应用型测控专业本科毕业设计模块化运行机制研究

王雪+杨波+张小云

[摘 要]为提高毕业设计的质量，突显应用型测控本科的特色，提出基于模块化的毕业设计运行机制。在课题的来源上严格把关，采用得分法评判一个毕业课题题目的技术指标；在课题运行期间，也通过打分法跟进过程，并计入总成绩；在答辩过程中，根据课题类型进行模块化分组和问题模块化。实践证明，该机制能有效地避免课题本身的问题，能较好地跟踪设计过程，达到较好的运行效果。

[关键词]测控专业；毕业设计；模块化；运行机制

[中图分类号] G642.477 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0099-03

本科毕业设计是本科学习的最后部分，是学生将所学习到的知识进行应用的重要环节，也是本科教育评价的关键组成部分。

测控技术与仪器专业是仪器科学与技术一级学科唯一的本科专业。测控专业是涵盖了机械测量、几何测量计量、热工测量计量、光学测量计量等多工程领域的测量计量学科。测控专业的专业特点决定了其本科毕业课题来源丰富，类型复杂，平台多样，课题工艺指标难以统一化。

随着电子信息技术的飞速发展， 测控专业的结构已发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一身的系统，虚拟化、网络化、微型化、智能化的发展趋势，使测控专业的多学科综合及多系统集成的属性越来越明显。课题的复杂性、多样性使得测控专业的毕业课题管理较为困难。

应用型本科是介于学术型本科和技能型高职之间的大学教育，其主要功能是服务于地方行业。企业对本类高校学生的要求是：具有较为扎实的理论基础，具有熟练的操作能力，具有一定的创新能力。因此，本科毕业设计必须具有较强的工程性、应用性和实用性，同时还应该具备一定理论基础、创新和前瞻性。良好的本科毕业设计可以很大程度上集成学生的知识能力，提高学生适应预期工作的能力。

面对当前环境对应用型测控专业本科毕业设计的要求，毕业设计的运行机制是保证毕业设计顺利进行的重要条件。面向应用型的测控专业的毕业设计应该具有通用化、标准化、系列化和工程化等特色，这样培养出来的测控专业的本科毕业生才具有较强的工程实践能力。

基于模块化管理的毕业设计管理机制可以满足毕业设计中通用化和标准化等要求。该机制从毕业课题的选题评价、课题跟踪完成、答辩过程管理等方面进行管理控制，为提高测控专业本科毕业设计提供一种有效的思路。

一 、当前测控专业毕业设计的现状

（一）课题类型题目很多，但缺乏科学的评价技术指标

当前的毕业课题主要有两个来源，一个是来自于实际的工程课题。这些工程课题包括实际的科研项目，工厂/公司/科研院所的实际课题或任务。这类课题的特点是难易程度各不相同，或大或小，如果设立为本科毕业课题，可能需要进行一定的修订。另一个是来自于教师自拟。教师自拟的项目容易把握难度。

由于出题教师对课题的理解各不相同，课题出来之后，课题指标不明确是最大的问题。课题指标不是单纯的技术指标，而是一个综合了课题与本专业的相关度、深度、广度、难度和创新度等的综合概念。很多课题明显偏离了测控方向，或者难度系数接近硕士研究生水平，或者难度系数仅仅为课程设计，工作量的多少也没有一个统一的标准。

课题指标不明确是毕业课题最大的问题，实际上这也是教师本身的问题、课题组织的问题，以及毕业设计运行机制的问题。这是毕业设计的核心问题。

（二）课题节点不明确

课题节点，不是简单的时间节点，而是教师根据课题的具体情况设置的课题完成步骤的量化指标。这些指标通过具体的文档、软件、硬件的参数来衡量。每个节点还应该进行打分评估，计入总成绩。

学生在完成课题的时候，由于没有明确的控制节点，或者虽有节点却不计入总分，经常出现前松后紧的情况，导致课题完成顺序混乱，重点难点不分明。由于只看重结果，甚至出现有学生请人代工，网上请人做毕业课题的情况。

（三）评审和答辩过程标准不统一

课题的多样化，也导致了评审和答辩过程标准的不统一。有些课题来自于教师的科研项目，这些项目并不为一般人所熟悉，因此在评审和答辩中很难进行有效的交互；教师们对专业兴趣的差异，也使得评审标准变得很困难。这种不统一造成的后果是毕业设计的分数不能反映学生的工作量。此外，由于每个教师的专业兴趣点的差异，使得某些答辩提问或过于简单，或者过于复杂，无法体现测控专业培养的基本特点。

二、模块化运行机制

模块化运行机制，主要对以下方面进行模块化处理：毕业课题的审核评价，节点控制，模块化答辩评分，模块化答辩指导等。

（一）毕业课题的审核评价

实践证明，毕业课题的来源是关乎毕业设计最为重要的环境。由于出题教师各自的科研背景不同，出题的类型和范围差异很大。为了方便进行评价，采用指标评价法对某个课题进行打分评价，合格者才能进入毕业设计环节。表1为设计的毕业课题指标打分加权系数。

上面技术指标表虽然有不完善和不科学的地方，但很大程度上反映了本科毕业设计的基本要求。

课题来源反应了课题的含金量。国家自然基金、地方自然基金、国家攻关计划等纵向课题通常被认为含金量高，可认为8分以上；来自企业的或实际的工程课题，可认为6分以上；自拟的课题，4分以上。

在课题分类中，把与测控专业的相关度作为考查指标之一。如果课题没有涉及电/光/机械/自动化等类型，则为0分。软件和硬件分类主要是针对工作量的。具体工作量由专业委员会进行标准细化，软件主要从代码行数、难度、完成时间等进行规范；硬件主要从完成的时间、测试难易程度进行衡量。平台性主要鼓励教师多利用当前学校/学院已有的实验室平台进行选题。

课题创新性。相似度是指和以往课题的相似度，如果没有相似则为5分，完全相同则为0分。创新性需要出题教师进行单独说明，可以是算法、硬件、功能等方面的创新；难度主要是指在软件算法上、硬件指标上的情况。如某课题提出需要学生完成一种自适应模糊控制算法，这样难度就会达到很高的分。具体的难度分，需要根据学生是否学习过、如果全新需要多少时间才能完成、教师提供的指导情况等进行评价。

与课程/实训的相关程度。这个子项目主要考查毕业课题与本专业的相关程度。教师在出题时，需要明确哪些主干课与本课题有关并进行打分；同时考查实训与课题的相关程度。学科交叉程度是课题涉及的学科范围。鼓励进行多学科交叉，但不作为主要的考查因素。

课题完成条件。如果某个课题只有极少数优秀毕业生才能完成，5.1项目得分低。如果课题的硬件/软件环境都要求高，学生没有学习过使用，得分也会很低。

综上所述，毕业课题指标表示一个综合反映课题来源、难度与创新、可完成等各方面的一个表，可较为客观的评价一个毕业课题。如果某课题得分低于设定值（如60分），那么该课题就要被委员会讨论是否需要替换/修改/否定。此外，我们还引入学生反馈评价，期望毕业课题完成后能得到学生的评价。这将是一个重要的评价过程。

（二）毕业课题的完成节点评价

毕业课题的完成节点是进行毕业设计管理的重要方式。同样，我们这里采用模块化进行管理，对毕业设计的整个过程进行模块化管理。其中时间节点必须按照节点的先后顺序进行设置。只有某个节点完成后才能进入下一个节点。如果某个节点延时完成，则分数为0分。节点分的总分按照一定比例计入最终的毕业设计得分。

（三）答辩中的模块化管理

课题答辩是毕业设计的最后一道过程，是学生展示自己的设计成果、讲述设计思路、论证论文观点、回答教师提问的互动空间。本科毕业答辩不同于硕士生或博士生答辩，其基本特点是时间较短，答辩内容较多、较宽泛。根据这样的特点，模块化管理体现如下。

1.答辩小组教师构成。应该按照大的模块分类进行组织。单片机/DSP组：毕业课题以单片机/DSP为核心完成的各种测量/控制等课题；PLC组：以PLC为核心完成的各种控制；平台组：以实验室平台完成的各种课题；理论研究及仿真组：以研究某种算法及其Matlab或ANSYS等专业软件进行仿真实现的课题；杂项组：非前面所有的类型的课题。

2.答辩问题的分类模块化。尽管答辩过程含有很多主观因素，课题也千差万别，但答辩问题进行模块化却带来很多有利因素，如问题有的放矢，难度可控，体现专业色彩，避免过多主观因素等。如毕业课题涉及测量类，那么测量模块化问题有：（1）测量方案的构建依据？（2）测量的量程/精度/不确定度？（3）测量涉及信号采集，则采集过程中的标定？（4）测量中测控电路的设计/选用/关键点？（5）测量通道中的信号干扰及应对措施？（6）实际测量情况和误差分析？（7）测量模型中有无关键算法等等。

这些问题其实在开题报告和实际设计过程中都应该由学生逐一进行解决，得出设计结果。当然如算法一类可以给某些优秀学生一些设计空间。

答辩中的模块化有利于考查学生的整体状况，提高答辩效率，考查设计水平。

三、 模块化运行机制在应用型本科设计中的应用分析

应用型本科院校的毕业设计应该凸显应用的地位。基于模块化管理的毕业设计在这方面具有较强的应用能力。我们在重庆科技学院电气信息工程学院测控专业2014届及2015届本科毕业设计中应用了模块化管理，收到了较好的效果。

在选题方面，模块化管理就起到了至关重要的作用。如2014年某教师所出题目为《基于智能算法的滚动轴承状态监测与故障诊断系统开发》，对其进行指标评价：该课题为教师自拟题目，主要目的是通过测试滚动轴承的振动情况判定轴承的故障，采用的方法是人工智能算法，ANN或SVM；该课题的专业相关度一般，软件工作量很大，硬件工作量极小（硬件均为采购或已有）；在课题创新性方面，难度过大反而得分很低；与课程交叉程度一般（主要为数字信号处理），与实训无交叉；学科交叉一般；对学生要求很高，软件环境需要掌握Matlab或编程语言，学生压力大。同时，在节点运行上也可能出现：由于资料较多，学生知识面窄，在规定时间难以完成的情况。最终该题得分情况为62分。

经过委员会的评价，认为该课题的主要问题在于：1.理论高度过大，本科学生知识储备明显不够；2.要熟练认知/掌握Matlab里面人工智能算法的模块，毕业设计时间不够；3.学生所学课程对完成课题支持情况不全面。

因此该课题要么作废，要么进行修订。修订的结果为《滚动轴承振动信号采集及状态监测系统》。该题目降低或消除了智能算法，增加了硬件采集的设计，并要求学生设计信号转换电路、放大电路和滤波电路；软件方面，要求动态处理采集信号，然后进行傅里叶变换分析等。这样可操作性大大增加，指标得分为75分，完全达到要求。事实证明，学生能顺利完成毕业课题。

经过两年的运行，我们提出的模块化毕业设计管理，运行较为有效。课题学生反馈的分数与理论分数相差不大。该机制在考查学生的基本能力和创新能力方面都较为妥当。

四、结论

本文提出的模块化毕业设计运行机制的思路和实现策略，表现在3个方面。

1.对课题来源进行评分，通过最终得分评判课题是否合格，避免过难的课题和过于简单的课题。这是模块化管理的核心关键。

2.在课题完成过程中，采用节点化管理。对每个节点进行打分评判，计入毕业答辩的总成绩，避免学生不按照计划推进。

3.在答辩过程中，对答辩分组、问题、评价等内容进行模块化管理，使得答辩过程更加有效。

本文提出的方法，在重庆科技学院测控专业应用两年来，取得了较好的成绩，可以为应用型本科的测控专业提供借鉴。但本方法也存在不足，如对创新型课题支撑力度不够大，对科研与教学的专业不适用。此外，该方法也在逐步探索中。

[ 参 考 文 献 ]

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[3] 李雅峰，郗涛，张宏杰.测控技术与仪器专业毕业设计改革与创新性探索[J].实验实践教学，2013（22）：181-184.

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[责任编辑：陈 明]