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为了更好地突破目前毕业设计中的困境,对毕业设计的整个环节进行了分析和梳理,在保留原有模式优势的情况下,着手从以下几个方面进行了改革。改革毕业设计指导方法(1)改进毕业设计课题。坚持做到难易适中,既达到本科生毕业的要求,又能对以后的工作具有启发意义,同时又不能贪“大”求“全”,让学生无从下手,挫伤学生的积极性。毕业设计课题要具有综合性,特别是能融入本专业知识。根据实验硬件条件,学院指导教师主要有五个方面的选题方向:过程控制型方面、运动控制型方面、电力系统自动化方面、供配电系统方面以及电源设计方面。(2)组成联合指导小组。将专业相近或者所出相近题目的教师组成若干个联合指导小组,比如可以将“10kV电力线路的继电保护”、“变压器的运行状态监测与保护”、“某中型工厂的供配电设计”三个毕业设计题目的指导教师组成一个联合指导小组,形成一个团队。其好处是:首先通过这种结合的方式,教师之间可以互相学习、取长补短,弥补自身在理论或者实践中的某些不足。其次可以弥补教师数量的不足,以团队的力量可以指导更多的学生,学生与指导教师之间的交流也更加方便、顺畅,体现了“1+1>2”的效果。最后学生之间的相互交流也会更加频繁,更能体会自己所设计题目在一个有机整体内的位置,能从整体上进行很好地把握。(3)建立师生双选制度。参考毕业生找工作时“双向选择”的方式,将双选制度引入到毕业设计环节,通过学校构建的毕业生网上双选平台,实现指导教师与学生的双向选择。指导教师或指导教师团队将课题上传后,学生根据自己的兴趣和学习情况选择适合自己的题目,实践表明,经常会出现多个学生竞选一个题目的情况,此时指导教师就应根据学生的基本情况做出决定。对未能成功竞选到任何题目的学生,启动调剂机制,以确保每个学生都有指导教师,而调剂的名额也向具有丰富经验的骨干教师倾斜,以确保既不增加普通教师的负担,也能保证指导的质量。(4)建立严格的答辩制度。采用公开的、开放式的答辩形式,答辩过程需遵循“公开、公平”的原则。
毕业答辩是毕业设计的最后一个环节,答辩制度的严格与否关系到毕业生的质量,关系到一个学校的学风,甚至影响到学校建设的各个方面。因此在建立答辩组时要充分考虑到指导教师的专业背景、团队情况。要求答辩组成员应至少提前一天仔细阅读毕业设计,遇到自己领域外的课题时应主动回避调整,不能边听、边看、边提问,提问时要言之有物,增加针对性,并对答辩者的回答做出正确评价。要遵照评分标准评分,力求客观正确,减少和消除个人感情与感觉评分因素,以确保成绩的真实性。提高指导教师自身要求在毕业设计过程中,指导教师具有至关重要的作用。一方面,指导教师要引导学生掌握、运用专业知识,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力;另一方面,毕业设计教学还包括对学生进行科学的工作态度、严谨的工作作风以及思想品德等综合素质的培养。指导教师要完成这两项任务就必须不断提高自身素质。
首先,应加强自身的思想道德建设,加强对毕业设计指导工作的重视。从个体上看,毕业设计的成绩关系到毕业生个人的就业前途,从宏观上看,毕业设计关乎我国人才教育和科教兴国,因此必须从思想上高度重视。其次,指导教师应该不断加强自身的理论知识和实践能力,只有具有创新精神和创新意识的教师,才能培养学生的创新能力。鼓励教师结合教学开展科学研究,走教学与科研相结合的道路,通过参加科研或主持科研工作,提高科研水平和素质。毕业设计的考核采取校、院、系三级答辩形式。各答辩组聘请同行专家对毕业设计进行评审,校、院答辩采用主、副审制;系答辩指导教师之间交叉评审。评审重点:审查学生掌握基础理论、基本技能、专业知识及综合训练的情况;审查学生文字表达、计算方法以及实验结果分析等方面的能力和图纸质量;考查学生完成课题过程中的创新能力及工作质量;毕业设计资料的规范性、完整性。评审后写出评阅及评分意见,并在答辩前返回各组。成绩评定:一是毕业设计成绩采用结构分制,即指导教师评分、审阅教师评分和答辩评分,三部分的比例为40∶30∶30,最终成绩采用优、良、中、及格、不及格五级记分。对材料不够完整(包括材料中缺少指导教师审阅意见等),规范性较差的学生,毕业设计(论文)综合考核成绩原则上不得评定为良好以上。二是成绩优良率应控制在60%以内,其中优秀率不得超过20%。各系在评分时应兼顾好、中、差比例,做到既要实事求是,又要严格要求。三是毕业环节成绩向学生公布。建立毕业设计评估指标体系毕业设计质量评价指标体系是实施毕业设计教学质量评价的依据和标准,应体现科学性、导向性、可操作性、激励性和全程性。构建毕业设计质量评价指标体系框架,首先应针对不同专业制订符合其特点的毕业设计质量评价方案,在此基础上可从选题合适度、能力水平和成果质量三方面构建评价基元,再具体设计评价要素,每个评价要素都规定评价内涵与评价标准。毕业设计教学工作评估每年进行一次。评估以各系或专业教研室自查、自评与校专家组抽查复评相结合的方式进行。自评是整个评估工作的基础,各部门应对照评估指标体系,认真、细致、实事求是地做好自评工作。在各部门自评的基础上,校专家组深入相关系、专业教研室进行复评。本评估指标体系包括两部分:毕业设计条件、毕业设计过程,共7个子项目,满分为100分。得分位列前1/3的部门为“好”;1/3~2/3之间的为“较好”;后1/3为“一般”。
本文通过分析毕业设计整个过程,在加强引导、严格管理、全面培养观念的引导下,对电气类毕业设计选题、指导方式以及评估体系等方面进行了改革与探索。实践表明,充分调动了学生毕业设计的主观能动性,培养了学生的创新能力,提高了毕业论文的质量,获得了较好的效果,同时为相近专业毕业设计培养模式提供了一定的参考。
作者:史兵 马正华 段锁林 邹凌 蒋建明
关键词 三本 毕业设计管理 创新模式 校企合作
中图分类号:G640 文献标识码:A
三本院校是在高等教育大众化背景下出现的,主要以培养应用型人才为目标,面临高校就业压力增大的现状,一本、二本院校学生就业形式尚且很难,因此如何在众多优秀高校中突出三本的教学特色、提高三本的就业率,真正让企业了解并认可三本院校学生的优势及特色,这就需要从传统的毕业设计模式入手进行改革和创新。
1 传统毕业设计管理中存在的问题
1.1 毕业设计选题管理不规范
目前,三本院校毕业设计选题缺乏特色与创新,选题形式上并不能体现出应用性人才的培养目标,就南华大学船山学院为例,很多指导老师针对船山学院的毕业设计选题仅仅在难易程度上作了适当的调整,并没有从根本上体现出毕业设计与其他本科在“应用型”上的区别。而且大部分三本院校毕业设计选题模式依然处于虚拟课题状态,甚至出现题目重复、陈旧,甚至多人同题等现象,①导致选题质量不高,没有根据不同学生有针对性的进行特色选题,使学生得不到真正的实践性锻炼,不能反映出对应用型人才的培养特色。
1.2 毕业设计的师资比严重不足
毕业设计不同于课堂教学,可以一对多教学,毕业设计中既要体现学生的主动性作用,又要反映出老师在毕业设计中的主导作用,发挥学生的主动性和创造性,但由于扩招所带来的教师数量严重不足,导致很多专业毕业设计师资比严重失调,甚至出现个别专业1:30的现象,甚至整个毕业设计过程中和导师见面的次数都是有限的,这样的师资比例严重影响了以应用型人才为目标的培养,毕业设计的质量也大打折扣。
1.3 毕业设计过程管理不够
虽然每个学校都制定了毕业设计的规章制度,但并没有实现有效的全程监控,很多三本院校考虑到就业难的问题,为了不影响学生就业,往往对学生放松要求,这样更会影响到学生对毕业设计的重视度,导致毕业设计东拼西凑,根本达不到毕业设计的质量要求,如此恶性循环,使毕业设计管理难上加难。
2 “校企合作”的毕业设计创新模式
针对毕业设计中存在的问题,我们发现传统毕业设计已不能适应三本院校目前的形势要求,根据三本学生的兴趣和特长以及从业需要,这就要求对毕业设计模式进行改革创新,在此提出“校企合作”的毕业设计模式,将毕业设计课题与企业联合,结合具体实践,合理进行毕业选题,充分发挥学生的主动性和创新精神,提高学生分析和处理实际问题的能力,提高三本院校的毕业设计质量。根据“校企合作”的毕业设计模式,改革毕业设计全过程的质量监控体系,确保毕业设计质量,提高毕业生的综合素质。从高校方面,“校企合作”的毕业设计模式能较好地改变传统人才培养模式的弊端,提高人才培养质量,延伸大学的社会服务功能都能起到积极作用。从企业方来讲,学校可按企业对人才的要求来制定培养目标和培养计划,充分强调学生知识的针对性和岗位的适应性,是企业的自我发展和市场竞争中获胜的内在需要。②因此“校企合作”的创新模式可以激发学生的创新意识并提高毕业设计质量。
2.1 “校企合作”可以提高毕业设计质量和就业率
毕业设计管理是毕业设计工作的重要构成,直接影响并决定毕业设计的进程和质量,如果毕业设计能与今后的工作模式联系起来,而且学生的选题均与企业项目有关,学生必然会投入热情,毕业设计质量自然会提高。要做到这一点,需要学校与企业和工厂等生产单位加强联系与合作,并允许一部分学生到企业单位完成毕业设计,让学生的毕业设计与就业结合起来。③这样既可以激发学生做毕业设计的积极性,提高毕业设计质量,也可以加深用人单位与学生之间的沟通、了解,提高学生的就业率。
2.2 “校企合作”可以增强学生的创新能力
“校企合作”的毕业设计模式改变了传统的毕业设计指导方式,避免了一对多的填鸭式指导模式,而是由企业的老师和学校的老师共同指导,互相取长补短,实现了指导方式的创新,尽量结合企业的生产实际选题,鼓励学生运用企业资源进行创新性的研究。在企业的丰富资源下,使毕业设计和生产实际紧密结合,可以使学生的毕业设计过程变得实际化、生动化,更重要的是通过学生在企业里毕业设计的实践过程引导学生真正学会发现问题、提出问题、分析问题,教给学生一种思考问题的方法,培养学生创新能力。④
2.3 “校企合作”可以有效实现培养目标
通过对南华大学船山学院毕业设计全过程的质量监控体系构建,采用校企合作的模式,让学生与企业项目直接接触,达到真正与企业接轨,培养企业的需要型人才。通过“校企合作”提高学生对毕业设计的兴趣,从而提升毕业设计质量,同时,在毕业设计质量的监管下,以三本院校的办学特色出发,有效地培养实践应用型人才,为社会培养更多有用的人才。⑤
通过对南华大学船山学院学生和专业教师的调查分析,针对以往毕业设计过程中存在的问题,提出相应解决措施,采纳学生和老师提出的优秀的建议,并以“校企合作”式的毕业设计培养模式为主,将企业实题带入学生的毕业设计,有效提高毕业设计质量及管理模式(见图1)。
学校是学生接受全面理论及素质教育的主要场所,企业是学生能够充分发挥各方面才能的主要而长期的场所,三本院校作为培养应用型人才的探索者,如何完成自己的教育使命,满足社会、家庭、学生对学院的期待,是一个需要长期探索的课题。但坚持以学生为本,确立符合三本学生特点的教育管理模式,是三本院校工作的前提。企业为中心的“校企合作”的模式构建,不仅是毕业设计的改革,同时也是培养学生创新能力的模式改革,真正提高学生的实际应用能力。
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注释
① 朱大胜,刘友英.如何在毕业设计中培养应用型创新人才[J].科技信息,2010.14.
② 程书强,杨建斌.校企合作模式下大学生创新人才培养的策略研究[J].技术与创新管理,2011.5.
③ 张凌峰,文九巴,任风章,熊毅,张毅.地方工科院校毕业设计“创新模式和创新能力”的探索与实践[J].学理论,2011.9.
关键词:TRIZ理论;毕业设计;最终理想解;技术矛盾;物理矛盾
作者简介:刘训涛(1975-),男,山东鄄城人,黑龙江科技学院机械学院,副教授;吴卫东(1967-),男,江苏沛县人,黑龙江科技学院机械学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150027)
基金项目:本文系黑龙江省高教学会“十二五”规划课题“TRIZ理论在本科教学中的应用与大学生创新能力培养的研究”(项目编号:HGJXHC110906)、黑龙江省新世纪教改项目“TRIZ理论在机械工程专业毕业设计中的应用与实践”(项目编号:6621)、黑龙江科技学院青年才俊资助项目的研究成果。
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0170-02
随着高校扩招,大学招生人数逐年增加,但是教师的人数却变化不大,指导毕业设计的师生比逐年降低,教师一般一年要指导6~8个本科生,高职称的教师甚至要指导13~14人的毕业设计。由于机械设计的自身特点,指导教师很难每年均给出全新的课题,导致很多毕业设计题目、设计内容雷同甚至与前两年完全一样。同时由于传统的毕业设计过程管理松散,学生毕业设计又与找工作时间重叠,还有些学生利用最后一学期上驾校、考驾照,学生实际投入到毕业设计的时间有限,所以学生毕业设计存在一定的突击、抄袭、拷贝,甚至花钱请人完成的现象。虽然各高校先后开展了论文工作,但是仍然无法保证学生毕业设计的创新性、独立性。学生毕业设计质量逐年下降,甚至有些人认为应该取消本科生毕业论文答辩。针对本科毕业设计存在的问题,尝试将TRIZ理论引入到毕业设计中,在师资队伍、毕业设计选题、开题答辩、结构设计与过程管理中采用TRIZ理论融入模式开展教学,经过三年多的教学试验,取得了一些成绩。
一、TRIZ理论师资队伍建设
教师在毕业设计中与学生接触最多,既是学生毕业设计质量的监督者,又是设计方法、绘图技巧的直接传授者,所以教师在本科生毕业设计中起着至关重要的作用,教师的业务能力和专业水平在很大程度上决定了学生毕业设计的质量与成败。学校鼓励教师逐步提高自身学术修养,在职完成博士研究生学习,积极参加省内重点高校精品课程的盯课任务,积极到工厂、实验室挂职锻炼,积极开展各种教研与科研活动。利用黑龙江省优越的TRIZ理论学习与推广环境,有计划的开展教师TRIZ理论培训,聘请亿维讯的TRIZ理论讲师为教师进行软件及理论培训。选派多名教师参加国家科技部、黑龙江省科技厅组织的由俄罗斯、德国以及国内TRIZ理论专家讲授的师资培训班,并利用教研室活动时间,不定期的开展TRIZ理论学习与实践情况交流,共同探讨学生创新能力形成发展的规律,为创新教育提供最直接、最深刻的体验。[1]组建起一支业务素质高、爱生、敬业,同时又了解TRIZ、喜爱TRIZ、研究TRIZ的教学团队,为TRIZ理论在本科毕业设计中的应用奠定师资基础。
二、TRIZ理论在毕业设计中的应用
毕业设计过程是实现本科培养目标的重要阶段,是学生毕业前的最后学习阶段,是对学生大学四年学习的总体检验与综合运用,是学生综合素质与工程实践能力培养的最后一里路程,也是本科生毕业及学位资格认证的重要依据,更是衡量高等学校教育质量与办学效益的重要评价内容。[2]毕业设计过程一般包括课题选择、任务书下达、毕业实习、开题答辩、中期答辩、图纸绘制与说明书撰写、毕业答辩几个过程。通过TRIZ理论融入式教学法的实施,将TRIZ理论融入到毕业设计的各个环节,提高了学生毕业设计的质量。
1.TRIZ理论在选题中的应用
选题是做好本科毕业设计的第一步,选题是否正确得当,将直接关系到学生毕业设计知识的学习量、实践与创新能力的培养水平,是关系到学生毕业设计成绩的重要步骤。由于教师指导的学生多,同时参与指导毕业设计的青年教师比重大,实践经验较欠缺,导致许多教师无奈之下选用陈旧的课题或者兄弟院校的毕业设计题目,毕业设计选题缺乏创新,有的甚至不科学,更无法发挥学生的潜能,无法开展学生实践与创新能力的培养。为了克服以上困难,在选题时力争密切联系科研、生产、实验室建设实际,力争产、学、研结合,努力增加课题的实用性。尽量选择教师自身熟悉的科研、学术研究课题,力求将教师承担的国家、省(部)、厅(局)级科研课题,以及企事业单位委托课题、校内基金课题和自拟课题与学生的毕业设计挂钩,让学生参与到教师的科学研究中,早一步体验科研实际。[5]在课题选择时,应用TRIZ理论进行产品S进化曲线分析,研究机械产品的发展阶段,寻找机械产品现阶段存在的矛盾,从而确立待选课题,并尽量使课题处于TRIZ理论1到4级发明阶段,力争做到选题科学、合理、新颖、先进。另外,要激发学生开展毕业设计的兴趣,培养学生独立自主创新的能力。通过三年的实践,本科毕业设计题目更新率、题目可操作性、对学生自主创新能力培养均有显著提高,如图1所示。
黑龙江科技学院机械设计专业有学生152人,有专任教师16人。通过TRIZ理论在选题阶段的应用,毕业设计题目更新率由原来的53.6%增加到了93.5%,课题和教师的科研与研究课题相衔接率逐年增加,由2009年的35.6%增加到63.4%。毕业设计知识点逐年增加,涵盖了机械设计中的理论知识与实践知识,设计包括机械结构设计、方案选择、结构力学分析。使学生通过毕业设计学会了方案制定、材料选择、结构设计、零部件强度校核、电机选择、手册查找、工艺及热处理方案制定等多方面知识。毕业设计的可操作性明显提高,教师指导难度降低,毕业设计中创新设计题目由4.35%提高到36.7%。通过科学选题增加了学生毕业设计的信心和动力,让学生在综合知识运用上更加自如,更能够激发学生潜在的创造能力。
2. TRIZ理论在开题中的应用
开题报告的撰写是学生在毕业实习后,依据教师给定的设计题目和实习阶段收集的资料,对毕业设计课题国内外发展现状的综述、机械产品结构设计方案选择、课题开展计划制定、设计目标及参考文献的撰写。[4]鼓励和引导学生在开题阶段使用TRIZ理论。应用TRIZ理论进行九屏法分析,研究课题的系统、子系统、超系统,以及系统、子系统和超系统的过去、现在与未来系统,查找整个系统以及操作区中可利用的资源,找出要解决的问题,通过对问题的抽象,运用TRIZ理论建立矛盾。如果是技术矛盾(即一个参数改变引起另一个参数的“恶化”),依据矛盾矩阵表和40个创新原理查找解决方案;如果是物理矛盾(对一个参数提出两种不同的要求),采用时间分离、条件分离、空间分离、整体与部分分离原理进行解决,或者通过对结构进行物-场分析,应用标准解查找解决方案,并利用PRO/Innovator的专家评价系统或者机械系统设计中学到的方案选择原则对各个方案进行打分,选择最优的设计方案。各年开题报告撰写中技术创新方法的应用情况如图2所示。随着黑龙江科技学院TRIZ理论选修课程的开设,学生对TRIZ理论的了解逐渐增加,在开题报告中应用TRIZ理论的数量逐年增加,开题报告的质量也有明显的提高。[2]
3.TRIZ理论在结构设计中的应用
TRIZ理论的核心思想是通过重新定义问题,建立最终理想解;通过系统思考来充分利用系统内部和外部的资源,不折中、不妥协,创造性地解决问题;通过工具和方法来寻找创新规律。[3]在结构设计阶段,学生首先对设计中遇到的问题形式进行描述,并将其转换为技术形式与发明形式;然后应用功能分析对关键部件结构进行分析,通过鱼骨图查找当前结构的问题节点,应用小人法、金鱼法对结构进行分析,通过S进化曲线的分析,确定产品所处的技术进化阶段,选择相应的TRIZ理论工具,确定结构的最终理想解(ideal final result,IFR),明确努力方向,保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解,从而避免传统创新设计方法中缺乏目标的弊端,提升创新设计效率。应用ARIZ(Algorithm for Inventive Problem Solving)算法、进化法则、知识库、效应库、结构库、专利地图(国内专利库、欧美专利库),从专利规避角度出发,开展机械运动、机械动力、机械结构及机电结合等详细设计,[1]具体应用过程如图3所示。
通过TRIZ理论的应用激发学生的联想思维、想象思维、灵感思维,进而提升了本科毕业设计的质量。学生毕业设计图纸、说明书中重复率明显下降,创新点逐年增加,部分学生还将毕业设计成果申请了实用新型专利,通过毕业设计不仅锻炼了学生的工程实践能力,激发了学生的创新热情,同时还发掘了学生自主创新的潜能。
三、TRIZ理论在毕业设计管理中的应用
传统的毕业设计均是在设计初规定好最后答辩时间,学生只要在答辩日期前提交毕业论文和图纸就可以,但由于现代科技的发展,以及往届生的口口相传,很多学生在网上购买毕业设计、或者直接拷贝工厂图纸和往届毕业设计。而在整个毕业设计期间,很少有学生进行认真的设计、甚至很少有人思考与毕业设计有关的内容。有的指导教师甚至在整个毕业设计周期都见不到学生,学生也都是在毕业设计的最后几天连夜突击,毕业设计质量可想而知。学生在毕业设计中知识的学习,创新思维能力的培养更是无从谈起,毕业设计甚至成为教师和学生的共同心病。
课题组应用TRIZ理论动态化、周期化和分割原理,将毕业设计的考核分割量化,将毕业设计考核由一点单一考核变成多点分段动态考核。教研室教师集体制定各考核点,学生最后的毕业设计成绩由各个考核点成绩组成,改变了过去一次答辩定成绩的做法,加强了过程管理。用分割法将毕业设计成绩分割成毕业实习、开题答辩、中期答辩、教师定期指导、最后答辩几部分(见表1)。在毕业设计之初就列出每一部分考核的具体时间,让学生根据阶段考核时间表自动校正自己的毕业设计进程,同时每个阶段考核都由教研室组织教师进行成绩评定,并将成绩立即公布,任何一部分成绩不合格均不允许参加毕业答辩。通过两年的实践,学生技术文件质量普遍提高,学生毕业设计进程普遍加快,学生参与毕业设计的热情普遍增强,学生应用到毕业设计中的精力和时间增加,创新的结构增多,抄袭现象减少,学生集中突击情况不复存在,学生毕业设计质量明显提高。
四、结论
毕业设计既是对学生大学四年学习知识、实践动手能力的检验,又是学生自主创新能力、工程素质的集中综合培养。毕业设计囊括了实习、开题、产品结构设计计算、图纸绘制、论文撰写、论文答辩等过程。通过在本科毕业设计中引入TRIZ理论强调了学生的主体地位,激发了学生的创新热情,培养了学生的创新能力,避免了学生毕业论文的抄袭现象,克服了毕业设计题目雷同问题,提高了学生毕业设计的效率和质量。部分学生还将毕业设计内容申请了国家实用新型专利,也提高了学生的就业率。通过毕业设计实践,机械设计专业连续三年在学校毕业设计专项评估中名列第一,就业率连续三年名列学校前茅,2012年黑龙江科技学院亦荣膺“全国高校就业50强”,毕业生受到了用人单位的一致好评。
参考文献:
[1]马苏常,王健民,王宪成.应用TRIZ理论提升职技高师学生毕业设计创新能力的探索[J].职业技术教育,2009,(32):79-81.
[2]刘训涛,赵存友,徐鹏.TRIZ理论与大学生创新能力的培养[J].高教论坛,2011,(3):29-30.
[3]刘训涛,曹贺,陈国晶.TRIZ理论及应用[M].北京:北京大学出版社,2011.
关键词:桥梁工程;毕业设计;创新能力
作者简介:涂光亚(1974-),男,湖南汉寿人,长沙理工大学土木与建筑学院,副教授;刘小燕(1963-),女,湖南益阳人,长沙理工大学土木与建筑学院,教授。(湖南 长沙 410114)
基金项目:本文系长沙理工大学教改项目“在桥梁工程毕业设计教学中培养学生创新能力的研究与实践”(项目编号:JG1150)的研究成果之一。
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)04-0158-02
创新是一个国家持续发展的永恒动力,是一个民族傲然屹立于世界之林的根本,高等教育的重要内容除了培养学生掌握基本的专业技能以外,更重要的是要培养学生的创新能力。当前的时代是一个知识经济的时代,知识经济的特征就是知识不断创新,在知识经济时代,拥有自主的知识产权就意味着财富和经济发展,而知识产权来自于知识和技术的原始创新。[1,2]创新能力对刚走入社会的大学生的个人发展也尤为重要,对于桥梁工程专业的毕业生来说,当前的就业形势日益严峻,一方面扩招带来的竞争压力使得只有相对优秀的毕业生才能获得较好的就业机会,另一方面桥梁建设领域新结构、新工艺的大量采用使得只有具有创新能力的学生才能更快地成长,更好地适应社会对人才的需求。因此,创新能力的培养不论对国家、民族、经济的持续发展还是对大学生个人的发展都具有极其重要的意义。
桥梁工程毕业设计是桥梁工程专业学生在大学阶段学习过程中最后一个综合性的实践教学环节,在这一阶段学生必须综合运用大学四年所学的专业课程知识来解决一个具体的实际问题,其综合性和实践性为创新能力的培养创造了良好的条件。在大学四年期间,创新性思维应贯穿于每门课程的教学之中,通过前面的积累,大学生实际上已普遍具有创新动机,对创新也有一定程度的认识,希望在学习中产生新思想与新理论,但基于条件所限,在课程的作业、试卷或者报告中很难形成真正的创新。而桥梁毕业设计相对于以前的课程来说是一个全新的平台,它是以一个具有具体地形地貌的桥位为基础,要求学生创造性的设计出一座安全、经济、适用、美观的具体桥梁结构物,该环节具有极大的灵活性,在指导教师合理的引导和学生强烈创新欲望的驱使下,必然能通过桥梁工程毕业设计这个良好的平台使得学生的创新能力得到很好的培养。因此选择在桥梁工程毕业设计这个环节来进行学生创新能力的培养是切实可行的。
一、当前桥梁专业毕业设计中存在的问题
桥梁工程毕业设计的目的是使学生熟悉一座桥梁设计的全过程,包括方案比选、尺寸拟定、内力计算(验算)、施工图的绘制、计算书的编制等等。通过以上过程锻炼学生的结构创新、计算分析、电算程序、计算机绘图、文档整理等各方面的能力。[3]然而由于种种原因,目前的毕业设计成果很难达到上述令人满意的结果,在创新性方面更是严重缺乏,甚至存在个别抄袭剽窃的现象,与毕业设计的初衷相去甚远。[4]在整个毕业设计过程中创新性不足主要表现在以下几个方面:
1.指导教师对创新能力培养的重要性认识不足
指导教师对毕业设计指导思想的认识直接影响到学生创新能力的发挥。由于对毕业设计工作的目的、意义、作用认识不足,以及当前学术研究中对创新的神圣化,部分指导教师认为本科生难以创新,只是将毕业设计作为学生的岗前职业训练,侧重于某项专业技能的训练,而忽视了设计指导过程中对学生综合素质的训练和创新能力的培养。[5,6]另外由于扩招的影响,一位教师经常要指导8~10名学生,同时指导教师自身还有正常的教学科研任务要完成,导致指导教师精力投入不足,因而很难对学生进行系统的创新能力培养。
2.桥型方案选择单一
桥型从大的方面来分可分为梁式桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥和各种组合式桥梁,学生在确定桥型方案时往往不是根据地形地貌、通航要求等技术要素来进行考虑,而是看哪种桥型好做,哪种桥型的毕业设计可以找到参考的模板,导致绝大部分学生选择的桥型方案均为梁式桥,并且又以梁式桥中的等截面或变截面连续梁桥为主,占所选方案的80%以上,而斜拉桥、悬索桥、斜腿钢构桥、钢架桥等很多非常有结构创新特点并且在实际工程中使用得也较多的桥型却没有学生选择。最终导致毕业设计成品同质化现象比较严重,并且在毕业设计过程中由于桥型的限制也很难进行创新能力的培养。
3.学生基础知识不牢,在毕业设计上投入的精力不足
近年来,随着我国大规模的扩招,学生就业形势日益严峻,在毕业设计期间,个别没有签单位的学生必然将主要精力放在了找工作上,使得毕业设计质量下降。另外,准备考研、实习等在客观上导致了学生投入毕业设计的精力严重不足,再加上有些学生本身学习基础就较差,因此想要在毕业设计阶段得到创新能力的培养难上加难。
4.缺乏科学合理的创新评价体系
目前的毕业设计主要通过指导教师评阅、评阅教师评阅和毕业答辩来进行评分,学生只知道自己最终的成绩等级,而并不清楚自己在哪些方面做得很好或者在哪些方面还有值得改进的地方,因此最终的成绩只是一个模糊的评价。虽在成绩评定书中也有指导教师评阅意见和评阅教师评阅意见,但通常只在学生的档案袋中,学生本人无法看到且这些意见也都是笼统而不是具体的,因此最终导致学生根本不了解自己的毕业设计有没有创新性,只是完成了任务,得到了一个成绩等级而已。当然这样的情况也导致学生失去了在毕业设计中进行创新的动机。
二、创新能力培养方案
针对以上普通高校毕业设计中在创新能力培养方面普遍存在的问题,结合长沙理工大学土木与建筑学院的实际情况,从以下几方面入手,构建了有利于创新能力培养的毕业设计模式。
1.创新性选题
毕业设计题目的选择对创新能力的培养至关重要,一方面应尽量选择与工程实际联系紧密的真题,并且做到一人一题;另一方面在毕业设计任务书中分桥型规定需要完成的创新性内容。如对于简支梁桥可把截面尺寸的优化设计和预应力的优化设计作为创新性内容;对于连续梁桥可把悬臂施工过程中的挠度和预拱度的详细计算作为创新性内容;对于连续钢构桥可把柔性墩合理形式的选择与优化作为创新性内容;对于斜拉桥可把斜拉索成桥索力的优化设计作为创新性内容;对于拱式桥可把拱轴线形的优化设计作为创新性内容等。当然创新性内容不拘限于以上内容,还可通过指导教师与学生的交流,结合学生自己的专业技能和兴趣共同来确定所选课题的创新性内容,然后将其明确到设计任务书中。只有明确了创新性内容,学生才能做到有的放矢,才能有针对性的进行创新能力的培养。在最终的毕业设计成果中,即使创新性内容部分没有做得很完整,只要常规内容做好了,其毕业设计成绩还是可以通过。这个过程不仅开发了学生的创新意识,而且锻炼了学生的创新能力。
2.因材施教,有针对性地进行创新能力的培养
由于每个学生对专业基础知识掌握的程度不一样,在个体能力和素质上也存在着差异,要求每个学生在毕业设计中都有创新是不现实的,因此在创新能力的培养中也要坚持因材施教的原则。具体的做法是:挑选6~8名学业优秀又有兴趣的学生成立毕业设计创新小组,相应地挑选骨干教师成立创新指导小组,人数也为6~8人,由他们专门负责毕业设计创新内容部分的指导。由于学生人数较少,在指导小组内部基本可以实现一对一的辅导,因此学生和教师能进行深入交流,更容易培养出学生的创新性成果。这些学生的毕业设计取得的较好效果也可以对其他学生起到辐射作用,使广大学生接受并自觉意识到创新能力培养的重要性。另外,创新小组的教学过程是开放式的,也欢迎其他学生来旁听和提问,只是对他们没有强制性的创新性内容的要求。这样在全体学生中容易形成创新性学习的氛围,有助于全体学生创新性能力的培养,同时又避免了教师和学生精力的分散。
3.专题性讲座巩固专业基础知识、开阔视野
有了良好的毕业设计选题和创新能力培养的组织模式后,创新能力的培养还需要学生具有扎实的专业基础。虽然通过前三年的学习,学生已具备了基本的专业素质,但知识系统还相对孤立和分散,为了进一步巩固以前的力学基础知识,同时开阔学生的视野和思路,针对毕业设计安排了一系列的专题讲座并贯穿于毕业设计的全过程。这些讲座包括:桥梁方案比选及各桥型方案特点,桥梁设计规范条文讲解及应用,MIDAS、ANSYS、桥梁博士软件在毕业设计中的应用,毕业设计步骤及如何做好毕业设计,桥梁毕业设计施工图绘制规范等等,这些讲座都由毕业设计创新指导小组的教师来主讲。另外,还可以邀请一些在建大型桥梁工程建设单位的项目经理或总工来校进行专题施工讲座,介绍当前大型桥梁工程中的一些创新设计、施工新技术,开拓学生的视野。通过这些措施使学生具备初步的创新设计能力。
4.毕业实习理论联系实际
毕业设计是一门实践性很强的综合课程,为了加深学生对桥梁实物的理解,在毕业设计之前安排了为期两周的毕业实习,毕业实习的内容安排完全为毕业设计服务。在毕业实习中,学生可以接触到各种桥型的实际构造(主要选取湘江1~6桥作为实习地点,包括了梁式桥、拱式桥、斜拉桥和悬索桥),指导教师会对各桥型的构造、施工方法和设计特点在现场进行详细讲解。通过两个星期的时间,使学生能理解各桥型作品的构造和背后所蕴涵的力学原理,同时对自己即将要进行的桥梁结构设计成品有一个初步实物的概念,以避免纸上谈兵。
5.强化过程管理
对毕业设计的过程管理实行指导教师负责制,制定详细的过程管理规章制度,学院负责对指导教师进行考核。由学院安排具体的答疑时间和地点,学生在固定教室而不是在宿舍进行毕业设计,指导教师可以随时抽查学生是否在进行毕业设计,这样方便了对学生的管理。指导教师必须保证每周两次,每次不低于4个小时的答疑时间,有效地避免了指导教师精力投入不足的情况。研究科学合理的指导方式,指导教师将整个毕业设计任务进行分解,制订每周要完成的毕业设计内容并进行进度检查,实行中期答辩制度,对进度严重滞后的学生上报学院进行警告,避免学生出现前松后紧的现象。在创新指导小组内部,每两周举行一次创新设计内容讲评会,首先由学生介绍自己在创新内容方面调研的成果和为完成创新内容所准备采用的思路和方法,然后教师对学生的方案、思路、计算方法进行指导,通过相互交流激发学生的创新思维,提高学生的创新能力。通过以上措施保证了教师和学生在毕业设计上投入的时间,提高了指导效率,提高了学生的主观能动性和自觉性,培养了学生的创新能力。
6.创新性质量评价体系
为毕业设计质量制订了详细的百分制评分细则,常规毕业设计内容占85分,创新性毕业设计内容占15分,在常规毕业设计内容完成的基础上才对创新性毕业设计内容进行评分。根据以上评分规则,完成常规毕业设计内容可以得到“良”的成绩,而在此基础上完成了创新性毕业设计内容则可以得到“优”的成绩。毕业设计的评分由指导教师、评阅教师和答辩小组共同完成,以确保评分的客观公正性。对于完成了创新毕业设计内容的毕业设计,指导小组还将对学生给出完整详细的评阅意见,对毕业设计内容进行具体点评,使学生了解自身的优势和劣势,对其今后从事同类型工作具有较强的参考意义。通过以上措施可以激发学生的创新积极性,对提高毕业设计质量也大有帮助。
三、创新能力培养实践
长沙理工大学土木与建筑学院在2007届桥梁工程毕业设计中进行了创新能力培养实践,共有11名同学报名组成了毕业设计创新小组(超过了预期),由桥梁工程系中的8名骨干教师进行指导。在11名同学中,桥型方案的选择包括了斜腿钢构桥、钢架桥、钢筋混凝土拱桥、斜拉桥、钢管拱桥、大跨度连续钢构桥等,桥型方案非常丰富。通过严格的过程管理,认真落实创新培养方案,充分发挥学生的主观能动性和积极性,最后毕业设计成果取得了较好的效果,经学院严格评审,有8名同学获得了毕业设计优秀的成绩,其中有3名同学的毕业设计还被评为全校优秀毕业设计,为提高桥梁工程专业毕业设计质量起到了良好的示范作用。
四、结语
桥梁工程专业毕业设计是以学生为主体、指导教师为主导的一个重要的实践教学环节,是桥梁工程专业学生进行工程教育和工程训练不可替代的教学环节。本文结合当前桥梁工程专业的特点及毕业设计中存在的问题,从毕业设计选题、毕业设计组织方式、专业指导方式、加强中间过程管理和科学合理的评分方式等方面提出了新的适应于创新能力培养的教学方案并进行了教学实践。初步结果表明在桥梁工程专业毕业设计中加强学生创新能力的培养能有效地提高毕业设计质量,锻炼学生在设计和科研等方面的综合能力,为学生走上工作岗位或进一步深造打下了良好的基础,是提高高等学校工程类本科教育质量的有效途径。
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毕业设计是工科类本科院校的一个重要实践教学环节,是实现人才培养目标不可或缺的重要过程,其目的在于培养、提高学生的实践动手能力和创新能力,让学生掌握运用专业知识去解决工程问题的流程和方法,初步培养学生分析问题和解决题的能力。
我国的三本院校是在高等教育大众化的背景下出现的,其办学定位为应用型本科教育,人才培养目标的最大特点之一是在“应用”两字,即要求各专业紧密结合地方特色,注重学生实践能力的培养。而提高学生实践能力最重要的环节就是毕业设计,因此,毕业设计对以培养应用型人才为目标的三本院校而言,更具有重要意义。
二 目前毕业设计模式的问题
随着大学毕业生就业市场的变化,用人单位对本科生的能力要求也出现了许多新的变化,突出特点之一是对学生的实践动手能力要求越来越高。目前很多高校所采用的毕业设计模式弊端日渐显现,主要表现及原因如下。
1.师生比过大,教学资源严重不足
随着高校的不断扩招,高校的师资资源出现严重的不足,教师毕业设计的指导工作量过大,往往一名教师要带12名以上的毕业生。而且,新建的大学校区一般又远离城区,导致学生难以及时与指导老师见面,指导时间难以得到保证。同时,由于学生人数大幅度增加,而教学条件的投入则相对滞后,学生在毕业设计时必要的图书资料查阅、计算机使用、实验测试等方面得不到满足,从而制约了毕业设计质量的提高。
2.毕业设计选题质量不高
由于指导教师的不足,很多教师所提出的题目往往是虚拟设计题目,且题目重复、陈旧,多人同题、多年一题等现象屡见不鲜,有些题目内容单一,学生得不到综合性训练,或题目过大,学生难以驾驭等。
3.毕业设计管理制度不规范,过程管理失控
尽管目前大部分学校都制订了不少针对毕业设计的规章制度和条例,但在执行中不严格,学校缺乏对毕业设计全过程的有效监控,特别是在毕业设计的评阅和答辩过程中,有时教师为了不影响学生就业,出现了对学生放松要求、流于形式的现象,对一些达不到要求的毕业设计往往采取迁就、放任的态度。
4.应用性和创新性不足
传统毕业设计始终无法摆脱以老师指导为中心的模式,毕业设计的最终结果不能充分体现学生的创新思想和设计理念,更得不到实践环节的检验和反馈。
5.部分学生对毕业设计的重要性认识不足
毕业设计一般安排在第八学期,此时正是学生选择就业单位的重要时期,由于就业工作对学校和学生而言,都是巨大的压力,学生从现实出发,当然把应聘、找工作摆在首位,而将毕业设计放在可有可无的地位,导致不少学生的毕业设计往往是突击性拼凑而得的,根本达不到毕业设计的目的,结果是用人单位普遍反映现在的毕业生的质量大不如从前,这又反过来增加了学生就业的难度,从而陷入恶性循环。
三 毕业设计创新模式的探索
针对上述问题,结合三本院校的教学特点和社会对人才培养的要求,我们认为,传统毕业设计模式已无法适应目前的形势要求,这就要求我们创新毕业设计的模式,创新模式的具体内容分述如下。
1.强化选题的真实性
高校工科专业普遍具有相对较强的科研实力,不少毕业设计指导教师都有自己的科研课题,其研究工作具有一定的前沿性,研究的每一步都有可能是一个小的课题,是学生进行创新能力培养的重要平台。因此,我们加强了专业课教师、科研教师对本科生毕业设计的指导,尽可能多地让科研课题成为学生毕业设计的平台,即让教师所提出的毕业设计课题全部都来源于真实在研项目,摒弃了虚拟假设的题目,从源头上保证了毕业设计的质量。
在实践中,我院机电工程系全体专业课程教师结合其在研的横向和纵向课题,将实际的研究课题拆分为学生的设计题目,如将“电动汽车电力拖动系统”这一省级科技开发项目拆分为“永磁电机转子安装夹具设计”“永磁磁钢贴片安装夹具”等9个题目,这些真实题目极大地提高了选题学生的兴趣。
2.毕业设计与创新实践结合
目前,三本院校中普遍开展了学生科研训练计划、卓越工程师计划、学生工程实践创新计划、挑战杯全国大学生机械设计大赛、全国电子设计大赛、开放实验室、大学生助研等形式多样的创新实践活动。这些活动以前都是在课外完成的,而且随意性很强。而我们将创新实践的内容延伸到毕业设计环节,将两者有机结合,这既能保证创新实践活动的深入与延续,同时由于创新实践活动具有一定的工程应用背景,从而大大提高了毕业设计环节对创新能力和实践能力的培养。
在毕业设计学生的分组上,我们充分考虑学生的个体差异及学生的特长和兴趣来进行课题小组人员的分配,不再采用以往以班级为单位的设计小组分配形式。
3.指导教师的多元化,减轻教师的指导压力
为了减轻指导教师的压力,我们规定每名教师每届最多只能带8名学生进行毕业设计,解决师资不足的一个途径是对外聘请教师,外聘教师的主要来源是企业和科研院所的工程技术人员,通过这种方式,我们不仅缓解了师资力量不足这一棘手的问题,同时,也解决了我系教师缺少实际工程背景的问题。
4.以就业为导向,建立校企合作联合指导毕业设计的模式
三本院校一般在校外与不少企业建立起合作关系,这些企业原来主要作为学校的外实践教学。因此,我们在大四第一学期的后半期,就让学生入驻合作企业或与学生签订了就业协议的企业,经过一段时间的培训和熟悉后,参与到企业的研发工作中,并安排一名企业工程师作为学生的指导老师,最后在指导老师和学校教师的协助下从企业的研发项目中筛选出一个合适的课题作为其毕业设计题目,学生在完成其设计题目的同时,也帮助企业完成了研发项目。