基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)體系研究與實踐

涂光亞　易壯鵬　劉小燕

摘要：為提高工科本科教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與畢業(yè)設(shè)計課程相結(jié)合，從畢業(yè)設(shè)計選題、工程實踐能力、教學(xué)組織、過程管理和畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價體系等方面對畢業(yè)設(shè)計進行了教學(xué)改革，構(gòu)建了基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)體系。教學(xué)實踐證明，采用該教學(xué)體系能明顯提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和學(xué)生的創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)的拔尖人才提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；畢業(yè)設(shè)計；教學(xué)體系

中圖分類號：G642.477 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2014）04-0145-04

深入實施科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家，是我國“十二五”規(guī)劃的重要內(nèi)容之一[1]。要建設(shè)創(chuàng)新型國家，首先就要培養(yǎng)大批創(chuàng)新型人才。在土木工程專業(yè)領(lǐng)域，創(chuàng)新型人才的需求日益增加，一方面是我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，另一方面也是我國土木工程專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。創(chuàng)新能力需在長期的專業(yè)實踐中逐步形成，對于將來要從事土木工程設(shè)計、施工、管理等工作的本科生而言，及早接受創(chuàng)新能力培養(yǎng)對將來創(chuàng)新能力的形成大有裨益，也是工科本科教育的培養(yǎng)目標之一。

畢業(yè)設(shè)計是本科教育環(huán)節(jié)中最具特色和非常重要的一門課程。該課程知識內(nèi)容豐富，教學(xué)環(huán)節(jié)多，歷時較長，對學(xué)生能力的要求相對較高。對于土木工程專業(yè)橋梁工程方向的本科生來說，畢業(yè)設(shè)計將涉及理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和橋梁工程等多門學(xué)科的知識；教學(xué)環(huán)節(jié)包括選題、方案比選、英文翻譯、結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)驗算、施工圖繪制、計算書整理等各個階段，每個階段的學(xué)習(xí)方法和對學(xué)生能力的要求都不太一樣。由于畢業(yè)設(shè)計課程本身的專業(yè)性和對學(xué)生能力的要求，只要學(xué)生按照畢業(yè)設(shè)計各階段的目標要求保質(zhì)保量地完成畢業(yè)設(shè)計的工作內(nèi)容，則可提高本科生的工程意識和創(chuàng)新意識，提高科研實踐能力，同時培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新的思維品質(zhì)和認真的工作作風(fēng)。

然而，目前由于種種原因，畢業(yè)設(shè)計并沒有達到以上預(yù)期效果[2-4]。主要表現(xiàn)在：學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計后對相關(guān)的理論知識還是不理解，照搬模板，只知其然，不知其所以然，在答辯時最基本的專業(yè)問題都回答不上來；綜合運用知識的能力不夠，遇到實際問題不能獨立思考分析和解決，同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴重，缺乏創(chuàng)新性的設(shè)計解決方案。因此，文章將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，以提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目的，對畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)模式進行改革。

一、畢業(yè)設(shè)計選題與科研項目結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣和主觀能動性

畢業(yè)設(shè)計的題目及所包含的內(nèi)容是保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的前提，是對學(xué)生進行創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)[5]。一個好的選題應(yīng)該是難易適中，同時與學(xué)生的專業(yè)興趣相結(jié)合的。這就要求指導(dǎo)教師出題時既要涵蓋常規(guī)專業(yè)內(nèi)容，同時又要具有一定的專業(yè)特色，能激發(fā)學(xué)生的興趣。為達此目的，將本科生畢業(yè)設(shè)計選題與指導(dǎo)教師的科研項目結(jié)合是不錯的選擇。

土建學(xué)院橋梁工程系的指導(dǎo)教師大多承擔了與工程實踐結(jié)合非常緊密的橫向課題，包括施工控制、檢測加固、計算分析等各方面。近幾年，橋梁工程系橫向課題年均進校經(jīng)費已達到上千萬元，指導(dǎo)教師有著豐富的課題資源供本科生進行選擇，具備將畢業(yè)設(shè)計選題與科研項目結(jié)合的客觀條件。

同時在本科階段也有一部分學(xué)生有接受科研訓(xùn)練、鍛煉創(chuàng)新能力的強烈的主觀愿望。對這部分有興趣、基礎(chǔ)好的學(xué)生，將他們的畢業(yè)設(shè)計與指導(dǎo)教師的科研項目相結(jié)合能夠滿足他們追求新知識，提高自己專業(yè)能力和創(chuàng)新能力的要求。

將科研項目與畢業(yè)設(shè)計選題相結(jié)合，雖然畢業(yè)設(shè)計的主體內(nèi)容與常規(guī)選題差別并不大，所提交的成果在形式上也還是施工圖和畢業(yè)設(shè)計計算書，但由于該課題是實實在在的“真題”，學(xué)生所面臨的“壓力”和對待選題的態(tài)度完全不同。這樣的選題使學(xué)生接觸到更真實的工程實際問題，將激發(fā)學(xué)生的興趣和斗志，使學(xué)生主動思考、鉆研并提出解決方案，解決之后能獲得更真實的喜悅感和成就感。學(xué)生的興趣和參與熱情，使創(chuàng)新能力培養(yǎng)事半功倍。

將科研項目與畢業(yè)設(shè)計選題相結(jié)合，學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計的同時也在幫助指導(dǎo)教師完成一部分科研任務(wù)，這樣就促使指導(dǎo)教師對學(xué)生的指導(dǎo)更加負責和盡心盡力，可以解決有些教師由于科研任務(wù)較多不愿意投入太多精力在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)上的問題。同時，因為畢業(yè)設(shè)計本身變成了科研項目的一部分，指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的把關(guān)也就是對自己科研項目質(zhì)量的把關(guān)，因此采取這樣的形式對提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量也會起到較好的促進作用。

當然，由于本科生畢竟沒有經(jīng)過系統(tǒng)和嚴格的科研訓(xùn)練，這樣的選題要及早開始。一般在第三學(xué)年的下學(xué)期即開始確定題目和要做這些題目的學(xué)生，并讓學(xué)生熟悉相應(yīng)的課題背景資料。在第四學(xué)年一開學(xué)，學(xué)生便可直接開始做畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容。另外在畢業(yè)設(shè)計題目中一定要有具體的創(chuàng)新性內(nèi)容，使學(xué)生找準目標，有的放矢，同時還要有后續(xù)的過程管理和精心指導(dǎo)等配套措施作保障，這樣才能充分保證畢業(yè)選題與科研項目的結(jié)合達到預(yù)期目的。

二、畢業(yè)設(shè)計與工程實踐結(jié)合，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

橋梁工程是一門實踐性非常強的學(xué)科，在橋梁工程培養(yǎng)方案中安排的實踐性課程主要是橋梁認識實習(xí)和橋梁生產(chǎn)實習(xí)。橋梁認識實習(xí)主要由學(xué)生利用暑假的時間自己去完成。橋梁生產(chǎn)實習(xí)雖有指導(dǎo)教師帶隊，但由于學(xué)生人數(shù)太多也很難真正深入橋梁建設(shè)的實踐，往往變成了參觀實習(xí)。因此，在畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生對橋梁的感性認識和實踐能力都還有所欠缺，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量不高，也制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮。在畢業(yè)設(shè)計階段，為進一步加強學(xué)生的工程實踐能力，激發(fā)創(chuàng)新設(shè)計，主要從以下三個方面進行改革。

（1）在畢業(yè)設(shè)計正式開始前進行兩周的畢業(yè)實習(xí)，即大四開學(xué)的1～2周為畢業(yè)實習(xí)，接下來的3～17周完成畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)實習(xí)的內(nèi)容包括資料查閱、熟悉圖紙、現(xiàn)場參觀三部分，內(nèi)容安排完全為畢業(yè)設(shè)計服務(wù)。畢業(yè)實習(xí)時所有指導(dǎo)教師均參與，首先，下發(fā)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)指導(dǎo)書，然后與學(xué)生討論橋型方案。經(jīng)充分溝通，最合適的橋型方案可基本確定，再根據(jù)初選方案對學(xué)生重新分組。例如，某小組的選題均是梁式橋（簡支梁、連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)），則指導(dǎo)教師主要安排學(xué)生針對梁式橋進行資料查閱，提供梁式橋的施工圖實例讓學(xué)生熟悉施工圖的表達方法和標注要素，帶學(xué)生去已建成的梁式橋現(xiàn)場對梁式橋的構(gòu)造、受力特點、設(shè)計要點進行講解。這樣有針對性的畢業(yè)實習(xí)能在短時間內(nèi)加強學(xué)生的工程實踐能力，為后續(xù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

（2）選派部分學(xué)生去建筑工地現(xiàn)場實習(xí)。選題和指導(dǎo)教師科研項目相結(jié)合的學(xué)生，可派去工地現(xiàn)場鍛煉一段時間，一邊做畢業(yè)設(shè)計，一邊參加工程實踐。這樣一方面可以幫助教師完成部分科研任務(wù)，另一方面對于學(xué)生而言是一個難得的機會。在工地現(xiàn)場學(xué)生會有明確的工作崗位、任務(wù)和職責，這與參觀實習(xí)有本質(zhì)區(qū)別，學(xué)生在工作中會接觸到一些實際的工程問題，有利于工程實踐能力提高。有些學(xué)生會因此而找到自己感興趣的研究方向，并在畢業(yè)設(shè)計中去實施，有的學(xué)生會在工程實踐中找到靈感，進而做出創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計。當然在工地現(xiàn)場的時間不能過長，通常以1個月左右為宜，并且要與學(xué)工部溝通取得支持，還要重點做好學(xué)生在工地的安全保障工作。

（3）組織一系列工程實踐專題講座。為鞏固理論基礎(chǔ)知識、開闊視野和加強工程實踐能力，學(xué)院針對畢業(yè)設(shè)計安排了一系列的專題講座，包括橋梁方案比選及各橋型方案特點，橋梁設(shè)計規(guī)范條文講解及應(yīng)用，MIDA、ANY、橋梁博士軟件在畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用，畢業(yè)設(shè)計步驟及如何做好畢業(yè)設(shè)計，橋梁畢業(yè)設(shè)計施工圖繪制規(guī)范等。這些講座有的由畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師主講，有的邀請在建大型橋梁設(shè)計、施工單位具有豐富實踐經(jīng)驗的技術(shù)、管理人員主講。通過這些講座使學(xué)生接觸到當前大型橋梁工程中的一些創(chuàng)新設(shè)計知識、施工新技術(shù)，開拓了學(xué)生視野，使學(xué)生在耳濡目染下逐步具備創(chuàng)新設(shè)計的能力。

三、畢業(yè)設(shè)計教學(xué)組織和科學(xué)嚴格的過程管理

（一）畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新小組

基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)組織形式是成立畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新小組，所有的教學(xué)工作都圍繞創(chuàng)新小組而展開[6-7]。具體的做法是：挑選6～8名學(xué)業(yè)優(yōu)秀又有興趣的學(xué)生成立畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新小組，相應(yīng)地挑選有豐富經(jīng)驗的指導(dǎo)教師成立創(chuàng)新指導(dǎo)小組，人數(shù)也為6～8人，由他們專門負責畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新內(nèi)容的指導(dǎo)。由于學(xué)生人數(shù)較少，在指導(dǎo)小組內(nèi)部基本可以實現(xiàn)一對一輔導(dǎo)，學(xué)生和教師能深入交流，更有條件培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性。這些學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計取得較好效果的同時，可以在整個學(xué)生中起到輻射作用，使廣大學(xué)生接受并自覺意識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性。另外，創(chuàng)新小組的教學(xué)是開放式的，也歡迎其他學(xué)生來旁聽和提問，只是他們沒有強制性的創(chuàng)新性內(nèi)容要求。這樣易形成創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的氛圍，有助于全體學(xué)生創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)，同時又避免了教師精力的分散。

（二）過程指導(dǎo)

整個畢業(yè)設(shè)計過程分為選題、方案比選、英文翻譯、結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)驗算、施工圖繪制、計算書整理等多個階段，不同階段指導(dǎo)教師指導(dǎo)的重點不同。在選題階段對參加畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新小組的學(xué)生，主要是將畢業(yè)設(shè)計選題與指導(dǎo)教師的科研項目結(jié)合起來，在題目內(nèi)容中明確創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容。方案比選階段是創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵階段，指導(dǎo)教師要結(jié)合專業(yè)要求激發(fā)學(xué)生的想象力，與學(xué)生進行廣泛深入的交流討論，使學(xué)生形成具有鮮明特色，具有一定難度同時又經(jīng)濟合理的橋型方案，為后續(xù)的創(chuàng)新設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)計算階段，指導(dǎo)教師重點對結(jié)構(gòu)計算原理和方法進行指導(dǎo)，結(jié)構(gòu)計算軟件的應(yīng)用則以學(xué)生自學(xué)為主。在施工圖繪制和計算書整理階段，指導(dǎo)教師重點對文檔的規(guī)范性進行指導(dǎo)。

在每個階段結(jié)束之后，學(xué)生要提交工作成果，由創(chuàng)新指導(dǎo)小組的教師對學(xué)生的工作成果進行講評，在畢業(yè)設(shè)計進行到一半時會組織中期答辯。講評和中期答辯均是開放式的，所有學(xué)生均可旁聽并與講評教師交流。在講評之后，根據(jù)教師的建議，學(xué)生對工作成果更新完善。對沒有完成階段成果的學(xué)生，指導(dǎo)教師可以勸其退出畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新小組。對其他沒有完成階段成果的學(xué)生，指導(dǎo)教師通過學(xué)院教務(wù)辦對其提出警告，并在畢業(yè)設(shè)計成績評定時進行降分處理。

（三）師生互動

為了搭建師生之間的交流平臺，保證指導(dǎo)時間，除每周2次不少于4小時在固定教室和固定時間的答疑外，創(chuàng)新指導(dǎo)小組的教師還設(shè)有專門的科研工作室。平時除了上課和出差，創(chuàng)新小組的指導(dǎo)教師均在工作室進行科研工作，學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計有任何問題，均可來工作室與指導(dǎo)教師進行交流。這樣的指導(dǎo)方式更加靈活，也更方便學(xué)生。通過這樣的組織方式和過程管理能有效地保證

師生在畢業(yè)設(shè)計上的投入，是提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和創(chuàng)新能力的有效途徑。

四、全面客觀的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價體系

畢業(yè)設(shè)計成果由多方面的內(nèi)容組成，包括英文翻譯、結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算、施工圖等，對其進行客觀全面的評價具有一定的復(fù)雜性，很難用單一的指標進行評價。以往的畢業(yè)設(shè)計往往由指導(dǎo)教師結(jié)合學(xué)生平時的表現(xiàn)進行定性評價，可操作性不強，在評價時難免有考慮不周的情況。而客觀、公正、中肯、全面的評價對激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性，維持學(xué)生對專業(yè)工作的熱情是至關(guān)重要的，同時對后續(xù)要做畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生也能起到很好的示范作用[8]。

（一）指標體系

為了通過評價體系激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性，我們針對不同的橋型為畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價制訂了不同的評價指標和詳細的各指標評分標準。整個指標體系由一級指標、二級指標和三級指標組成，其中創(chuàng)新性指標是一級指標，不同畢業(yè)設(shè)計選題的具體創(chuàng)新內(nèi)容通過二、三級指標體現(xiàn)。以連續(xù)梁橋的評價指標為例，共分為5個一級指標，10個二級指標和20個三級指標，最終分數(shù)是由三級指標的加權(quán)得分總和來確定的，總分為100分，每個三級指標均有詳細的評分標準。由于三級指標個數(shù)較多，并且有不同的權(quán)系數(shù)，具體的統(tǒng)分過程可以由計算機來完成。在每個橋型的二級指標和三級指標中既體現(xiàn)了常規(guī)的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，也體現(xiàn)了創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，常規(guī)畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容評價指標約占85分，創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容評價指標約占15分。根據(jù)以上評分體系，完成常規(guī)畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容可以得到“良”的成績，而在此基礎(chǔ)上完成了創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容則可以得到“優(yōu)”的成績。指導(dǎo)教師和評閱教師均采用該評價體系進行評分，答辯小組的評分則由學(xué)生答辯時的表現(xiàn)獲得，最終成績?yōu)橐陨先棾煽兊木C合得分。

（二）客觀評價

采用以上評價體系，教師在得到評分的同時，根據(jù)各三級指標的評分情況就可以有針對性地寫出具體評閱意見，避免了以往評閱意見套話、空話的情況。2011屆畢業(yè)設(shè)計的實踐證明，新的質(zhì)量評價體系可操作性更強，評價更加全面和客觀，更能激發(fā)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中的創(chuàng)新積極性。

五、結(jié)語

畢業(yè)設(shè)計是土木工程專業(yè)橋梁工程方向本科教學(xué)內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)，是對本科生所學(xué)知識的全面綜合，也是對即將走上工作崗位的本科生進行的最后一次檢閱。畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的好壞在一定程度上反映了本科生人才培養(yǎng)質(zhì)量的優(yōu)劣，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是本科生素質(zhì)教育的重要內(nèi)容和目標?；趧?chuàng)新能力培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)體系將專業(yè)教育與素質(zhì)教育相結(jié)合，從選題、教學(xué)組織、過程管理、加強工程實踐能力、質(zhì)量評價等各方面進行了改革，并在2011、2012兩屆本科生中進行了教學(xué)實踐。結(jié)果表明，采用該教學(xué)體系顯著提高了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和專業(yè)能力的高素質(zhì)拔尖人才提供了新的思路。

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（編輯 周 沫）