能源動(dòng)力類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革探析

郭嬙　黃先北　仇寶云　李小川

[摘 要]面向新工科建設(shè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合能源動(dòng)力類專業(yè)特點(diǎn)，針對(duì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)中存在的問題，分析工科教師和學(xué)生所面臨的新的發(fā)展要求。提出組建新老結(jié)合的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)化教師工程背景，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)的觀點(diǎn);將導(dǎo)師角色貫穿本科教學(xué)過程，落實(shí)以學(xué)生為中心的教育理念;加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程考核與管理，強(qiáng)化工科畢業(yè)生的工程素養(yǎng)，形成新工科時(shí)代背景下的教學(xué)模式，全面提升工科教師與工科學(xué)生的綜合能力。

[關(guān)鍵詞]新工科;畢業(yè)設(shè)計(jì);能源動(dòng)力;教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642.477 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2019）07-0065-03

在新工科建設(shè)的時(shí)代背景下，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才，人才培養(yǎng)的模式也需要與時(shí)俱進(jìn)。繼“復(fù)旦共識(shí)”[1]達(dá)成以來，人才培養(yǎng)新模式的研究和實(shí)踐已著力開展。面對(duì)人才培養(yǎng)的主體對(duì)象，以學(xué)習(xí)者為中心的教育模式亟須確立。正如新工科建設(shè)的行動(dòng)路線（“天大行動(dòng)”）[2]所指出的那樣：落實(shí)以學(xué)生為中心的理念，加大學(xué)生選擇空間，增強(qiáng)師生互動(dòng)，改革教學(xué)方法和考核方式。進(jìn)而，新工科建設(shè)指南（“北京指南”）[3]對(duì)教師提出了新的要求：強(qiáng)化教師工程背景，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)的高水平專業(yè)教師。由此可見，在新工科建設(shè)形勢(shì)下，開拓工程教育改革的新路徑，對(duì)工科教師和工科學(xué)生均提出了新的時(shí)代發(fā)展要求。

一、能源動(dòng)力類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)現(xiàn)狀及分析

2012年，教育部高校本科專業(yè)目錄中已將熱能與動(dòng)力工程調(diào)整為能源與動(dòng)力工程。能源動(dòng)力類專業(yè)的培養(yǎng)方案主要包括學(xué)習(xí)多種能源的利用與轉(zhuǎn)換方式，掌握多種動(dòng)力設(shè)備以及電氣自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)理論，接受現(xiàn)代能源動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作為一項(xiàng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)生對(duì)本科學(xué)習(xí)工作的總結(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的重要階段。但是在現(xiàn)實(shí)中，畢業(yè)設(shè)計(jì)常出現(xiàn)以下問題。

（一）畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的盲目性

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目普遍由指導(dǎo)教師擬定，學(xué)生不了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，缺乏對(duì)自己能力的合理評(píng)估，選題環(huán)節(jié)通常僅憑個(gè)人興趣完成，甚至將選題當(dāng)作選教師，導(dǎo)致選題過程存在極大的盲目性。當(dāng)同一題目選擇的人數(shù)相對(duì)集中時(shí)，教師多以學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)進(jìn)行反向選擇，難以充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，不能針對(duì)學(xué)生的就業(yè)及發(fā)展方向進(jìn)行因材施教，這進(jìn)一步限制了選題的自由性。

（二）畢業(yè)設(shè)計(jì)形式的局限性

能源動(dòng)力類專業(yè)涉及大量流動(dòng)與傳熱方面的科學(xué)問題，受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置、運(yùn)行安全、實(shí)施周期等因素的制約，學(xué)生親自執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難以全面開展[4]。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬技術(shù)成為畢業(yè)設(shè)計(jì)中的有效工具，但這也引發(fā)了一系列的問題。其一，學(xué)生的軟件實(shí)用技能相對(duì)缺乏，面對(duì)陌生的學(xué)習(xí)工具，從入門到熟悉的較長(zhǎng)周期使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的熱情和興趣。其二，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)成品的合理性以及數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的精確度依賴于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但受實(shí)驗(yàn)條件所限，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作缺乏有效的實(shí)驗(yàn)參照，畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的實(shí)用性難以提升。其三，借助計(jì)算機(jī)完成的電子資料的傳播性較強(qiáng)，對(duì)于內(nèi)容相近或流程相似的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，監(jiān)管和審查力度不足會(huì)導(dǎo)致抄襲、拷貝等不良后果。

（三）畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的突擊性

常規(guī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在本科學(xué)習(xí)的最后一個(gè)學(xué)期，這個(gè)時(shí)期也是學(xué)生找工作、考研沖刺等的關(guān)鍵階段，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)學(xué)生投入畢業(yè)設(shè)計(jì)的有效時(shí)間相對(duì)有限。一方面，文獻(xiàn)檢索、軟件學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等前期環(huán)節(jié)，要求學(xué)生自主查閱資料并拓展課外內(nèi)容，這個(gè)過程難以在短期內(nèi)體現(xiàn)為具體的成果，學(xué)生自學(xué)困難時(shí)容易選擇放棄或擱置，從而耽誤大量的時(shí)間。另一方面，教師由于忙于科研工作而放松了對(duì)學(xué)生的管理，當(dāng)教師的引導(dǎo)和監(jiān)督力度不夠時(shí)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生完成畢業(yè)任務(wù)的難度大幅提升。若選題基于現(xiàn)實(shí)工程問題，畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度還會(huì)受到工程進(jìn)展的牽制，從而影響畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成進(jìn)度。

（四）畢業(yè)能力培養(yǎng)的片面性

畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科教學(xué)中的綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的綜合知識(shí)應(yīng)用能力、解決復(fù)雜問題的實(shí)踐能力、溝通表達(dá)及思維能力等綜合素質(zhì)為培養(yǎng)目標(biāo)，但在實(shí)際教學(xué)過程中受到多方面因素的影響，培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)片面性。

首先，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正，認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)總會(huì)通過，存在“等”“靠”“混”的心理，從而影響畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量和自身能力的培養(yǎng)進(jìn)度。其次，教師和學(xué)生更多是關(guān)注畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終成品及論文成果，容易忽略設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)范性、論文圖表清晰度等細(xì)節(jié)問題，由此導(dǎo)致人才培養(yǎng)中嚴(yán)謹(jǐn)能力的欠缺。最后，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)開放的實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生正確認(rèn)識(shí)到自主學(xué)習(xí)的必要性，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)舉一反三，并能充分展示自己的畢業(yè)成果。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自我探索、表達(dá)交流等能力，在畢業(yè)能力培養(yǎng)中常被忽視，多數(shù)教師將其歸結(jié)于學(xué)生個(gè)人，但實(shí)際上，教師的良好指引和點(diǎn)撥對(duì)學(xué)生畢業(yè)能力的提升具有關(guān)鍵作用。

二、能源動(dòng)力類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革方法探析

面對(duì)新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。2017年，教育部能源動(dòng)力類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)啟動(dòng)了“2017-2018年高等學(xué)校能源動(dòng)力類新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目”立項(xiàng)申報(bào)工作，進(jìn)一步推動(dòng)了能源動(dòng)力類工程教育的改革創(chuàng)新。針對(duì)能源動(dòng)力類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)目前存在的問題，筆者試從以下方面進(jìn)行教學(xué)改革，以提升能源與動(dòng)力工程專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

（一）指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)的探索與實(shí)踐

由于大多數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)是以指導(dǎo)教師命題的形式出現(xiàn)，題目類型與教師的專業(yè)背景及研究領(lǐng)域緊密相關(guān)。工程經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，設(shè)計(jì)的題目多以實(shí)際工程問題為依托;以科研項(xiàng)目為主要任務(wù)的教師，設(shè)計(jì)的題目多以技術(shù)探索為目標(biāo);擅長(zhǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的專任教師，設(shè)計(jì)的題目多圍繞科學(xué)實(shí)驗(yàn)展開。通過組建教師團(tuán)隊(duì)，融合不同教師在工程背景、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)方法等方面的優(yōu)勢(shì)，形成教師梯隊(duì)，共同確立畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，從而突破學(xué)生畢業(yè)選題即為選擇教師的局限性。特別對(duì)于新任教的青年教師來說，通過與教齡較長(zhǎng)的老教師組隊(duì)，既可以發(fā)揮青年教師在現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用、外文資料匯集等方面的優(yōu)勢(shì)，又能將豐富的教學(xué)和工程經(jīng)驗(yàn)融入畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程中。這不僅有助于提升學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量和實(shí)用價(jià)值，也是在新工科時(shí)代背景下加強(qiáng)青年教師工程實(shí)踐能力的重要途徑。目前，眾多高校已對(duì)青年教師實(shí)行了導(dǎo)師制[5]的培養(yǎng)模式，加快提升青年教師的思想政治素質(zhì)。本學(xué)院通過踐行青年教師導(dǎo)師制的培養(yǎng)方案，促成了教師團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，顯著提升了青年教師的業(yè)務(wù)水平。

（二）本科生導(dǎo)師制的探索與實(shí)踐

導(dǎo)師制是研究生培養(yǎng)過程中的主要教育模式，近年來也在本科生教育階段進(jìn)行實(shí)踐與發(fā)展。本科生導(dǎo)師制通常采用“一對(duì)多”的指導(dǎo)方式，通過一定程序并進(jìn)行雙向選擇后完成導(dǎo)師與學(xué)生的匹配。有些高校采用四年導(dǎo)師制，從本科新生開始，以幫助新生快速適應(yīng)大學(xué)生活，引導(dǎo)學(xué)生明確專業(yè)方向[6]。為了提高本科畢業(yè)設(shè)計(jì)完成質(zhì)量和本科畢業(yè)能力培養(yǎng)質(zhì)量，本科生導(dǎo)師制可以從學(xué)生開始接觸專業(yè)課程后重點(diǎn)開展，結(jié)合專業(yè)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)展以及相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)導(dǎo)師的有效指導(dǎo)作用。導(dǎo)師制的實(shí)施將學(xué)生培養(yǎng)責(zé)任到人，便于針對(duì)學(xué)生的個(gè)性差異進(jìn)行因材施教。一方面，這有利于學(xué)生提早了解專業(yè)背景和個(gè)人興趣及發(fā)展方向，便于學(xué)生針對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)提出自己的想法，改善傳統(tǒng)的教師出題、學(xué)生選題的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，為學(xué)生提供更自由的創(chuàng)新發(fā)展空間。另一方面，這有利于導(dǎo)師盡早發(fā)現(xiàn)學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備及能力培養(yǎng)方面的欠缺，反饋至教育教學(xué)環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。在本科生導(dǎo)師制的實(shí)施過程中，還可以發(fā)揮研究生對(duì)本科生的引導(dǎo)作用，構(gòu)建“本研互融”[7]的教學(xué)模式，將導(dǎo)師制貫穿于本科生的各個(gè)年級(jí)，發(fā)揮高年級(jí)學(xué)生對(duì)低年級(jí)學(xué)生的帶動(dòng)作用，促進(jìn)學(xué)生團(tuán)體之間的相互學(xué)習(xí)與交流。

（三）增強(qiáng)過程考核的探索與實(shí)踐

通常的畢業(yè)設(shè)計(jì)考核以論文評(píng)審和答辯為核心環(huán)節(jié)，忽略了對(duì)過程的監(jiān)管和評(píng)定，造成學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)前松后緊、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)突擊完成、畢業(yè)設(shè)計(jì)無時(shí)間改進(jìn)等不良后果。教學(xué)考核既是對(duì)教師“教”的評(píng)價(jià)，又是對(duì)學(xué)生“學(xué)”的檢驗(yàn)。因此，增強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程考核，這對(duì)教師和學(xué)生都提出了新的要求。首先，指導(dǎo)教師要完善畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)規(guī)劃，明確學(xué)生在不同階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容和完成目標(biāo)，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生合理安排時(shí)間。針對(duì)能源動(dòng)力類專業(yè)所依賴的多種計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)軟件，通過課程設(shè)計(jì)、課外學(xué)習(xí)等方式融入本科生的日常教學(xué)計(jì)劃中，為畢業(yè)設(shè)計(jì)的有效完成預(yù)留出充裕的時(shí)間。其次，建立畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程的考核評(píng)價(jià)體系，確保開題、中期檢查等過程環(huán)節(jié)的考核成績(jī)?cè)谧罱K成績(jī)中所占的比例[8]。開題環(huán)節(jié)注重考查學(xué)生搜集文獻(xiàn)、查閱資料的進(jìn)展，并以開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文文獻(xiàn)翻譯等文件作為定量考核內(nèi)容;中期檢查關(guān)注學(xué)生在課題研究中遇到的困難和新的進(jìn)展，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生解決問題并發(fā)掘創(chuàng)新突破領(lǐng)域，采用口頭報(bào)告的形式，增強(qiáng)學(xué)生間的互動(dòng)學(xué)習(xí)與督促，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。對(duì)于過程考核不合格者，采用二次開題和再次檢查等形式強(qiáng)化管理。最后，除了嚴(yán)格把控畢業(yè)論文和最終答辯的質(zhì)量以外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成后的階段，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)指導(dǎo)教師的評(píng)價(jià)，促使畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)考核進(jìn)入良性循環(huán)狀態(tài)。

（四）綜合能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

符合新時(shí)代社會(huì)和科技發(fā)展需求的工程專業(yè)技術(shù)人才，不僅需要夯實(shí)理論基礎(chǔ)，更要具備較強(qiáng)的技術(shù)運(yùn)用、系統(tǒng)分析、實(shí)踐創(chuàng)新等綜合能力。針對(duì)目前能源動(dòng)力類本科生畢業(yè)能力培養(yǎng)方面存在的不足，教學(xué)改革需要在本科階段貫穿始終。

其一，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。除了常規(guī)的專業(yè)課程和專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)以外，應(yīng)增設(shè)專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)。輔導(dǎo)形式不限于班級(jí)教學(xué)，針對(duì)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的興趣，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行專業(yè)軟件的創(chuàng)新實(shí)踐。以三維建模軟件為例，通過開展個(gè)性標(biāo)志設(shè)計(jì)比賽，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，讓學(xué)生熟悉專業(yè)軟件的操作過程，為培養(yǎng)新時(shí)代工程技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)。目前，本學(xué)院已由青年教師牽頭，在本科新生班中組建工科專業(yè)軟件興趣小組，在拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力方面取得了初步成效。

其二，注重工程技術(shù)人才的綜合素質(zhì)培養(yǎng)。新工科背景下的工程技術(shù)人才需具備知識(shí)、能力、品德方面的綜合素質(zhì)，教師在教學(xué)過程中要注重理念引領(lǐng)，強(qiáng)化工科學(xué)生的家國(guó)情懷、國(guó)際視野、法治意識(shí)、生態(tài)意識(shí)和工程倫理意識(shí)等。以工程倫理意識(shí)培養(yǎng)為例，目前相關(guān)課程僅在部分高校開設(shè)，仍需加大工程倫理教育的宣傳力度。在畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)階段強(qiáng)化工科學(xué)生對(duì)工程倫理的認(rèn)知，加強(qiáng)畢業(yè)生從業(yè)后的社會(huì)責(zé)任。

其三，推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革。加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的迫切需要，也是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。通過開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程，推廣翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、微課等創(chuàng)新教育形式，揚(yáng)州大學(xué)“混合式”教學(xué)改革實(shí)踐成果已被作為主要案例編入聯(lián)合國(guó)教科文組織編印的《混合學(xué)習(xí)白皮書》。本學(xué)院電氣工程系的教師在“混合式”教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了深度融合探索，促進(jìn)了師生申報(bào)創(chuàng)新課題研究的積極性[9-10]。針對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要結(jié)合地方企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，將新能源、新動(dòng)力、新產(chǎn)業(yè)背景融入畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題中，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。

三、結(jié)語

文章結(jié)合揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)現(xiàn)狀，分析了本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)過程中存在的問題。結(jié)合新工科建設(shè)的時(shí)代背景，我們認(rèn)識(shí)到要增強(qiáng)工科學(xué)生的行業(yè)背景知識(shí)和工程實(shí)踐能力，需要從畢業(yè)設(shè)計(jì)此項(xiàng)重要的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中進(jìn)行教學(xué)改革。具體而言，首先要通過團(tuán)隊(duì)建設(shè)強(qiáng)化教師的工程背景;其次，通過實(shí)施本科生導(dǎo)師制和過程考核加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的管理，改進(jìn)對(duì)本科生課程和實(shí)踐的教學(xué)模式，落實(shí)以學(xué)生為中心的新工科建設(shè)理念;最后，將新能源、新動(dòng)力等創(chuàng)新發(fā)展研究貫穿本科教學(xué)始終，培養(yǎng)能源動(dòng)力類畢業(yè)生成為能勝任能源動(dòng)力行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型和技術(shù)技能型人才。以上教學(xué)改革方案還需要通過今后的教學(xué)實(shí)踐做進(jìn)一步的完善和提升。

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[責(zé)任編輯：陳 明]