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一、毕业设计题目的设定和学生的选题
第一,毕业设计题目设定的基本要求是遵循毕业设计教学大纲,符合热能与动力工程专业的培养目标。
第二,毕业设计题目的设定要理论联系实践,既有理论研究又有工程实际,体现出教学和科研相结合的原则,用以增强学生的兴趣和知识的实际应用。让学生能够学以致用,从而调动学生的积极性,增强学生对生产实际、理论学习和科学研究相辅相成的认识。
第三,毕业设计题目的设定要因学生个体的差异难易结合,因材施教,使所有学生都能感到所学知识的有用之处,又能在原有基础上有所提高、有所创新。
第四,毕业设计题目的设定范围和深度应符合学生及本专业的实际情况,但又不失对本专业知识的实际应用。
第五,毕业设计题目的设定一般可分为理论研究、实验研究、工程设计(实践)和综合等类型。本专业学生结合工程实践类课题的比例应不少于80%,首先保证基本工程训练,并在此基础上做一些提高性的、拓展性的研究专题;其次结合实际任务进行的毕业设计,应选择那些能满足教学要求,并有实际意义的课题。
第六,毕业设计题目设定后,学生可根据自己的兴趣爱好选取课题,然后根据自选与分配相结合的办法进行最后的确定。在指导教师的指导下,学生可根据选取的毕业设计课题进行研究性的毕业设计,但目标要明确、工作量要适当。
第七,学生除了选择指导教师设定的毕业设计题目外,也可根据本专业特点和自己的兴趣,选择学习和生活中遇到的与专业相关的实际问题,然后请指导教师审定后确定毕业论文的题目。
二、在毕业设计中开展研究性学习的目标、组织与实施
1.研究性学习的目标
热能与动力工程专业毕业设计的目的是为了培养学生学以致用的能力。其学习目的非常明确,就是利用大学所学的知识去解决导师所设计的问题,不但要学会查找资料、归纳总结,还要选取恰当的方法、手段,学会和导师交流,学会思考和创新。在毕业设计中开展研究性学习的目的就是根据学生个体的特点,有目的、有差异、有选择的设定毕业设计题目,既做到理论联系实际,又能使学生在研究中有所创新,培养其独立思考和解决问题的能力。
2.毕业设计的研究性学习过程
毕业设计采取个人独立研究的方式。指导教师根据毕业设计题目的设定要求,注重理论联系实际的设定若干个题目,由学生自由选择感兴趣的题目。然后指导教师给出题目具体的研究目标和要求,指导学生相对独立的开展研究,用17周的时间完成整个毕业设计,撰写毕业设计论文一本。
3.毕业设计的具体实施过程
(1)对毕业设计题目的理解。指导教师应帮助学生就研究题目的意义、所涉及的知识及存在的争议去理解毕业设计题目。鼓励学生从多种角度认识、分析该毕业设计题目所涉及的问题,有批判的去思考,大胆的去创新。(2)搜集、分析、整理资料。查找与毕业设计题目设定的任务相关的国内外资料,深入理解毕业设计的任务,掌握国内外的发展现状和研究手段。(3)开展调查研究和拟定研究方法。学生可根据个人理解对课题进行初步的研究,提出主要要解决的问题和思路,以及拟采用的方法和手段,撰写开题报告。(4)讨论与修正。学生将初步研究的结果,在指导检查时或课余时间,与指导教师和同学进行讨论,汲取他人意见和建议,及时修正部分毕业设计内容的研究方法,体验研究性学习的快乐与收获。(5)开展深入研究。学生根据之前对课题的理解和拟定的初步思路,对毕业设计内容进行深入研究,利用以往所学的知识去解决实际的问题。在此过程中,还可能遇到新的问题,或提出新的问题,教师应鼓励其进行独立研究,开展研究性学习,培养学生发现问题、解决问题和开拓创新的能力,客观地、辩证地去分析和思考,以达到毕业设计的目的。(6)撰写毕业论文。让学生按照毕业设计的撰写规范来汇报自己的结论,甚至可以鼓励学生在学术刊物上发表自己的研究成果以扩大影响。撰写毕业设计大论文可以培养学生归纳、总结、概括、推理和论述能力,学会展示自己的工作和成果,总结和反思自己的研究工作,不断提高自己的科研水平。将自己所研究的感兴趣的课题,通过查资料、钻研、质疑、解决的过程,最后以毕业论文的形式总结出来,对他们以后参加工作进行专业性的总结有很大的帮助。
三、在毕业设计中开展研究性学习时对教师的要求
研究性学习的过程应该是教师与学生平等对话、相互合作、共同探索真理的过程。[4]因此,教师应转变观念,平等地与学生进行交流互动,平等地参与毕业设计题目的研究,启发引导、鼓励和支持学生在毕业设计中开展研究性学习,做学生的启发者、引导者、激励者、支持者和合作者。尤其要注意在与学生相处时应尊重学生的人格和自由;与学生交换和分享各自对知识、生活的认识时,应尊重、理解和包容学生的不同看法,甚至允许学生对教师的思想和观点进行批评。
1.宽广的知识面和较强的知识交叉应用能力
研究性学习的性质使得学生在毕业设计中开展研究性学习时,所涉及的知识远远超过某些固定的范围,学生需要教师指导和帮助的问题也与传统的毕业设计不同。这就要求教师具有宽广的知识面和知识的交叉应用能力,才能解答学生的质疑和困惑。
2.丰富的研究成果和工程实践经验
这是在毕业设计中开展研究性学习的重要基础。指导教师在对学生的指导过程中,要剖析题目的研究思路、比较研究的方法,以及相关的工程实践。如果自身没有相关的研究成果,没有这个领域的工程实践,对学生的指导就缺少了说服力,也就不能激起学生进行研究性学习的兴趣,培养其解决问题能力、创新能力及启发式思维。
3.工作的热情和教学的投入
在毕业设计中开展研究性学习具有针对性和启发性。这就要求指导教师要做好研究性学习的教学,要热爱教学和投入教学,要研究学生的需求、思维的方式和个体的差异,要有针对性的进行指导,要注重学生获取、应用和创造知识的过程,而不是最后的结果。
4.毕业论文撰写指导
撰写毕业论文是学生对整个毕业设计题目研究情况的归纳与总结。教师要使学生了解毕业设计论文的撰写格式,引导学生了解研究成果的表现形式和交流形式。同时,指导学生总结在毕业设计中开展研究性学习所得到的收获,包括心理上的成长。在毕业设计的答辩中去展示成果,让学生的创新才智在进一步的思辩争论中得以发展。
四、结论
中国的学生是世界公认学习能力最强的学生之一,但也是最缺乏创造性和创新性的学生。原因之一是脱离了科研的教学模式,没有科研相配合的教学长期以往只能导致教师照本宣科、学生读死书的结果。大学教育不仅是要学生学习知识还要培养学生学会用前人的知识探索未知。因此教学与科研相结合的教育模式特点是:1.教学包含科研,在教学中可将科研内容或成果融入其中,不断更新教学内容。2.科研促进教学,科研是书本知识的综合运用,让学生参与科研使所学的知识得以运用,加深对知识的理解。
二、毕业设计的特征
高校本科毕业设计是一门特殊的课程,既不同于理论课又与实践课有很大差别。通过毕业设计,学生即能够巩固所学的理论知识,也能将理论得以应用并能与实践有效结合。但是毕业设计质量普遍不高,这也是目前各大高校所面临的教学问题,其中有多种因素直接影响了毕业设计的质量,其特征是:1.时间不足。学生实际用来做毕业设计的时间比预期要少,这主要是因为完成毕业设计的时间一般在大四第二学期,往往在这个阶段学生还要考研复试、找工作等等,时间和精力都被大量的学习之外的事情所占用。同时多数高校教师同时承担着教学和科研双重任务,而用于毕业设计指导的精力非常有限。2.认识不足。学生对毕业设计的认识不足,学习态度不端正。部分学生对毕业设计有错误的认识,认为毕业设计就是“走过场”与将来就业并无太多关系,来校面试签约的单位大多不重视毕业设计成绩等等。因此产生了不积极、不投入、敷衍了事的心态。3.基础不牢。由于部分学生学习成绩平平,基础知识薄弱。导致面对毕业设计脑子一片空白,对选题不研究、不请教,从而导致盲目选题后根本不知道该如何做起,如何开始学习。甚至有的学生对自己的毕业设计完全不明白、不理解。4.毕业设计选题的单一性和约束性。在毕业设计选题方面,目前大部分高校还是先由指导教师拟定题目,再由学生在此范围内选择。这样不利于对学生创新意识和实践能力的培养。
三、教学与科研相结合的毕业设计改革方法
(一)以兴趣加引导的方式合理制定毕业设计
教学是知识的传授而科研是知识的生产过程。让学生通过直接或间接的参与科研活动,不仅使学生有更多的动手机会同时激发学生学习和研究的主动积极性。1.学生可以从科研中自己选择毕业设计的题目。例如我校学生可根据所学的航电专业课程的深度和知识掌握情况来选择自己感兴趣的科研方向,沿着这一方向继续深入研究,在此过程中即巩固和完善了已学的专业知识,又接触到了新的知识新的概念,实现“温故而知新”。同时学生可以用自己的科研作品或成果来完成自己的毕设任务。2.由指导教师引导学生选择合适的毕业设计题目。飞机的航电系统和飞机发动机均是一个庞大而又复杂的系统,相应专业课的内容多,知识覆盖面大。根据这一特点,教师需要引导学生合理选择自己的毕设题目。而且教师在科研项目的研究中,需要查阅大量的书籍和文献,充实了许多新的知识并将这些融入到毕业设计指导工作中。这样既激发了学生的科研积极性又完成毕设题目的选定。
(二)做中学
在科研项目研究过程中,不仅需要大量的理论知识研究,同时还有很多动手操作的机会。让学生参与科研,做科研。通过动手操作才可以激发学生对知识探寻的积极性。这样既有利于科研的开展又实现理论与实践的无缝对接。1.通过让学生参与到教师自主研发实验设备的过程中,让学生参与到从设备的设计、制造、测试、完善修改的全部流程中。同时在此过程中教师既能更加熟练掌握以有的技能又更新了自己的知识层面,使教与学得到充分的衔接。2.让学生在科研项目的研究中独立承担一部分内容。在指导教师的帮助下根据学生的能力和特点分配适当的科研任务,让学生独立完成。这样既能使学生融入科研还有助于增强学生的责任感和承担意识。3.团队协作。无论是参与科研过程还是独立承担科研任务,都是让学生融入团队协作,培养团队协作的意识。上述方法都可以让学生以团队形式完成,无论是对知识掌握的深度还是科研经验在大部分学生中都不足以个人能力承担。因此需要学会团队协作,感受团队力量。同时学生团队和教师团队又形成一个更大的科研团队,这样不仅增进师生感情还可以使师生共同得到锻炼。
(三)考核
目前我国各大高校的毕业设计考核形式均是以“毕业设计答辩”作为唯一的考核方法。通过这一方法有助于学生对整个毕业设计过程的总结,发现不足之处并加以更改和完善。但是目前高校毕业答辩重于形式,学生在答辩时简单叙述设计过程,回答评委老师问出的几个问题,至于毕业设计的创新点、设计思路、遇到问题时自己如何解决、自己对所研究内容的独到见解等很少会被发掘出来,很容易让学生产生消极的态度。因此,本文对建议对毕业设计考核做出以下修改:1.改变固定时间统一答辩的形式。学校根据教学工作情况设定一段时间范围,学生在此范围内可自由申请答辩时间,完成毕业设计工作。通常科研项目的研究工作是持续性和连续性的,毕业设计答辩时间可由学生根据个人情况有选择性的申请答辩时间。这样一来学生可以通过毕业设计答辩对自己前一阶段科研研究做总结,经过答辩老师的指点更有助于完成下一阶段的科研研究,弥补自己的不足之处提高毕业设计质量。2.以研究团队的形式考核。团队是一个临时性组织,是为完成某一特殊使命而建立起来的一个打破组织部门限制由多部门专业人员组成的临时性组织,它的最大作用是可以处理现在组织结构无法解决的临时性问题,因此团队组成在工作中相互依赖,以达成共同目标。通常一个科研项目的研究工作是靠团队协作来完成的,这样当学生面临毕业设计考核的时候也应以“团队答辩”的形式来完成。团队每个学生在同一个课题下按各自的研究部分阐述自己所做的工作,并接受老师提问。这不仅是对学生毕业设计工作的考核,也是对学生团队协作效果的考核。
四、教学与科研相结合的毕设改革意义
[关键词]过程管理PDCA循环本科毕业设计道路工程循环管理体系
[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2013)08-0051-03
一、道路工程本科阶段毕业设计现状分析
(一)毕业设计方式和内容
山东交通学院的道路工程本科毕业设计在第八学期四月底学生毕业实习后进行,一般安排9周时间完成,采用传统的“假题真做”模式,即由指导老师给学生提供电子地形图、路线起、终点等控制点及道路等级、交通量等资料,学生根据给定控制点和公路等级查找相对应的主要技术指标和标准,结合沿线自然条件(地形、地貌、水文及地质情况等),通过路线方案论证与比选,确定一个合理的路线方案,再根据此路线方案进行施工图设计,最终提交设计成果。
(二)毕业设计存在的问题
1.选题陈旧、程序化,与工程实际脱节
从20世纪80年代开始,道路工程毕业设计选题一般都是“××到××二(三)级公路施工图设计”,从最初的手工绘图和计算,到现在利用计算机进行绘图和计算,题目和模式沿袭了30多年,选题过于陈旧和程序化。
选线设计时,学生片面注重设计指标是否符合规范要求,缺少路线平面、纵断面和横断面的综合设计考虑,亦没有考虑安全、环保、经济等技术问题。设计时只顾设计方便,不顾施工难易;只重视设计环节,忽视施工和养护环节等问题,与工程实际严重脱节。
2.毕业设计成果不规范,设计质量普遍不高
毕业设计成果包括计算说明部分和图纸部分,提交的图纸在字体大小、字体类型、线条粗细和文字排版等内容与实际要求存在较大出入,且设计结果的正确度、合理程度值得商榷,有待于进一步修正和完善。
3.毕业设计资料陈旧,缺乏系统性
有一些毕业设计资料甚至是从十几年前沿用至今,一些数据资料是由老师临时找了些资料补充上的,甚至有时缺少资料时就采用假设的方式进行设计,缺乏系统性,导致学生实际工作中不能很好地使用工程资料。
4.机械化设计,缺乏创新性
学生毕业设计过程中只是机械化地按照设计任务书要求去完成设计内容,至于为什么这样做,这样做是否合理,怎样设计才能既符合规范要求又富有新意等问题,学生没有认真去思考。
(三)现有研究现状
针对上述问题,很多高校教师,纷纷提出了一些改革和管理措施。湖南工业大学刘明伟具体分析了目前成教本科毕业设计(论文)质量存在的问题和原因,并以某工科学院为案例,阐述了毕业设计论文在过程管理及监控体系的建立;山东科技大学陈广庆分析目前毕业设计环节存在的问题,并从毕业设计有关规章制度的制订、毕业设计的选题、毕业设计的日常组织、毕业答辩等几个方面采取了一些措施和手段;河南科技大学高笑娟通过对河南科技大学土木工程毕业设计进行全过程控制,使学生的设计质量普遍得到提高。说明这种方法是有效的,值得在毕业设计和课程设计中推广应用。
分析现有研究可以发现,目前土木工程专业本科毕业设计质量下降问题,在高校普遍存在,高校教师已开始从老师、学生、设计内容和设计管理等方面进行了改革,并取得一定的成效,为提高道路专业本科毕业设计质量提供了参考。但从目前高校毕业设计现状来看,最关键的是要做好设计的过程管理,从设计过程中把关,控制好学生的设计质量,避免前松后紧和依赖于设计软件的现象,这样才能从根本上提高整个毕业设计水平,才能更好地培养学生的知识应用能力和实践能力。
二、PDCA过程管理原理
毕业设计管理是一个系统工程,它包括毕业设计的组织管理、教师、学生资格考核、毕业设计常规过程(选题、开题、中期)考核、毕业论文撰写和答辩检查等环节,对毕业设计的规范化管理是提高毕业设计质量的重要措施。
PDCA 循环是计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)、处理(Action)工作循环的简称。它是企业推行全面质量管理(TQC) 在方法上的重大变革。它将过去事后检验把关为主的质量管理转变为预防为主和改进为主的质量管理;把过去分散管理方式转变为系统、全面综合治理的方法;把过去管结果转变为管因素、管过程的科学管理方法。这个循环工作法是美国的戴明发明的, 故又称 “戴明循环”。这4个阶段的主要工作为:
第一阶段为计划(P) 阶段:确定任务、目标、活动, 并作好所有需要的软、硬件准备工作;第二阶段为执行(D) 阶段:按照计划要求及制定的目标、标准、操作规程去组织实施;第三阶段为检查(C) 阶段:将实际工作结果与计划内容相对比, 通过检查, 看是否达到预期效果,找出问题和异常情况;第四阶段为处理(A) 阶段:根据比较结果采取一定措施, 纠正偏差、总结经验、改正缺点。
三、基于PDCA循环的道路工程毕业设计过程管理模式
结合道路毕业设计任务书要求和设计特点,将道路毕业设计过程分为六个部分,每部分分为PDCA四个阶段,道路工程毕业设计PDCA过程管理流程见图1。
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图1道路工程毕业设计PDCA过程管理
第一部分 平面设计(2周)
P1――结合设计任务书收集资料,整理相关设计标准、规范和设计参数,结合地形图和地质资料完成路线选线等平面设计。
D1――学生按要求完成任务后提交设计文件。
C1――检查学生提交的设计文件,查看整理设计参数的是否正确,平面设计是否满足要求,并要求学生给老师讲解选择平面参数的理由和选线时考虑的因素。
A1――对存在的问题进行改正,平面线形进一步优化,总结平面设计的方法和经验。
第二部分 纵断面和横断面设计(2周)
P2――结合最终确定的平面线形,绘制纵断面地面线,选择合理的纵断面设计参数,在保证平、纵组合的基础上完成纵断面设计,结合平、纵线形和视距要求进行横断面设计。
D2――学生按要求完成任务后提交设计文件。
C2――检查学生提交的设计文件,检查纵、横设计及平、纵、横组合设计是否满足要求,并要求学生讲解设计过程中如何考虑平纵组合和安全、经济等问题。
A2――对存在的问题进行改正,纵、横设计进一步优化,总结设计的方法和经验。
第三部分 其他设计(2周)
P3――根据交通量数据、沿线气候环境和道路建筑材料情况进行两种路面结构设计,选择一种作为推荐方案,绘制路面结构图,完成一座小桥涵布置图、路基综合排水布置图、路基防护与加固工程的立面图和一处平面交叉平面布置图。
D3――学生按要求完成任务后提交该部分设计文件。
C3――检查学生提交的设计文件,检查路面设计计算是否正确,结构型式设计是否满足设计规范和施工要求,推荐方案是否合理。并要求学生讲解设计过程中考虑的因素,有哪些因素没有考虑到,如何进行处理。
A3――对存在的问题进行改正,设计方案进一步优化,归纳设计步骤和设计经验。
第四部分 撰写设计说明书(1周)
P4―结合设计情况,对平纵横设计、路面结构设计、路基排水设计、边坡防护与加固设计、小桥涵型式选择与设计、平面交叉口型式选择与设计等过程中计算步骤和计算结果进行分析说明。
D4―学生按要求完成任务后提交设计说明书。
C4―检查学生提交的设计说明书中每一步的计算是否正确合理,是否与设计图一致。要求学生讲解部分计算的步骤和参数选择的方法。
A4―对存在的问题进行改正,完善设计说明书,总结设计方法。
第五部分 设计成果整理与提交(1周)
P5―将最终的设计图纸和设计说明书进行整理,并按毕业设计(论文)格式进行排版并装订。
D5―学生按要求完成任务后提交设计资料。
C5―检查学生提交的设计资料,检查图纸中是否存在纰漏或错误,检查设计说明书是否按规范格式进行书写,设计说明中是否存在与图纸和实际不符的地方。
A5―对存在的问题进行改正,完善后再进行整理和装订。
第六部分 答辩和成绩评定(1周)
P6――由指导老师结合学生的平时表现和提交的设计资料给出评阅意见和指导成绩,由评阅老师结合学生的设计资料给出评审意见和评阅成绩,通过答辩后由答辩小组根据答辩时学生的表现给定答辩成绩,并做好答辩记录。
D6――资料提交与答辩,并进行成绩评定。
C6――检查提交的设计资料是否齐全,检查各种成绩和答辩记录是否规范合理。
A6――对设计资料和成绩等进行核定,总结整届毕业设计过程中存在的问题以及应注意的事项,为下一届毕业设计制订计划时提供参考和借鉴。
四、结论
1.本科毕业设计是培养学生综合运用所学专业知识、分析解决理论和实际问题的能力及科学研究能力的最后一个重要实践教学环节,是学生理论联系实际的一次综合训练和考核。通过毕业设计的进行,可以培养学生创新和实践的基本素质,培养学生勇于探索、严谨推理、用实践来检验理论、全方位考虑问题等科学技术人员应有的素质,培养学生综合运用所学知识独立完成课题的工作能力,培养学生从文献、科学实验、生产实践和调查研究中获取知识的能力。
2.基于过程管理PDCA基本原理及其循环思想,将道路专业本科毕业设计各部分设计内容分为四个阶段进行控制,通过计划、执行、检查和处理四过程,从过程与整体控制毕业设计内容和质量。
3.通过分析目前道路专业本科毕业设计存在的问题和原因,以山东交通学院道路工程专业本科毕业设计为案例,借助PDCA基本思想,提出了道路路线平面设计、纵断面和横断面设计、其他设计、撰写说明书、设计成果整理与提交、答辩与成绩评定六大部分设计内容PDCA基本内容和控制指标,构建了完善的道路专业本科毕业设计PDCA循环管理体系。
[参考文献]
[1]罗玉虎,何兆益.对改进道路工程专业毕业设计的思考―以重庆交通大学为例[J].重庆交通大学学报(社科版),2011,11(3).
[2]刘明伟,张柱银,陈联,等. 论工科类成教本科毕业设计(论文)过程管理与监控体系的构建[J]. 湖北成人教育学院学报,2011,17(2).
[3]陈广庆,王吉岱,杨兴华. 提高工科类专业毕业设计质量的方法与探索[J]. 长春理工大学学报,2011,6(3).
关键词:毕业设计;自学能力;独立学习能力;合作研究能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)35-0182-03
毕业设计是高等院校本科教学过程的最后一个阶段,也是综合评定本科生能力素质的一个主要考核环节,在本科阶段教学中具有重要的地位。对于以工程实践为背景的工科专业大学生而言,毕业设计也是培养其综合运用专业知识科学研究和解决工程实际问题或学术问题的一次较为全面的综合训练和总结测评。文献[1-3]等针对在毕业设计阶段如何培养大学生的综合能力和素质的问题进行了探讨;根据文献[1-3]的讨论,大学生的综合能力和素质包括自学能力、科研工作能力、论文写作能力、演讲交流能力和创新能力等。文献[4-7]等针对毕业设计阶段大学生的创新能力培养进行了探讨;文献[8]讨论了在毕业设计阶段提高工科院校经济管理类本科生自学能力的策略;文献[9]讨论了在毕业设计阶段提高大学生自学和写作能力的做法。本文在前人探讨的基础上,结合我们多年来指导测控工程专业大学生毕业设计工作的实践,进一步探讨毕业设计阶段大学生自学能力的培养方法。自学能力是大学生综合能力素质中最基本的一项能力,是工科高等院校大学生的主要培养目标之一。自学能力是一种面对问题的学习方式和学习能力,其外在特征主要表现在以下方面:学生有兴趣和动力学习新知识,积极主动地参与到学习过程,学习是基于问题的有目的学习而不是盲目地接触不成体系的知识,学生在学习过程中逐渐掌握了有效的学习方法并降低了对教师的依赖程度。而其内在特征表现在学生逐步养成的辨析式思维。辨析式思维是运用恰当的方法分析问题、探索问题并得出相应结论的能力[8]。毕业设计是实践教学中最重要的环节,是培养大学生自学能力的重要载体。虽然大学生的自学能力首先来自于前期的基础课程和专业课程的学习,但是这些课程的教学主要是介绍成熟的已解决的问题和分析系统化结构化问题,对解决现实问题和非结构化问题的辨析式思维能力的培养和训练明显不够。毕业设计完全不同于前期课程的教学,已经由教师讲授、学生被动接受转变为教师引导、学生自主学习自主完成。这是对前期课程教学环节的必要和有益的补充。在毕业设计过程中指导教师应帮助学生学习遇到困难如何解决,而不是帮助学生直接解决问题。通过启发引导,激发学生的学习积极性,使学生自主解决学习中的困难,让学生体会到通过自身努力把问题解决带来的成就感,不断培养和提高学生的自学能力。
一、科学安排毕业设计进度,合理分解毕业设计任务
根据我院学历教育专业的教学计划安排,本科毕业设计一般安排在第八学期的4月到6月。想要学生在短暂的三个月时间里完成好毕业设计论文,首先必须科学安排毕业设计进度,合理分解毕业设计任务。指导教师应将毕业设计工作按照由浅到深的难度等级细分为几个阶段,规划好每个阶段的具体设计任务。学生在教师的简单指点下先完成好浅显的工作,树立了自信心,获得了成就感,就敢于去攻克更难的工作。学生的自学能力和独立工作能力逐渐提高了,对教师的依赖性也就下降了。根据我们多年来指导本科毕业设计论文的实践,将毕业设计工作细分为三个阶段:一是开题阶段,二是开展研究阶段,三是撰写论文阶段。开题阶段的设计任务为:学习并分析与毕业设计选题相关的文献资料,理解课题的研究背景、研究意义,确定研究方法。开展研究阶段的设计任务为:根据毕业设计任务书要求完成主要研究和设计工作,获得研究结果。撰写论文阶段的设计任务为:根据毕业设计论文规范撰写并完善论文,做好答辩准备工作,完成毕业设计论文答辩。毕业设计阶段大学生自学能力培养的具体内容包括独立学习能力和合作研究能力两个方面[8]。独立学习是指在毕业设计阶段大学生需要独立学习相关专业的前沿知识,以及独立学习开展毕业设计所采用的设计方法、设计工具等。合作研究是指在毕业设计阶段教师不仅在开题、科研攻关、撰写论文等方面给予指导,还要在研究过程中有意识地言传身教,使学生在教师指导下独立设计同时指导教师也深入参与设计的过程。学生的独立设计是指毕业设计的具体工作是由学生独立完成的,但同时是在指导教师控制着研究方向、设计方案、设计进度、成果标准等关键环节下的设计。
二、在毕业设计过程中培养大学生的自学能力
我们将毕业设计工作过程细分为三个阶段,在每个阶段学生的具体设计任务是完全不同的,因此在每个阶段对大学生自学能力的具体培养方法也是不同的。
1.开题阶段的培养方法。通常,本科毕业设计论文的题目是由指导教师拟定的,学生根据兴趣爱好选择了某个设计题目,但很可能并不了解该设计题目的真正含义,更不清楚如何针对所选题目开展理论研究或设计工作。针对此特点,指导教师应该首先做设计内容及方法的专题辅导,使学生对如何开展设计工作有一定的认识,引导学生快速入门。在独立学习方面,指导教师可指导学生阅读相关综述性文献以及重点文献,并以建立在一定阅读量上的文献综述作为阶段性的独立学习考核标准。指导教师可以为学生推荐相关综述性文献、重点文献以及文献资源网站(比如CNKI资源网站),概况性地介绍该研究领域的主要研究成果。指导教师在学生独立学习过程中主要是控制学生阅读的方向和范围。例如,在毕业设计论文《导弹推力矢量控制系统设计》的开题阶段,首先告诉学生主要设计内容是采用变结构控制方法设计导弹三通道的推力矢量控制系统,采用Matlab软件编程进行仿真分析。学生已经熟悉了Matlab软件和推力矢量控制的知识,但是对变结构控制方法比较陌生。我们为学生提供了核心文献:变结构控制在导弹制导与控制中的应用综述,变结构控制的理论及设计方法等。再如,在《机动再入体末制导弹道设计与仿真》的开题阶段,首先告诉学生主要设计工作是采用带落角约束的导引律设计制导弹道,采用Matlab软件编程对末制导弹道进行仿真分析。首先为学生提供核心文献:具有终端角度约束的导引律综述,带末端落角约束的变结构导引律、具有终端角度约束的机动再入飞行器的最优制导律等。除了为学生提供几篇核心文献以外,还要求学生到CNKI资源网站搜索下载相关论文进一步学习,扩展知识面。另外,要求学生学习文献时进行归纳总结,以及对比不同文献提出的方法有什么差别。更进一步地,要求学生独立推导几种带落角约束的导引律的设计过程。学生的自学能力得到了锻炼,同时也获得了成就感和自信心。在合作研究方面,指导教师在学生理解相关文献和设计课题的基础上,引导学生确定具体的设计内容、设计方法、时间分配和毕业设计论文的框架。在这一阶段,发现问题的能力可以通过共同讨论相关文献提出的多种设计方法各有哪些优缺点等途径来培养;而分析问题的能力可以通过共同讨论如何选择确定设计方法来培养。例如,对于《机动再入体末制导弹道设计与仿真》,设计方法包括带落角约束的扩展比例导引律、带落角约束的变结构导引律、带落角约束的最优制导律等,我要求学生首先分析比较一下这三种方法的制导原理以及优缺点,然后再和学生一起讨论,根据原理简单、容易掌握的原则,确定了采用带落角约束的扩展比例导引律来设计。
2.开展研究阶段的培养方法。开展研究阶段是毕业设计环节的核心阶段,主要设计工作都是在这一阶段完成的。这个阶段的标志性成果是毕业设计论文的初步研究成果和结论。这一阶段学生根据确定的设计方法具体实施课题研究和设计。指导教师可利用这个阶段多给学生一些独立研究机会,引导学生尽可能独立解决研究过程中遇到的各种问题。随着毕业设计工作的进展,学生可能会发现在某些具体研究问题上还需要进一步搜索和学习专业理论或设计方法类文献,或者对已选择的设计方法还需要进一步深入学习,对这些新知识的学习和掌握就构成了本阶段独立学习的主要内容。例如,在《导弹推力矢量控制系统设计》的研究阶段,学生对变结构控制方法自主学习并掌握得比较快,设计时间也充裕,我又要求学生再采用古典的PID控制方法设计控制系统并进行仿真,对比一下哪种方法设计的控制系统的性能更好。再如,在《机动再入体末制导弹道设计与仿真》的研究阶段,初步确定研究方案时考虑到学生对比例导引律比较熟悉、容易掌握,选择了带落角约束的扩展比例导引律方法来设计末制导弹道。学生在自学了相关的论文文献后,又对带落角约束的变结构导引律方法产生了较大兴趣,于是我鼓励学生,自行推导一下论文中变结构导引律的设计过程,在采用扩展比例导引律方法设计好末制导弹道以后,再采用变结构导引律设计末制导弹道。最后,学生采用上述两种导引律设计了末制导弹道,并对两种导引律的设计结果进行了对比分析,表现出了比较强的自学能力和从事科研的能力。在合作研究方面,学生可能会遇到各种具体问题需要与指导教师讨论,比如对前人已有的研究成果的批判,对前期确定的设计方法某些方面的质疑或否定,毕业设计进展不顺利时对设计内容的调整等情况。指导教师应在学生一筹莫展时及时帮助学生共同攻关,逐步培养学生的迎难而上的精神。这一阶段指导教师要与学生进行定期讨论,比如一周讨论一次。通过定期讨论教师能够及时了解学生的设计进度和设计中遇到的疑难问题,共同探讨解决疑难问题的办法,使学生在研究中少走弯路。而且也有助于养成良好的从事科研攻关的素质。
3.撰写论文阶段的培养方法。这一阶段的目标是进一步完善研究成果,并将研究成果按照本科毕业设计论文撰写规范书面表达出来。本阶段的主要工作是总结研究成果,撰写论文,在时间允许的情况下尽可能地完善研究成果。同时,还应使学生认识到自己的研究成果的局限性以及进一步研究的方向。在独立学习方面,学生应按照本科毕业设计论文撰写规范撰写和修改论文。毕业设计论文是检验学生掌握知识的程度、研究能力、自学能力、写作能力、分析和解决实际问题能力的一份综合答卷。撰写毕业设计论文是学习如何总结科学研究和如何表达研究成果的一次很好的训练。教师应对学生的毕业设计论文进行检查指导,查找问题并让学生仔细修改论文。此外,指导教师在论文答辩方面也要给予指导,培养学生的综合能力。本科答辩时学生只有10分钟的陈述时间,指导教师应引导学生提炼出毕业设计论文的核心工作,在此基础上制作好多媒体课件,要求学生面对指导教师进行1~2次模拟答辩,以培养学生的表达能力、逻辑思维能力、分析解决问题的能力。例如,对于《机动再入体末制导弹道设计与仿真》毕业设计论文,学生制作的答辩多媒体课件包括40多幅,重点不突出,显然陈述时间将远超出10分钟。我检查后提醒学生,要在10分钟内汇报毕业设计工作,因此不能面面俱到,必须提炼出自己的主要设计工作进行汇报。学生经过两次多媒体课件修改和模拟答辩,答辩准备工作做得比较充分,答辩中收到了很好的效果。在合作研究方面,首先需要指导教师认真审阅学生的毕业设计论文,并提出针对性的修改意见。通过反复讨论与修改,使学生明白好论文是做出来的而不是写出来的道理。同时,还有与学生共同探讨多媒体课件的制作技巧、演讲表达的技巧。通过多媒体制作和模拟答辩过程的多次训练,使学生们的表达能力、思辨能力、演讲交流能力等综合能力得到了很大的提高。
本文结合我们多年来指导测控工程专业大学生毕业设计工作的实践,探讨了在毕业设计阶段培养和提高大学生自学能力的方法。自学能力是大学生综合能力素质中最基本的一项能力,是工科高等院校大学生的主要培养目标之一。毕业设计阶段自学能力培养的具体内容包括独立学习能力和合作研究能力两个方面。我们将毕业设计过程按照由浅到深的难度等级细分为三个阶段:一是开题阶段,二是开展研究阶段,三是撰写论文阶段。介绍了各阶段的毕业设计任务,并分别针对这三个阶段,详细探讨了独立学习能力和合作研究能力的培养方法。
参考文献:
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[2]杨任尔,曾兴斌,黄青年.毕业论文过程中学生综合能力培养的探索[J].电气电子教学学报,2008,30(1):118-120.
[3]赵健.加强毕业设计环节在提高本科学生综合能力与素质中的作用[J].职业教育,2012,(1):31-33.
[4]范兴明,张鑫,王荣,等.本科毕业设计过程中创新精神与实践创新能力的培养[J].科技信息,2011,(21):438,448.
[5]靳治良,朱桂华,杨晋,等.毕业设计(论文)环节中创新能力的培养与实践[J].广州化工,2013,41(2):143-145.
[6]张爱华.浅谈毕业设计中大学生创新能力的培养[J].教育教学论坛,2013,(18):4-5.
[7]吴盘龙,李星秀,薄煜明.毕业设计与科研项目相结合培养学生创新能力[J].理工高教研究,2007,26(5):104-105.
毕业设计(论文)是高校本科教学的一个重要实践性教学环节[1,2]。对学生而言,是理论与实践相结合的学习阶段,可以培养和锻炼应用专业知识解决实际问题的能力,培养科技文献查阅与科技论文撰写能力,以及培养良好的职业素养和严谨求实的工作作风。对学校而言,是提升本科教学质量的主要抓手,也是检验能否向社会输送合格人才的重要标准。生物技术是解决21世纪人类面临的资源、能源、环境、人口与健康等问题的重要手段之一,因此,生物技术产业已成为世界各国特别是大国经济社会发展战略的重点[3]。为了适应生物技术产业迅速发展对人才的需求,我国教育部在1998年高等院校学科调整时增设了生物工程本科专业[3,4]。目前,高等学校的生物工程专业已成为最为重要的专业之一,它是培养掌握现代生物学和生物技术基本科学原理、基本技能、工艺技术过程和工程设计等基本理论,能在生物技术与工程领域从事产业化工程设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才[5,6]。生物工程专业是以工为主、以理为辅、工理管相结合的复合型专业,具有很强的实践性,因此做好该专业的毕业设计(论文)实践环节,对提高教学效果和人才培养质量具有重要意义。然而,目前高校毕业设计(论文)的质量整体上出现了下滑的趋势,主要表现在:(1)师生比例偏低,指导老师无法利用有限的精力和时间高效指导毕业设计(论文);(2)选题盲目,课题研究内容陈旧,缺乏创新性,有的还脱离生产实际;(3)毕业论文的写作水平差,学生缺乏科技论文写作训练,论文写作格式与文献引用缺乏规范;(4)评价体系不完善。学生们在毕业设计(论文)阶段的表现是良莠不齐的,但最终毕业时获得的文凭却并无二致且本科毕业率几乎一直都是100%,极大地挫伤了学生的学习积极性和主动性。因此,为了提高毕业设计(论文)质量,如何改革并完善现有的毕业设计(论文)教学模式已成为高校教育者讨论的热点之一。从2010年开始,我们进行了依托省部级以上纵向科研课题教学本科生毕业设计(论文)的探索和实践,让学生在毕业设计(论文)的教学实践环节参与到导师的在研课题中。本文以ε-聚赖氨酸高效生物合成和产业化实施项目为例,就相关的探索和实践进行了总结。
二、依托科研课题教学本科毕业设计(论文)
1.形成合理的科研团队。目前,高等院校本科毕业设计(论文)的教学方式多采用导师制。然而,导师制是一种精英教育的教学模式,其实质上是一位导师和一个学生之间面对面的、高度个人之间的接触和交流[7]。这种形式的制度是依靠学生对教师的低比率,它是一种高成本的制度。随着高等教育大众化的来临,高校办学规模的扩大,生师比持续升高,办学资源日益紧张,高成本原始形态的导师制已难以为继,它对师生比例的要求无疑增加了导师的教学负担。通过依托科研课题教学本科毕业设计(论文),学生在选题后就进入到导师的课题组中,与研究生统一学习和交流,建立一个由导师、研究生和本科生(1∶5∶3)构成的梯度研究团队。在这个团队中,导师对本科生、研究生的研究方向和内容进行统一安排和规划,对项目研究的关键科学问题进行分解和归纳,形成一个个独立且相关联的子课题。然后,本科生自主选择一个具体子课题进行研究。团队中研究生协助导师对本科生进行实验技能、实验设备和方法等方面的培训和指导。这样,以科研课题为基础,通过科研团队各成员的分工和合作,一方面减轻导师的工作量,使导师能够高效利用有限的精力和时间,达到事半功倍的效果。在教学过程中,避免了以往导师对指导内容不明确,对“如何导”、“导什么”等缺乏清晰的认识等问题。另一方面,传统的一个导师和一个学生的面对面的交流,转变成本科生与具有一定科研基础的研究生,特别是博士生进行高度个人的接触和交流,有效地缩短了本科生的适应期,极大地提高了其积极性和主动性。
2.选择合适的论文题目。毕业设计(论文)的选题显著影响毕业论文的质量,若选题过于陈旧或是假题目,研究内容与实际的研究和生产严重脱节,则论文的价值低或意义不大。学生仅为了学分和毕业而进行毕业设计(论文),会严重挫伤学生的积极性和主动性,不利于其创新能力的培养,实践能力和综合素质也得不到锻炼和提高。通过依托科研课题教学本科毕业设计(论文),让学生参与到导师的在研课题中,做到真题真做,使得学生产生浓厚的兴趣,不仅能够提高其主观能动性,还能极大地激发其创造性。另一方面,由于毕业设计(论文)教学内容与导师的科学研究具有极高的关联度,导师能够充分利用自身的专业知识和学术能力使学生“站在巨人的肩膀上”,让他们参与到本专业某领域前沿的相关研究,实现提高毕业论文质量的目的。比如,针对江苏省产学研前瞻性联合研究项目“新型生物食品防腐剂ε-聚赖氨酸高效提取关键技术与集成化研究”这一课题,要求学生尝试各种先进分离提取方法,发现和比较这些提取方法之间的优劣性和互补性,最终提出一种可行的分离提取工艺路线,并进行实验验证和评价。此外,由于生物工程专业的毕业设计(论文)选题有两种形式,即试验性题目和设计性题目,为了能够兼顾学生的特长以及与学生将来从事的工作,对学生进行分流,充分发挥其特长,激发学习兴趣,保持个性。尽可能让学生品尝到成功的喜悦,并巧妙地加以引导利用,帮助学生实现“参与—成功—参与”的良性循环,使学生持续保持自主参与学习的动机。在ε-聚赖氨酸分离提取新工艺开发的课题中,鼓励学生尝试自己感兴趣和认可的分离提取方法,在对该方法进行充分实验和评估后,将其整合到原有分离提取技术路线中,并考察该提取方法的加入对最终产品质量和收率的影响。如果试验结果是积极的,则尝试让学生对新技术路线进行工厂工程设计,为实现新工艺或新技术规模化和工业化提供一定参考和依据。
3.开设学术报告会议。科研成果汇报和科研论文的撰写是展示科研工作者成绩的有效途径。这一过程,并不是单纯的工作总结,而是进行科学研究的基本训练,是提高分析问题、归纳问题和解决问题的重要环节。然而,本科生在毕业设计(论文)教学环节之前,本科教学中没有开设关于科研成果汇报、论文写作等课程,学生缺乏一定的科研基础知识和实践机会。因此,学生在总结科研成果,撰写毕业论文的时候往往存在以下问题:(1)学术道德观念淡薄,论文有明显的拼凑,更有甚者直接从网上抄袭;(2)缺乏专业化和学术化语言描述实验方法和结果,措辞不严谨、论文层次不分明,图表说明不合理;(3)论文格式不规范,特别是论文的参考文献、中英文摘要、图表等。这些问题是导致毕业论文质量下降的一个重要原因。通过依托科研课题教学本科毕业设计(论文),在教学实践中,导师要求本科生也参与到课题组的各种科研活动,包括读书报告会、月底课题组汇报、中期汇报和专题讨论等各种学术报告会议。在读书报告会中,要求学生阅读、分析和归纳1~2篇与课题研究相关且是近期发表的高影响因子的SCI论文,以PPT的形式解释论文的研究内容、创新点以及对自身课题的启发,并要求本科生、研究生和导师一起讨论分析。在课题月底工作汇报、学期汇报的会议上,要求学生以PPT形式对一个月或一学期的研究内容和结果进行总结和分析,导师和学生一起讨论分析,并依据实验结果安排下一步工作计划。此外,课题组不定期组织专题报告,由导师或高年级的博士研究生对某一专题进行学术报告,报告选题有“如何写好毕业论文”,“生物工程学科常用科研软件的使用”,“发表高水平SCI论文的心得体会”等等。通过这些学术报告会议,使得本科生在文献阅读能力,课题研究的总结、汇报和论文写作等多方面得到系统训练和提高。
4.构建合理的评价体系。毕业设计(论文)教学环节,从选题、实施到论文定稿,历经约8个月甚至更长的时间,学生投入大量的时间和精力。因此,毕业设计(论文)质量的合理评价,建立奖惩制度,可以使学生产生公平感和信任感,对学生职业道德能力和素养的培养具有积极的推动作用。目前,本科毕业设计论文质量评估中分为指导教师评审、评阅老师评审和答辩评审三个环节。由于在毕业设计(论文)教学环节,学生与导师(指导教师)有更多的接触和交流,导师对学生的态度、能力和创新性等方面有更全面的了解和掌握。因此,指导教师评审成绩往往占总成绩的60%以上。课题组在严格执行校教务处规定的毕业设计(论文)指导和管理规范的基础上,利用模糊评价的方法[8],构建一套合理、科学和客观的指导教师评价体系,从学生的学习态度、学习能力和创新性三个方面定量地分析学生在毕业设计(论文)实践环节的表现,保证毕业设计(论文)成绩评定的客观、公正。
三、结束语