工科類院校畢業(yè)設(shè)計實踐教育的實施
——以“給排水科學與工程”專業(yè)為例

薛同站，朱曙光，黃健，李衛(wèi)華，王坤，楊厚云

（1.安徽建筑大學 環(huán)境與能源工程學院，安徽 合肥 230091；2.水污染控制和廢水資源化實驗教學中心，安徽 合肥 230091）

為加快建設(shè)高水平本科教育，全面提高人才培養(yǎng)能力，教育部已實施“六卓越一拔尖”2.0 計劃。國家卓越工程師教育培養(yǎng)計劃旨在培養(yǎng)學生工程實踐能力、團結(jié)協(xié)作能力和綜合素質(zhì)，新工科教育要求面向全體學生，培養(yǎng)學生對產(chǎn)品和系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計、建造、運行和服務(wù)能力，提升學生解決復雜工程問題的能力，關(guān)注學習成效，建設(shè)質(zhì)量評價體系，持續(xù)提升工程人才培養(yǎng)水平。在卓越工程師教育培養(yǎng)計劃和新工科教育新形勢下教學環(huán)節(jié)提高學生工程實踐能力是當前乃至以后需要持續(xù)關(guān)注的問題。為培養(yǎng)響應社會需求具有較強工程實踐能力的學生，本著落實“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的先進理念，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中設(shè)置畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)是提高學生創(chuàng)新設(shè)計動手能力的關(guān)鍵。畢業(yè)設(shè)計(論文)是本科教學培養(yǎng)學生運用專業(yè)基本知識解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題的重要環(huán)節(jié),也是影響本科教學質(zhì)量的重要因素[1]。如何開展畢業(yè)設(shè)計及提高學生畢業(yè)設(shè)計成果質(zhì)量是多數(shù)高校持續(xù)研究的重要內(nèi)容，把工科類畢業(yè)設(shè)計實踐作為研究對象，以“給排水科學與工程”專業(yè)畢業(yè)設(shè)計為例，對工科類畢業(yè)設(shè)計實施過程及畢業(yè)設(shè)計實踐教育質(zhì)量的提升進行分析研究。

1 專業(yè)教育培養(yǎng)實踐體系的建立

工科類院校專業(yè)的設(shè)置主要培養(yǎng)能從事規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理、教育和研究開發(fā)方面工作的高級工程技術(shù)人才。為達成培養(yǎng)目標在培養(yǎng)計劃制定時注重從基礎(chǔ)理論到實踐課程整個教育體系的自然過渡和完整性建設(shè)，畢業(yè)設(shè)計是高等學校人才培養(yǎng)的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)[2]，畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的設(shè)置，體現(xiàn)以學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力與初步的科學研究能力的培養(yǎng)為核心，以工程實踐與科研訓練為主線，培養(yǎng)方案突出應用類課程、科研訓練、企業(yè)實踐等教育內(nèi)容，使學生逐步、系統(tǒng)地增長工程實踐能力與創(chuàng)新能力。建立包括畢業(yè)設(shè)計選題、過程考核和成果質(zhì)量評價的畢業(yè)設(shè)計標準體系,能為“卓越工程師計劃”實施提供有力保障,有利于提高學生的綜合實踐能力和工程意識[3]。在培養(yǎng)計劃中應設(shè)計多門實踐類課程設(shè)計，包括畢業(yè)設(shè)計在內(nèi)的實踐類課程宜占總學分的30%左右，培養(yǎng)學生在工程設(shè)計中綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟、安全、環(huán)境、法律等因素影響，提高創(chuàng)新意識，在培養(yǎng)體系上貫徹卓越工程師教育和工程認證教育理念，充分體現(xiàn)新工科教育背景下學生綜合素養(yǎng)提升的重要性。

2 畢業(yè)設(shè)計的實施

畢業(yè)設(shè)計周期相對較長，整個實施過程相對較為復雜，為提高培育質(zhì)量，促進產(chǎn)學研教的融合，高校宜在設(shè)計選題、中期檢查和畢業(yè)答辯環(huán)節(jié)邀請企業(yè)或行業(yè)專家參與畢業(yè)設(shè)計（論文）的指導和考核。設(shè)計選題應結(jié)合培養(yǎng)目標和社會人才需求設(shè)置畢業(yè)設(shè)計題目，畢業(yè)設(shè)計中期檢查和畢業(yè)答辯涉及到學生畢業(yè)設(shè)計過程成果的檢驗，邀請部分行業(yè)專家對設(shè)計成果進行檢查和評審，增強了畢業(yè)設(shè)計的實戰(zhàn)性，可切實提高學生工程實踐能力。畢業(yè)設(shè)計實施各環(huán)節(jié)及分步考核目標可參見圖1 執(zhí)行。

圖1 畢業(yè)設(shè)計實施環(huán)節(jié)及分步考核目標Fig.1 Graduation design implementation links and step-by-step assessment objectives

2.1 畢業(yè)設(shè)計實施環(huán)節(jié)及質(zhì)量控制

2.1.1 選題及畢業(yè)設(shè)計任務(wù)

畢業(yè)設(shè)計是本科教學實踐較為重要的環(huán)節(jié)，是綜合考察學生近4 年來學習效果的主要途徑，在源頭選題階段必須控制好畢業(yè)設(shè)計題目的質(zhì)量[4]。畢業(yè)設(shè)計（論文）選題要結(jié)合專業(yè)及行業(yè)實際問題，培養(yǎng)學生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。在確定學生畢業(yè)設(shè)計題目時，系、教研室全體教師宜共同會商，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)計劃，從選題設(shè)計規(guī)模、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計難度、設(shè)計深度和完成情況等方面對選題進行綜合考量。

結(jié)合給排水科學與工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計實踐，說明畢業(yè)設(shè)計選題及設(shè)計任務(wù)的確定內(nèi)容及方法。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃中確定的給排水系統(tǒng)優(yōu)化和水處理工程設(shè)計兩個培養(yǎng)方向設(shè)定設(shè)計題目[5]，并考慮實際工作中的專業(yè)方向，按照專業(yè)內(nèi)容把畢業(yè)設(shè)計課題方向優(yōu)化為給水工程設(shè)計、排水工程設(shè)計、建筑給排水設(shè)計和畢業(yè)論文4 個方向，畢業(yè)設(shè)計選題方向及內(nèi)容見表1。

表1 畢業(yè)設(shè)計選題方向及內(nèi)容Table 1 Direction and content of graduation project

給水工程和排水工程設(shè)計題目應包含給水、排水管網(wǎng)優(yōu)化和水處理廠站設(shè)計在內(nèi)的取、凈、供、用、排和處理環(huán)節(jié)設(shè)計內(nèi)容，建筑給排水工程設(shè)計題目需涵蓋熱水系統(tǒng)等建筑給排水各系統(tǒng)在內(nèi)所有設(shè)計內(nèi)容，建筑高度要能考查到給水系統(tǒng)分區(qū)、減壓設(shè)置要求，倡導學生運用節(jié)水節(jié)能的設(shè)計理念。對學有余力的學生可以設(shè)定少量在難度或者復雜程度具有區(qū)分度的選題，并在后續(xù)的評價體系中給予適當獎勵（傾斜），有助于整體設(shè)計質(zhì)量的逐步提高。

設(shè)計題目數(shù)量嚴格按照一生一題滿足學生選題要求，根據(jù)題目內(nèi)容教師編制設(shè)計任務(wù)書和作業(yè)指導書，在任務(wù)書中明確選題設(shè)計條件、內(nèi)容、應完成的工作、畢業(yè)設(shè)計進程要求和主要參考文獻、資料，在選題和任務(wù)書布置環(huán)節(jié)要讓學生明白做什么、怎么做以及應達到的標準。選題和任務(wù)書環(huán)節(jié)一般安排在第七學期的期末，采用學生和教師雙選的形式，雙選對學生學習的動力和教師的教學能力提升都有促進作用，也有利于畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的提高。

2.1.2 開題報告

開題報告是在進行畢業(yè)設(shè)計之前制定的整個畢業(yè)設(shè)計執(zhí)行方案，初步確定畢設(shè)各方面的具體內(nèi)容和步驟，對整個畢設(shè)工作的順利開展起著關(guān)鍵指導作用。開題報告一般包括論文題目、畢業(yè)論文選題的目的與意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容方法、設(shè)計方案比選、進度安排及審批意見等內(nèi)容。開題報告中選題目的與意義，主要綜合利用文獻資料信息論述選題研究價值及國內(nèi)外的研究現(xiàn)況、趨勢。研究內(nèi)容需圍繞選題和設(shè)計任務(wù)書要求書寫，開題報告中重點內(nèi)容應是設(shè)計方案的比選，從技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性兩方面?zhèn)戎剡M行設(shè)計任務(wù)的多方案比較，找出更為優(yōu)化的設(shè)計方案。例如建筑給排水設(shè)計方案比較，要對建筑給排水所涉及的各個系統(tǒng)進行多方案比較，必要時配備各系統(tǒng)原理插圖和表格數(shù)據(jù)進行具體說明。開題報告在時間及順序上要合理安排，每個階段的起止時間、相應的研究內(nèi)容及成果要明確說明，同時整個研究進程要有連續(xù)性，合理的安排對按時保質(zhì)完成設(shè)計任務(wù)具有重要保障作用。

開題報告的編制宜安排在第八學期期初，一般占用2～3 周左右的時間，開題報告完成后教學單位需組織答辯，重點考查學生編制開題報告的能力和運用專業(yè)知識對設(shè)計方案進行多方案綜合比較的能力。在畢業(yè)設(shè)計開題階段，學生不能按照規(guī)定時間節(jié)點提交開題報告，開題報告中對課題相關(guān)專業(yè)發(fā)展趨勢敘述不清，或者提交的開題報告內(nèi)容單薄，開題報告中擬定的設(shè)計方案不合理或者不夠詳細等情況則判定開題報告質(zhì)量不合格。相反，開題報告中對學科的發(fā)展敘述清楚，能夠獨立提出可行的設(shè)計方案，文本比較詳實，則認為開題報告質(zhì)量較好。學生通過編寫開題報告能夠深入了解設(shè)計任務(wù)和選題所涉及學科的前沿發(fā)展狀況，通過設(shè)計方案的比選基本能夠熟悉設(shè)計內(nèi)容，能夠進一步理清設(shè)計思路，對于后期具體設(shè)計及實驗研究工作能夠做到心中有數(shù)。

2.1.3 中期檢查

為進行畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的總體把控，需加強過程控制，過程與質(zhì)量并重是工科院校本科畢業(yè)設(shè)計(論文)指導思路[6]。中期檢查是強化畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量及進度控制的重要方法，是強化過程考核的重要手段，從學校管理角度也是對指導老師的檢查和督促。由于進行畢業(yè)設(shè)計的學生面臨考研復試和就業(yè)的雙重壓力，學生往往不能全身心投入到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)中，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量得不到有效保證。畢業(yè)設(shè)計中期檢查重點放在設(shè)計進度和質(zhì)量兩個方面，完成任務(wù)情況須與畢業(yè)設(shè)計時間安排相吻合，應適當為后期的圖紙及論文修改留有余地。對于個別學生中期檢查達不到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書進度要求，文本方案和圖紙表現(xiàn)存在原理性或者系統(tǒng)性錯誤的情況則判定為中期檢查不合格。通過學生階段成果的檢查和答辯，能夠協(xié)助學生對照設(shè)計任務(wù)書和開題報告找到存在的差距，例如有的學生原理、規(guī)范不熟悉，有的設(shè)計計算有弱項，針對每位學生的情況應提出具體的中期檢查意見，同時把檢查情況反饋給學生的指導老師和學院，這樣能夠使學生認清差距，更明確下一階段的任務(wù)，在后續(xù)有限的時間內(nèi)有計劃的完成設(shè)計任務(wù)。

2.1.4 畢業(yè)答辯

畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯是一種有準備、有組織、有評定比較正規(guī)的審查畢業(yè)設(shè)計成果的重要形式，是對學生整個畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的綜合檢驗。答辯工作包含學生答辯資格的審核、答辯委員會組建、學生答辯分組、正式答辯和答辯修改意見的整改檢查等內(nèi)容。為了實現(xiàn)校企共育人才,提高學生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量[7]，答辯委員會一般由本學校和同行業(yè)外單位的專家組成。答辯包括學生對畢業(yè)設(shè)計的介紹、老師對設(shè)計成果的現(xiàn)場查驗、答辯委員的提問、給出答辯意見等環(huán)節(jié)。答辯重點考查學生對專業(yè)基本原理、設(shè)計規(guī)范掌握情況，考查學生工程計算、圖紙表現(xiàn)和論文編寫的綜合能力。對于畢業(yè)設(shè)計論證能力不足，文本撰寫質(zhì)量較差，圖文表現(xiàn)存在多處錯誤，答辯時對設(shè)計原理不清楚、設(shè)計內(nèi)容不熟悉的學生則判定答辯不合格，經(jīng)學生認真修改后方可申請二次答辯。對于論文文本和圖紙上存在的個別錯誤給出修改意見，在檢查修改合格后方允許正式提交論文成果資料裝袋歸檔。

2.2 存在問題及解決辦法

畢業(yè)設(shè)計階段每位學生情況不同，平時表現(xiàn)和設(shè)計成果存在差異，究其原因主要存在以下問題:

2.2.1 投入不足

畢業(yè)設(shè)計前期階段，多數(shù)學生尚存在考研復試和尋求工作的壓力，對畢業(yè)設(shè)計投入的時間和精力明顯不足。教師在下達設(shè)計任務(wù)時，應明確時間節(jié)點及階段目標，建立畢業(yè)設(shè)計周例會制度，妥善解決考研復習和設(shè)計任務(wù)的矛盾，對于沒有考研任務(wù)的學生，在平時設(shè)計輔導和檢查時加強監(jiān)督和引導，消除學生就業(yè)焦慮心理，把精力集中到畢業(yè)設(shè)計上來。

2.2.2 專業(yè)素質(zhì)不齊

通過三年多來在校學習，畢業(yè)設(shè)計開始時學生的專業(yè)知識和素質(zhì)不盡相同，部分學生距離設(shè)計任務(wù)要求存在差距。設(shè)計任務(wù)的完成主要靠學生自身努力，但是大部分學生還是離不開指導教師的輔導，教師可以通過推薦參考書籍、設(shè)計規(guī)范和工程設(shè)計實例解析，讓學生逐漸補齊專業(yè)知識短板。

2.2.3 工程能力缺乏

由于學生缺乏實操性鍛煉，雖然掌握了一些專業(yè)知識，部分學生在接到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)后仍然不知道如何入手，不了解運用專業(yè)理論解決生產(chǎn)實際問題的方法和步驟。畢業(yè)設(shè)計指引是解決部分應用能力較弱學生的有效手段，其能夠使學生明確畢業(yè)設(shè)計思路及分階段目標，畢業(yè)設(shè)計組會制度可有效保障學生和老師之間的充分溝通和交流，使學生在不斷解決畢業(yè)設(shè)計不同問題的同時工程能力得到顯著提升，逐漸具備運用專業(yè)知識解決生產(chǎn)、工程實際問題的能力。

3 畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價體系

畢業(yè)要求達成度評價是專業(yè)評估和工程教育認證持續(xù)改進的重要考核內(nèi)容[8]，通過畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價支撐體系的設(shè)計,建立起畢業(yè)設(shè)計實踐課程達成度評價方法，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價支撐體系及指標詳見圖2，工科類院?？筛鶕?jù)學校的具體情況在評價指標上設(shè)置不同的權(quán)重。

圖2 畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價支撐體系Fig.2 The supporting system of graduation project quality evaluation

3.1 學習態(tài)度及學習習慣

學生的學習態(tài)度和習慣不僅關(guān)系在校期間學習成績的好壞，也關(guān)系到學生走向工作崗位取得單位認可甚至決定學生自身人生高度的重要因素，學校和教師在畢業(yè)設(shè)計階段仍然應持之以恒的加強教育和培養(yǎng)。在畢業(yè)設(shè)計各個環(huán)節(jié)學生學習態(tài)度和學習習慣都是成績評定的重要方面，可從出勤情況、設(shè)計進度、階段任務(wù)完成情況、主動解決畢業(yè)設(shè)計過程中問題等進行評定。

3.2 解決工程實際問題能力

教與學是學生獲得知識和提高能力的重要途徑，卓越工程師培養(yǎng)計劃和工程教育認證均把學生解決工程實際問題能力作為重要培養(yǎng)目標和考查重點，學生解決工程實際問題的能力必須作為評價學生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價體系中的重要一環(huán)。由于學生個人能力和專業(yè)知識掌握程度不同，學生畢業(yè)設(shè)計成果表現(xiàn)將會不近相同，對學生解決工程實際問題宜從以下幾個方面進行考查，能否運用文獻資料分析理解各類信息掌握本專業(yè)發(fā)展趨勢，能否獨立地提出切實可行的設(shè)計方案，能否正確分析并解決設(shè)計過程中遇到的各種問題。在學生畢業(yè)設(shè)計各階段的成績評定時都需把解決工程實際問題的能力考查作為成績評定的組成部分。

3.3 成果表現(xiàn)

畢業(yè)設(shè)計是對學生綜合素質(zhì)和工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗[9]。設(shè)計論文和圖紙是學生畢業(yè)設(shè)計的最終成果，設(shè)計成果是畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量考核的重要考查依據(jù)。設(shè)計論文應概念清楚，應用合理，文本結(jié)構(gòu)嚴謹，邏輯性強，論證嚴密，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范；圖表應清楚，圖紙表現(xiàn)無原則性表達錯誤，圖內(nèi)文字工整，圖紙數(shù)量達到任務(wù)書要求。學生答辯是對設(shè)計成果的總結(jié)和理解的深化，是設(shè)計過程精力付出的集中展現(xiàn)，學生在畢業(yè)設(shè)計答辯時應基本概念清楚、基本理論扎實、廣泛，能正確綜合運用所學知識和技能介紹、分析過程中遇到的問題。通過設(shè)計論文、圖紙和答辯展現(xiàn)能夠全面反映學生在畢業(yè)設(shè)計期間的表現(xiàn)。

3.4 成績組成

學生畢業(yè)設(shè)計成績應綜合開題報告、畢業(yè)實習、中期檢查、畢業(yè)設(shè)計成果和畢業(yè)答辯等多方面表現(xiàn)進行總體評價，成績各組成的占比不同院校可根據(jù)實際情況確定，畢業(yè)答辯成績一般占總成績的40%左右，成績的評定應有指導教師、評閱教師和答辯委員共同完成。

3.5 指導教師考核

畢業(yè)設(shè)計是學生在校最后階段對大學知識的運用和升華，畢業(yè)設(shè)計完成質(zhì)量主要在于學生本身，但是指導教師對學生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的提高起到較為重要的作用。指導老師在整個畢業(yè)設(shè)計期間承擔著指導、幫助、核查等職責，畢業(yè)設(shè)計期間教師的專業(yè)指導、督促和檢查能夠促進學生較好完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。指導教師對學生疏于管理，不熟悉專業(yè)標準和規(guī)范，不能及時發(fā)現(xiàn)并幫助學生解決畢業(yè)設(shè)計存在的問題，都將影響畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量目標的達成，同時也影響著高等教育學生工程能力的培養(yǎng)質(zhì)量，在畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評價和教育質(zhì)量專業(yè)評估中需作為其中的考查內(nèi)容。

4 結(jié)論

畢業(yè)設(shè)計是工科類院校專業(yè)教育培養(yǎng)課程體系重要組成部分，畢業(yè)設(shè)計是高等教育人才培養(yǎng)綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計2 個主體、4 個環(huán)節(jié)、7 個方面和16 個考查節(jié)點質(zhì)量評價體系的建立和目標達成，保障了學生畢業(yè)設(shè)計階段的教育質(zhì)量，增強了學生工程意識，提高了學生綜合實踐能力，有助于工科類院校畢業(yè)設(shè)計實踐類課程順利實施，能夠有效貫徹卓越工程師教育計劃、專業(yè)評估和工程教育認證理念。

學以致用是教育的目的和方向，畢業(yè)設(shè)計正是鍛煉和提升學生運用所學專業(yè)知識解決工程實際問題的綜合性訓練方式，通過從選題到設(shè)計（實驗）方案的比選，從參考文獻的閱讀、整理到編寫完整的畢業(yè)設(shè)計論文，從設(shè)計原理圖到各細部大樣圖的設(shè)計繪制，對學生問題分析、理論研究、設(shè)計針對復雜工程問題的解決方案和處理問題綜合能力等方面都起到鍛煉和提升的作用。學生普遍認為通過畢業(yè)設(shè)計從根本上把本科階段所學知識進行高度應用升華，提升了畢業(yè)走向社會的自信心。

探求更為優(yōu)化的實施方式，提高學生綜合能力以及如何考查畢業(yè)設(shè)計階段學生綜合能力提高程度將是以后研究的方向。