工科专业协同毕业设计模式研究

李自胜　肖晓萍

［摘 要］文章针对现有本科毕业设计模式存在的问题，结合工程教育专业认证和教学质量国家标准，分析了毕业设计的重要性，在现有关于毕业设计改革研究的基础上，总结了本科毕业设计的发展方向。文章以提升复杂工程问题解决能力为目标，讨论了协同毕业设计管理模式，构建了协同毕业设计管理流程，探讨了协同毕业设计过程管理的内容，提出了协同毕业设计评价要素，建立了一套完善的协同毕业设计管理机制，实现了协同毕业设计全过程管理，保障了毕业设计质量，提升了学生解决复杂工程问题的能力。

［关键词］工科专业；本科毕业设计；协同模式；复杂工程问题；管理流程

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）16-0144-05

《工程教育认证标准》[1]（以下简称《标准》）在十二条毕业要求中，九次提到“复杂工程问题”，在课程体系部分也强调解决“复杂工程问题”能力。《标准》在关于培养目标设定、持续改进、课程体系、师资队伍等方面的表述上多次用了“工程实践”“工程设计”等字样，并对行业或企业专家参与工程设计做了明确要求，其目的是培养符合社会发展需求的人才。

毕业设计是本科生培养中重要的综合实践教学环节，也是培养学生解决复杂工程问题能力的重要途径。传统毕业设计模式主要由指导教师给出设计题目，学生选题后直接在教师指导下完成毕业设计，该模式已出现如下弊端：（1）工程实际问题契合度低，部分学校，尤其是地方本科院校，毕业设计题目陈旧或者工程设计流于形式，與企业的实际工程偏差较大；（2）知识交叉融合力度低，毕业设计独立开展，各专业、学科之间缺少协作，鲜有能完成一个整体的工程项目，学生系统工程思想得不到训练；（3）教师工程经验缺乏，部分教师缺少企业工作经历，缺乏工程实战经验，设计任务理论计算或仿真内容偏多，而用人单位需要毕业生具有一定的工程实践基础；（4）监督答疑强度不足，生师比偏大，尤其是地方本科院校，部分专业1名教师需要指导10名及以上的学生做本科毕业设计，难以与学生及时沟通交流，反馈环节薄弱；（5）思维与能力培养不足，毕业设计与实践环节交织，毕业设计和毕业实习在同一阶段进行，部分学生可能因同时面临就业、考研复试、顶岗实习等，而使投入毕业设计的时间和精力有限，对毕业设计的专注度不够，指导教师只能按流程节点被动督促，不能面授分析问题和解决问题的方法，导致无法系统地对学生进行综合能力培养。

有关研究表明，学校对毕业设计的重视程度和学生对毕业设计重要性的认可程度都很高[2-3]。《本科教学质量国家标准》对毕业设计做了专门要求，规定毕业设计选题要与专业的实际工程问题紧密结合，要使学生的工程素质和协同创新精神得到锻炼、学生所学专业知识得到综合运用[4]。指导教师的具体指导与反馈举措对提升毕业设计质量具有正向影响[5]，指导教师若能激发学生内在动机、纠正学生论文写作规划失序错误、弥补同学借鉴互助缺位的不足，就能促进毕业论文质量提升[6]。由此可见，毕业设计需要多方协作、共同努力，才能保证质量。

一、毕业设计改革研究现状

（一）质量保障机制研究

可从指导教师、学生、标准、制度等维度设置约束条件，以提高毕业设计质量。张宁生等[7]借鉴ISO9000系列标准中的质量管理思想，建立了毕业设计质量管理与质量保证体系。陈客松等[8]将毕业设计过程划分为12个阶段，通过设定基本目标、扩展目标及毕业设计修改提交各过程要素，提高毕业设计质量。

（二）管理机制研究

流程化跟踪管理[9]：毕业设计管理人员对毕业设计进行分阶段管理，并实行进程监控，保证毕业设计顺利进行。过程控制管理[10]：要求学生、指导教师、教学管理、思政教师从四个角度全面介入，保证工科毕业设计高质量完成。线上管理[11]：采用线上指导形式、全程信息化管理方式，精准掌握毕业生和指导教师的动态，保证毕业设计完成效果。三位一体管理[12]：由学生、指导教师和教学管理部门三方参与教学环节，三者共同组成了一个完整体系，并明确角色责任、优化流程，以保证新工科专业毕业设计质量。项目管理[13]：基于ABET认证理念，多人完成为期一年的团队项目，运用项目管理方法，提升毕业设计质量与团队协作能力。

（三）毕业设计模式研究

产学合作模式[14-15]：通过岗位培训、完成工程项目或开发工业产品等途径实现校企合作，解决企业工程实际问题，提升学生专业实践能力。教师合作模式[16]：通过构建多层次团队指导体系，实现多对多指导。或聘请国外教师做指导教师[17]，根据教师专长明确分工，确保毕业设计有序开展。校际联合模式[18]：瞄准行业协会发布的公开题目，联合多个学校共同参与，协同解决复杂工程问题。专业联合模式是校内多个专业协作共同完成一个毕业设计项目，如多学科交叉的交通类专业[19]、新工科智能建造专业[20]等的协作。

现有毕业设计模式研究主要针对单一具体模式进行实践，虽取得了一些成效，但大都未对毕业设计模式进行系统研究与实践。本科毕业设计综合培养学生工程知识运用、问题分析、方案策划、现代工具使用、工程伦理、职业规范、团队协作、项目管理及终身学习等方面的能力，涉及选题、开题、中期检查、答辩等多个流程，参与方包括学生、教师、教学管理部门、企业、学校等多个角色，因而本科毕业设计模式改革是一个系统工程。毕业设计质量提高是主旨，复杂工程问题解决能力提升是主体，工程教育认证是主题，过程管理是主线。从现有关于毕业设计的研究可看出，毕业设计将以工程教育认证为抓手，以提升质量和复杂工程问题解决能力为目标，基于多元化考核方式，向多种联合形式的协同毕业设计模式方向发展。本文将对协同毕业设计模式的管理机制、管理流程、过程管理及评价体系等方面进行探讨，为人才培养模式改革提供新思路。

二、协同毕业设计模式的构建

广义上，协同毕业设计是多方共同参与完成的本科毕业设计模式，而传统毕业设计模式的参与方包括学生、指导教师、教学管理部门等角色，也是由多方共同完成，仍可称为协同毕业设计。狭义上，协同毕业设计是多个单位共同参与完成一项解决复杂工程问题的本科毕业设计模式。与局限于同校同专业的传统毕业设计模式不同，狭义上的协同毕业设计参与方可以是其他高校、企事业单位或校内其他部门。该模式的任务源于多学科、大工作量的工程问题，与社会分工合作模式一致，顺应了社会发展，将是未来毕业设计一种重要的模式，本文所讨论的模式指狭义协同毕业设计模式。

（一）协同毕业设计管理机制的建立

参与校际协同毕业设计的指导教师和学生来自不同学校，学科专业协同毕业设计指导教师和学生来自校内不同专业，校企协同毕业设计指导教师同时来自企业和学校，不同学校、不同专业及不同类型的题目有相应的工作量要求，因此协同毕业设计管理机制应由选题管理团队组建、任务分解、指导方案确立、过程管理、考核评价及持续改进等环节构成，以下论述其中三个环节。

1.选题管理。校际协同毕业设计选题来源于各行业联盟的开放题目，如机械行业卓工教育联盟、北方规划教育联盟等。指导教师需针对设计任务做出评估，根据设计工作量和设计周期，确定完成设计任务所需的学生数量；根据技术难度，预估学生专业能力，选择能力范围内的设计任务；根据设计所需实验环境，选择现有实验条件能支撑的设计内容。校企合作题目由企业工程师或专家根据工程实际，列出工程需求，校内导师理解需求内涵，与企业导师共同商定设计内容，确定关键任务，剔除不符合毕业设计课程大纲的内容。学科交叉和专业交叉题目可从教师科研项目中分解出来，或从实习实践活动中整合出来。

在初步确定设计任务和内容的基础上，要核查设计内容与《标准》的契合度，核实设计内容所涉及知识体系与《专业培养方案》中课程体系的顺应性，检查设计任务是否符合《毕业设计课程教学大纲》规定的工作量要求；可结合毕业设计指导经验，考虑本校学生能力情况，对设计内容做适当补充和拓展，以保证题目有一定的技术深度和知识广度，同时体现多学科之间交叉融合的特点，最后形成毕业设计任务书。

2.团队组建。校际协同毕业设计团队指导教师经过沟通，从行业联盟公开的题目中选择合适的主题，然后进行任务分解，确定子任务内容，梳理子任务的技术需求，随后各校确定参与的学生人选，形成跨校毕业设计团队，共同完成公开题目的设计任务。学科专业交叉协同毕业设计团队由从事教学工作或做与设计题目相关研究的指导教师和具有科研兴趣的学生组建而成。校企协同毕业设计团队成员主要是校内指导教師、毕业设计学生和企业工程技术人员。

3.指导方案确立。根据已确定的团队成员，参考参与者所在学校、所在专业的培养方案，分析学生知识体系中的共同点，正确认识协同毕业设计题目所需知识体系的差异性，充分考虑各学生之间的知识互补性，协调课题小组成员间的关系，合理划分研究小组，最后确定研究内容和设计方向。在所属学校的毕业设计相关规定基础上，根据协同毕业设计的需要，完善毕业设计各阶段的管理制度、各专业细化考核办法，制订一套注重培养学生解决复杂工程问题能力的毕业设计指导方案。

（二）协同毕业设计管理流程确立

完善的毕业设计管理流程是推进毕业设计管理工作、提高毕业设计质量的保障，也是对毕业设计指导教师、企业技术人员和学生等的有效约束，对毕业设计过程管理和质量监控起到重要作用。对不同类型题目，学生完成任务的时间节点可能不同，因此需在选题、开题、中期检查、毕业答辩等已有环节基础上，增加任务进度计划和课程学习计划，细化时间节点，定期检查，确保毕业设计协同推进。如增加促进学科专业交叉讨论流程，使问题更清晰化；增加线上讨论流程，使校际协作团队在沟通中了解相互的技术需求，锻炼毕业设计参与学生在本行业领域的表达沟通能力，做到相互学习、取长补短，同时培养学生的终身学习能力。协同毕业设计管理流程如图1所示。

（三）协同毕业设计过程管理

协同毕业设计的过程管理非常重要，需要制订好任务计划。为了让毕业设计团队尽可能融合交流，要求每个环节的任务完成按进度推进，成员之间不断地沟通，对方案进行修改、完善。任何一个环节的问题都会影响整个团队设计的进展，因此任务完成进度是过程管理的重点。毕业设计团队应制定定期检查和质量监控的措施，还可根据需要，开展毕业设计所涉及学科知识的专题培训，引导学生确定研究模块，掌握交流、汇报的方式方法等。毕业设计全过程实行指导教师负责制，指导教师实行全程调控，规定汇报周期、汇报内容和汇报方式。

（四）协同毕业设计评价体系构建

传统的开题、中期检查和毕业答辩等过程评价环节，不足以全面评价学生的毕业设计全过程，尤其是不能体现学生解决复杂工程问题的能力、对新知识的自学能力、团队协作能力与创新能力等。因此，协同毕业设计评价应采用能力评价和素养评价两种方式。

能力评价主要是对学生在整个毕业设计各个环节体现出的能力进行评价。在开题答辩、中期检查、毕业答辩等环节，以评分方式定量评价，主要评价学生的工程知识应用能力、问题分析能力、设计/开发解决方案能力和研究能力。跨学科跨专业的新知识学习情况、完成设计任务所需工具的掌握情况、项目的阶段进展汇报环节等采用定性方式进行评价，主要关注终身学习能力、使用现代工具能力、沟通能力、项目管理能力等。

素养评价的指标点包括解决方案对社会的影响、解决方案对环境社会的影响、职业道德和规范的理解和遵守情况、多学科团队背景下的角色定位与写作情况。协同毕业设计评价要素如表1所示。

三、讨论与建议

笔者所在的过程装备与控制工程专业属于机械大类，是典型的学科交叉专业，涉及机械工程、控制科学与工程、动力工程及工程热物理等学科。本专业每年的毕业设计题目包括压力容器、化工设备、机械结构设计、流体分析、流程工业控制、机电系统、仪器仪表控制、无损检测技术等类别。通过多年的探索与实践，本专业协同毕业设计模式得到了协同学校、毕业生和用人单位的高度评价，但也需要正视存在的问题，为此提出以下建议。

（一）要全面评估题目的任务和要求

公开题目或企业实际工程问题，从原理角度看似乎难度不大，但通常会有潜在的困难，指导教师对此要全面消化，对关键技术问题要有可行的解决方案。另外，公开题目或企业实际工程问题需要实验仪器设备和匹配的研究或实验条件的支撑，否则毕业设计无法推进或无法完成。

（二）要全面考察学生

考研学生投入毕业设计的时间、精力不足，无法满足协同毕业设计要求，不建议参与协同毕业设计。课程考试分数高，却对设计开发工具不熟练的学生，对解决工程问题来说是一个痛点，也不建议参与协同毕业设计。已签约、不考研、不考公的学生是参与协同毕业设计的最佳候选人。

（三）要控制工程知识跨度

为完成协同毕业设计内容而自学或补修的课程数量要控制，建议一门，不超过两门。工程知识跨度太大，学而不精的学生将无法快速、高质量地完成设计任务，不具备先修课程基础的学生应放弃选题。

（四）要确定校企题目来源

鼓励并动员已签约学生到校外做毕业设计，题目来源于签约企业。毕业设计由企业导师和校内导师共同拟题、共同指导。该模式可培养学生解决复杂工程问题的能力，让学生分担企业工作，尽早熟悉企业单位的业务和文化，缩短入职的实习期。从企业效益角度考虑，不建议承担非签约企业的毕业设计题目。

（五）要严格执行过程管理

在学生具备工程知识体系的情况下，过程管理决定了协同毕业设计质量。选题开始就要给出明确的任务、完善的管理流程和时间节点，学生可尽早明确每个时间段需要完成的任务、需要学习的工程知识或工具技术，以便对毕业设计时间和进度进行规划，并提前准备好相关材料。

四、结语

本文针对校际联合、校企联合、专业联合等多元毕业设计合作模式，探索并提出一套协同毕业设计管理模式，以解决毕业设计选题单一、脱离工程实际等问题。课题组针对毕业设计类别的差异性，在通用管理流程基础上，参照产品研发计划，细化任务时间节点，制订了协同毕业设计管理流程，细化了管理过程，强化了过程监督，提升了学生解决复杂工程问题的能力。同时，基于协同毕业设计管理流程，课题组提出了多元化评价体系，对评价指标进行分解，实现了毕业设计过程和成果的科学评价，以利于达成度分析和持续改进。课题组还搭建了协同毕业设计模式框架，各专业可根据实际情况，制订协同毕业设计实施方案，从而推动工程教育内涵式发展，培养与社会需求接轨的专业人才。

［ 参 考 文 献 ］

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［责任编辑：钟 岚］