出來，或從實習實踐活動中整合出來。

在初步確定設計任務和內容的基礎上，要核查設計內容與《標準》的契合度，核實設計內容所涉及知識體系與《專業培養方案》中課程體系的順應性，檢查設計任務是否符合《畢業設計課程教學大綱》規定的工作量要求；可結合畢業設計指導經驗，考慮本校學生能力情況，對設計內容做適當補充和拓展，以保證題目有一定的技術深度和知識廣度，同時體現多學科之間交叉融合的特點，最后形成畢業設計任務書。

2.團隊組建。校際協同畢業設計團隊指導教師經過溝通，從行業聯盟公開的題目中選擇合適的主題，然后進行任務分解，確定子任務內容，梳理子任務的技術需求，隨后各校確定參與的學生人選，形成跨校畢業設計團隊，共同完成公開題目的設計任務。學科專業交叉協同畢業設計團隊由從事教學工作或做與設計題目相關研究的指導教師和具有科研興趣的學生組建而成。校企協同畢業設計團隊成員主要是校內指導教師、畢業設計學生和企業工程技術人員。

3.指導方案確立。根據已確定的團隊成員，參考參與者所在學校、所在專業的培養方案，分析學生知識體系中的共同點，正確認識協同畢業設計題目所需知識體系的差異性，充分考慮各學生之間的知識互補性，協調課題小組成員間的關系，合理劃分研究小組，最后確定研究內容和設計方向。在所屬學校的畢業設計相關規定基礎上，根據協同畢業設計的需要，完善畢業設計各階段的管理制度、各專業細化考核辦法，制訂一套注重培養學生解決復雜工程問題能力的畢業設計指導方案。

（二）協同畢業設計管理流程確立

完善的畢業設計管理流程是推進畢業設計管理工作、提高畢業設計質量的保障，也是對畢業設計指導教師、企業技術人員和學生等的有效約束，對畢業設計過程管理和質量監控起到重要作用。對不同類型題目，學生完成任務的時間節點可能不同，因此需在選題、開題、中期檢查、畢業答辯等已有環節基礎上，增加任務進度計劃和課程學習計劃，細化時間節點，定期檢查，確保畢業設計協同推進。如增加促進學科專業交叉討論流程，使問題更清晰化；增加線上討論流程，使校際協作團隊在溝通中了解相互的技術需求，鍛煉畢業設計參與學生在本行業領域的表達溝通能力，做到相互學習、取長補短，同時培養學生的終身學習能力。協同畢業設計管理流程如圖1所示。

（三）協同畢業設計過程管理

協同畢業設計的過程管理非常重要，需要制訂好任務計劃。為了讓畢業設計團隊盡可能融合交流，要求每個環節的任務完成按進度推進，成員之間不斷地溝通，對方案進行修改、完善。任何一個環節的問題都會影響整個團隊設計的進展，因此任務完成進度是過程管理的重點。畢業設計團隊應制定定期檢查和質量監控的措施，還可根據需要，開展畢業設計所涉及學科知識的專題培訓，引導學生確定研究模塊，掌握交流、匯報的方式方法等。畢業設計全過程實行指導教師負責制，指導教師實行全程調控，規定匯報周期、匯報內容和匯報方式。

（四）協同畢業設計評價體系構建

傳統的開題、中期檢查和畢業答辯等過程評價環節，不足以全面評價學生的畢業設計全過程，尤其是不能體現學生解決復雜工程問題的能力、對新知識的自學能力、團隊協作能力與創新能力等。因此，協同畢業設計評價應采用能力評價和素養評價兩種方式。

能力評價主要是對學生在整個畢業設計各個環節體現出的能力進行評價。在開題答辯、中期檢查、畢業答辯等環節，以評分方式定量評價，主要評價學生的工程知識應用能力、問題分析能力、設計/開發解決方案能力和研究能力。跨學科跨專業的新知識學習情況、完成設計任務所需工具的掌握情況、項目的階段進展匯報環節等采用定性方式進行評價，主要關注終身學習能力、使用現代工具能力、溝通能力、項目管理能力等。

素養評價的指標點包括解決方案對社會的影響、解決方案對環境社會的影響、職業道德和規范的理解和遵守情況、多學科團隊背景下的角色定位與寫作情況。協同畢業設計評價要素如表1所示。

三、討論與建議

筆者所在的過程裝備與控制工程專業屬于機械大類，是典型的學科交叉專業，涉及機械工程、控制科學與工程、動力工程及工程熱物理等學科。本專業每年的畢業設計題目包括壓力容器、化工設備、機械結構設計、流體分析、流程工業控制、機電系統、儀器儀表控制、無損檢測技術等類別。通過多年的探索與實踐，本專業協同畢業設計模式得到了協同學校、畢業生和用人單位的高度評價，但也需要正視存在的問題，為此提出以下建議。

（一）要全面評估題目的任務和要求

公開題目或企業實際工程問題，從原理角度看似乎難度不大，但通常會有潛在的困難，指導教師對此要全面消化，對關鍵技術問題要有可行的解決方案。另外，公開題目或企業實際工程問題需要實驗儀器設備和匹配的研究或實驗條件的支撐，否則畢業設計無法推進或無法完成。

（二）要全面考察學生

考研學生投入畢業設計的時間、精力不足，無法滿足協同畢業設計要求，不建議參與協同畢業設計。課程考試分數高，卻對設計開發工具不熟練的學生，對解決工程問題來說是一個痛點，也不建議參與協同畢業設計。已簽約、不考研、不考公的學生是參與協同畢業設計的最佳候選人。

（三）要控制工程知識跨度

為完成協同畢業設計內容而自學或補修的課程數量要控制，建議一門，不超過兩門。工程知識跨度太大，學而不精的學生將無法快速、高質量地完成設計任務，不具備先修課程基礎的學生應放棄選題。

（四）要確定校企題目來源

鼓勵并動員已簽約學生到校外做畢業設計，題目來源于簽約企業。畢業設計由企業導師和校內導師共同擬題、共同指導。該模式可培養學生解決復雜工程問題的能力，讓學生分擔企業工作，盡早熟悉企業單位的業務和文化，縮短入職的實習期。從企業效益角度考慮，不建議承擔非簽約企業的畢業設計題目。

（五）要嚴格執行過程管理

在學生具備工程知識體系的情況下，過程管理決定了協同畢業設計質量。選題開始就要給出明確的任務、完善的管理流程和時間節點，學生可盡早明確每個時間段需要完成的任務、需要學習的工程知識或工具技術，以便對畢業設計時間和進度進行規劃，并提前準備好相關材料。

四、結語

本文針對校際聯合、校企聯合、專業聯合等多元畢業設計合作模式，探索并提出一套協同畢業設計管理模式，以解決畢業設計選題單一、脫離工程實際等問題。課題組針對畢業設計類別的差異性，在通用管理流程基礎上，參照產品研發計劃，細化任務時間節點，制訂了協同畢業設計管理流程，細化了管理過程，強化了過程監督，提升了學生解決復雜工程問題的能力。同時，基于協同畢業設計管理流程，課題組提出了多元化評價體系，對評價指標進行分解，實現了畢業設計過程和成果的科學評價，以利于達成度分析和持續改進。課題組還搭建了協同畢業設計模式框架，各專業可根據實際情況，制訂協同畢業設計實施方案，從而推動工程教育內涵式發展，培養與社會需求接軌的專業人才。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：鐘 嵐］