基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量提升方法探究*

孫棟 周知進(jìn)

(貴州理工學(xué)院,貴州貴陽 550003)

0 引言

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科人才培養(yǎng)方案的重要組成部分,是對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識(shí)與方法的全面檢驗(yàn),是集中訓(xùn)練學(xué)生的綜合實(shí)踐、科學(xué)研究和創(chuàng)新能力的必要教學(xué)環(huán)節(jié),也是本科高等教育與社會(huì)需求銜接的關(guān)鍵紐帶之一,對(duì)教育督導(dǎo)評(píng)估監(jiān)測(cè)具有重要意義。

教育部于2020年12月24日制定《本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))抽檢辦法(試行)》,重點(diǎn)對(duì)選題意義、寫作安排、邏輯構(gòu)建、專業(yè)能力以及學(xué)術(shù)規(guī)范等進(jìn)行考察。這是嚴(yán)把本科教育出口關(guān)的重要舉措,對(duì)促進(jìn)高校本科人才培養(yǎng)全環(huán)節(jié)提質(zhì)增效、切實(shí)加強(qiáng)學(xué)業(yè)管理具有重要意義。高校背負(fù)著人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、服務(wù)社會(huì)、文化傳承與創(chuàng)新的艱巨使命,如何深化推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展,切實(shí)提升本科畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量,增強(qiáng)畢業(yè)生社會(huì)適應(yīng)性,值得所有教師深思和踐行[1]。

1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

目前多數(shù)教學(xué)改革通常聚焦于某門課程的授課內(nèi)容、教學(xué)方法或評(píng)價(jià)機(jī)制上,而本科教育的最后一個(gè)環(huán)節(jié)——畢業(yè)設(shè)計(jì)卻被忽視。結(jié)合我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)歷年畢業(yè)生實(shí)際情況,部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)為理論知識(shí)均有涉獵但消化不夠透徹,專業(yè)技能均有訓(xùn)練但不夠嫻熟,能完成簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)但缺乏細(xì)節(jié)合理性論證,能完成論文和圖紙但在標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范性等方面質(zhì)量欠佳。這與新工科背景下,相關(guān)企業(yè)的實(shí)際人才需求還有一定差距[2]。究其原因,主要有以下幾方面：

(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)投入的時(shí)間及精力不足。在指導(dǎo)教師層面,選題陳舊,難以調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新性。此外,部分老師還承擔(dān)有其他教學(xué)、科研、行政工作任務(wù),分配在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)上的時(shí)間和精力相對(duì)減少,對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算細(xì)節(jié)、論文規(guī)范性及圖紙質(zhì)量的指導(dǎo)和審查相對(duì)欠缺。

在學(xué)生層面,部分學(xué)生存在拖延心理,進(jìn)度與計(jì)劃相比較滯后。同時(shí),在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間段內(nèi),學(xué)生還有畢業(yè)實(shí)習(xí)、考研復(fù)試、工作面試、機(jī)關(guān)事業(yè)單位招考備考、就業(yè)崗前培訓(xùn)等事宜,集中用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和精力大打折扣。

(2)理論聯(lián)系實(shí)際能力不足。學(xué)生在校期間,雖然有認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等一系列的實(shí)踐環(huán)節(jié),但這些環(huán)節(jié)通常針對(duì)某門具體課程或某些技能開展,系統(tǒng)性相對(duì)欠缺。

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題大多來源于生產(chǎn)實(shí)際,需要學(xué)生系統(tǒng)完成背景分析、功能分析、方案設(shè)計(jì)、細(xì)化設(shè)計(jì)、技術(shù)文檔編寫等一系列工作,需要綜合考慮理論計(jì)算、生產(chǎn)、安裝、維護(hù)的可行性與平衡性,在此之前是沒有受到系統(tǒng)訓(xùn)練的。此外,學(xué)生受到學(xué)時(shí)、經(jīng)費(fèi)、地理、環(huán)境等因素的影響,深入、直觀地接觸真實(shí)工程案例、解決實(shí)際問題并將其與理論知識(shí)融會(huì)貫通的機(jī)會(huì)較少,從而導(dǎo)致在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中存在諸多不合理之處,從而反復(fù)修改,大量占用本不充裕的設(shè)計(jì)時(shí)間。

2 畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量提升方法

(1)重需求,明目標(biāo)。高校承擔(dān)人才培養(yǎng)任務(wù),由于學(xué)生個(gè)體存在差異,培養(yǎng)質(zhì)量與預(yù)期目標(biāo)無法完全吻合,但最終目標(biāo)是讓學(xué)生服務(wù)于企業(yè)和社會(huì),因此,本科畢業(yè)設(shè)計(jì)即可等同于學(xué)生工作的第一項(xiàng)任務(wù),所要達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及所具備的能力也應(yīng)與企業(yè)的需求相匹配,主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括態(tài)度、分析、創(chuàng)新、協(xié)作、實(shí)踐交流等綜合能力。

(2)強(qiáng)責(zé)任,抓落實(shí)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施過程中,首先要強(qiáng)化指導(dǎo)教師和學(xué)生的責(zé)任意識(shí)。指導(dǎo)教師要與時(shí)俱進(jìn),主動(dòng)更新符合新工科特色的課題,倒逼學(xué)生專注學(xué)業(yè)、潛心學(xué)習(xí),同時(shí)踐行教書育人的本職,在專業(yè)知識(shí)和人文素養(yǎng)上做好每一次輔導(dǎo)。

就學(xué)生而言,要以畢業(yè)設(shè)計(jì)為契機(jī),樹立誠(chéng)信為本、潛心治學(xué)的學(xué)習(xí)觀念,端正學(xué)習(xí)態(tài)度,回歸本分,高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求自己,主動(dòng)找不足、補(bǔ)短板,按照計(jì)劃進(jìn)度保質(zhì)保量完成任務(wù)。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施過程中,進(jìn)度、質(zhì)量、及規(guī)范嚴(yán)格按照所在學(xué)?！侗究飘厴I(yè)設(shè)計(jì)工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)施細(xì)則》執(zhí)行,責(zé)任落實(shí)到人、到事、到時(shí)。

(3)新方法,補(bǔ)短板。如前所述,受限于學(xué)時(shí)、經(jīng)費(fèi)、地理、環(huán)境等因素,學(xué)生對(duì)工程案例缺乏理解,對(duì)工程知識(shí)的構(gòu)建缺乏系統(tǒng)性。信息化技術(shù)則成為解決該問題的手段之一。筆者結(jié)合個(gè)人研究方向,構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng),利用數(shù)字技術(shù),將極具新工科特色的物流自動(dòng)化系統(tǒng)工程案例中的真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景、設(shè)備、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、數(shù)據(jù)等內(nèi)容,轉(zhuǎn)化為能夠讓人們感受到的視頻、圖片、文字等。使學(xué)生看到理論知識(shí)的真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景,促使其在設(shè)計(jì)中充分考慮生產(chǎn)實(shí)際。

3 搭建畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)

該系統(tǒng)以畢業(yè)設(shè)計(jì)全流程為主線,以工程案例實(shí)景再現(xiàn)為核心,其余模塊重點(diǎn)歸納總結(jié)歷屆畢業(yè)設(shè)計(jì)中的高頻錯(cuò)誤[3]。學(xué)生通過該系統(tǒng),在各環(huán)節(jié)按需查閱注意事項(xiàng)及知識(shí)點(diǎn),見圖1。

圖1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)Fig.1 Undergraduate graduation design assistant system

(1)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)施細(xì)則：該板塊為政策性文件,指導(dǎo)學(xué)生按照文件中的實(shí)施流程、具體要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生工作中遵守規(guī)章制度的意識(shí)。

(2)工程案例設(shè)計(jì)詳解：該板塊是系統(tǒng)核心,以極具新工科特征的物流自動(dòng)化系統(tǒng)為案例,以視頻、圖片、三維模型、工程圖紙、技術(shù)文檔等形式,直觀展示應(yīng)用場(chǎng)景、功能、組成、設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)、安裝調(diào)試等。該案例涵蓋常用零件、標(biāo)準(zhǔn)件及常規(guī)驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)方式,代表性顯著,學(xué)生可舉一反三,為不同選題提供支撐。學(xué)生在該模塊中,可直觀認(rèn)識(shí)選題意義,同時(shí)在文獻(xiàn)檢索、理論知識(shí)、專業(yè)技能等方面主動(dòng)查漏補(bǔ)缺,培養(yǎng)良好的工程素養(yǎng)。

(3)圖紙審查要素：工程圖是技術(shù)交流的語言,該板塊包含工程圖繪制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)件常用表達(dá)方法、尺寸標(biāo)注方法、技術(shù)要求等,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)容易錯(cuò)漏之處,如零件圖的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。提升學(xué)生工程圖繪制能力。

(4)論文撰寫技巧：該板塊指導(dǎo)學(xué)生合理規(guī)劃論文結(jié)構(gòu),邏輯正確,條理清晰,表述準(zhǔn)確,并按要求規(guī)范高效排版。培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)文檔撰寫能力。同時(shí)強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)規(guī)范,幫助學(xué)生樹立誠(chéng)信意識(shí)。

(5)答辯及歸檔：該板塊從答辯流程、基本禮儀、應(yīng)答技巧、PPT制作等方面指導(dǎo)學(xué)生參加答辯,并完整歸檔畢業(yè)設(shè)計(jì)資料。培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)交流能力。

4 實(shí)施成效

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)于2021年2月初步搭建完成,并在筆者所帶2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)小組中試用。該組4名學(xué)生所選課題均為物流自動(dòng)化系統(tǒng)中某設(shè)備的設(shè)計(jì)。從進(jìn)度上來看,與2020屆相比,設(shè)計(jì)建模環(huán)節(jié)耗時(shí)平均縮短10天左右,從完成質(zhì)量來看,圖紙和論文的規(guī)范性顯著提升,強(qiáng)調(diào)的審查要素基本正確,返修內(nèi)容和次數(shù)顯著減少。截止發(fā)文時(shí),學(xué)生正處于答辯準(zhǔn)備階段,組內(nèi)檢查表明,學(xué)生能夠清晰表述設(shè)計(jì)背景、思路、內(nèi)容、方法及成果。說明該系統(tǒng)的運(yùn)用是卓有成效的。同時(shí),該系統(tǒng)因建設(shè)周期短、試用范圍小,在框架和內(nèi)容上還有較大的完善空間[4]。

此外,近年受疫情影響,線上教育覆蓋范圍之廣、程度之深,是教育史上前所未有的,同時(shí)也促使數(shù)字化教學(xué)資源、線上線下混合教學(xué)模式成為高等教育的重要發(fā)展方向及新常態(tài)。構(gòu)建數(shù)字化本科畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng),創(chuàng)新實(shí)施方法,也為混合教學(xué)奠定了基礎(chǔ),尤其對(duì)因時(shí)間、地理等因素不能準(zhǔn)時(shí)參加面對(duì)面指導(dǎo)的學(xué)生大有裨益[5-6]。

5 結(jié)語

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科人才培養(yǎng)方案的重要組成部分,是學(xué)生綜合素養(yǎng)的直接反映。重需求,明目標(biāo),強(qiáng)責(zé)任,抓落實(shí)是提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的基本措施,同時(shí),創(chuàng)新實(shí)施方法,構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)“專業(yè)知識(shí)+應(yīng)用場(chǎng)景”二者的良好銜接,對(duì)學(xué)生理論與實(shí)踐融會(huì)貫通、形成良好工程素養(yǎng)具有重要作用,也為高等教育線上線下混合教學(xué)新常態(tài)奠定良好的數(shù)字教育資源基礎(chǔ)。