工科畢業(yè)設(shè)計中的問題分析和教學體系構(gòu)建的思考

丁勇　李文婧　高亞鋒

摘要：針對工程學科知識體系的構(gòu)建問題，以工科畢業(yè)設(shè)計的開展為切入點，基于建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的課程構(gòu)成分析，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計中學生對知識體系掌握和應(yīng)用程度、產(chǎn)生原因及效果影響的調(diào)研，深入分析了當前工科課程教學中存在的問題，指出學分需求模式下課程覆蓋面不足、知識體系不健全、工程應(yīng)用性欠缺的現(xiàn)狀，以及由此產(chǎn)生的在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)學生知識掌握不牢固、系統(tǒng)性不足、需要再學習等問題。基于新工科發(fā)展要求，工程專業(yè)人才培養(yǎng)需要適于當前國民經(jīng)濟和社會發(fā)展，進行學科基礎(chǔ)、專業(yè)知識的重新梳理和完善更新，結(jié)合教學模式和學習需求，構(gòu)建適合不同發(fā)展方向的課程體系，擴大專業(yè)知識的覆蓋面，根據(jù)高校人才差異化培養(yǎng)的特點，面向人才需求提升課程設(shè)置要求，提高教育教學水平，從知識體系、課程體系和人才培養(yǎng)3個層面構(gòu)建教學體系。

關(guān)鍵詞：工科；課程設(shè)置；教學體系；畢業(yè)設(shè)計

中圖分類號：G642.47 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2023）01-0192-06

畢業(yè)設(shè)計，旨在培養(yǎng)學生綜合運用所學理論、知識和技能，針對一個實際的工程問題進行工程設(shè)計和研究，其過程包括設(shè)計、計算、繪圖、經(jīng)濟論證以及合理化建議等，最后提交包括分析報告、設(shè)計圖紙等在內(nèi)的完整工程設(shè)計資料，其目的是培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。畢業(yè)設(shè)計也是評定畢業(yè)成績的重要依據(jù)，學生通過畢業(yè)設(shè)計答辯，成績評定合格方能畢業(yè)［1］。

在工科專業(yè)教學體系中，畢業(yè)設(shè)計具有十分重要的作用，是評價和反思教學效果的關(guān)鍵所在，基于畢業(yè)設(shè)計中的問題，以逆向思維的模式，重新審視工科類專業(yè)教學體系的構(gòu)建，并提出合理化建議［2-4］。

一、專業(yè)學分分析

按照畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和要求，學生需要完整回顧相關(guān)專業(yè)課的內(nèi)容，并參照實際工程的要求，運用專業(yè)知識完成“理論到實踐”的過程轉(zhuǎn)換。以重慶大學建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)為例，本科課程設(shè)置分別為基礎(chǔ)課程（包括公共基礎(chǔ)、通識教育、大類基礎(chǔ)課程）、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程和實踐教學環(huán)節(jié)［5］，其中，各類課程中又分別設(shè)置了必修和選修課程。在重慶大學最新的本科培養(yǎng)方案中，專業(yè)

基礎(chǔ)課和專業(yè)課的必修課程與選修課程學分比分別為7.7∶1和1.2∶1。在專業(yè)基礎(chǔ)課程的設(shè)置中，必修課學分占88.5%，占較大比重；而專業(yè)課中的必修課學分占比為54.5%?？梢姡趯I(yè)基礎(chǔ)課的學習中，必修課比例達到80%以上，專業(yè)基礎(chǔ)課的學習覆蓋面較大；但在專業(yè)課的學習中，必修比例剛剛超過一半，大部分的專業(yè)課內(nèi)容處于可選擇狀態(tài)。理論和應(yīng)用兩類12門選修課程共計31.5學分，要求最低選修10學分，對應(yīng)每門課程約2～4學分不等，平均選擇4門課程就可滿足學分要求，也就是說，在所設(shè)的12門課程中，如果以滿足學分要求為目的，大約只有1/3的課程會被選擇，而接近2/3的課程不會被選擇。

通過學分設(shè)置和課程結(jié)構(gòu)體系設(shè)置的分析［6-7］，可以初步看到，大約2/3的專業(yè)知識可能因為不需要學分而被忽略。剛剛接觸專業(yè)的學生很難辨別和判斷應(yīng)該選擇的課程，學生的基本出發(fā)點大概率是以滿足畢業(yè)要求為目的，因此，存在大部分專業(yè)知識被忽略的現(xiàn)象。

二、畢業(yè)設(shè)計問題調(diào)研與分析

為進一步分析該問題存在的原因和由此產(chǎn)生的影響，筆者結(jié)合正在開展的本科畢業(yè)設(shè)計，對正處于畢業(yè)設(shè)計核心階段（時間進度約2/3）的61位學生進行了不記名雙盲問卷調(diào)查。共設(shè)置三類問題，分別是畢業(yè)設(shè)計的主要問題、問題產(chǎn)生的原因和畢業(yè)設(shè)計的收獲。

（一）畢業(yè)設(shè)計中遇到的主要問題

在該類調(diào)研中，共設(shè)置了3個問題，其各自的選擇比例如表1—表3所示。

由上述調(diào)研結(jié)果可知，雖然經(jīng)過三年半的本科課程學習，但在完成綜合性畢業(yè)設(shè)計的過程中，超過65%的學生不知所措，這表明在他們的知識體系中，相關(guān)領(lǐng)域的理論知識和實踐經(jīng)驗幾乎處于空白狀態(tài)，而近23%的學生雖了解大概內(nèi)容，但卻不知道如何實施。在對學習過程中出現(xiàn)障礙情況進行梳理時，超過85%的學生存在知識缺失問題，其中大約60%缺失度比較大；在與課程配套的課程設(shè)計中學生的情況好一些，但仍有40%的被調(diào)研學生知識缺失度較大。

（二）問題產(chǎn)生的原因

針對上述問題產(chǎn)生的原因，調(diào)研中得到的反饋如表4—表5所示。在“不知道或不熟悉畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的原因”調(diào)查結(jié)果中，近70%的被調(diào)研者表示知識點學過，其中，近50%的被調(diào)研者表示學過了但是不知道怎么用；在“未學習內(nèi)容的原因”調(diào)查結(jié)果中，超過80%的受訪者認為，在其所選擇的教學體系中，沒有涉及對應(yīng)內(nèi)容，而其中超過1/3的學生沒有選擇對應(yīng)課程。

（三）畢業(yè)設(shè)計效果評價

在獲悉上述問題和原因后，基于“逆向思維”模式，對畢業(yè)設(shè)計這一教學環(huán)節(jié)開展了后評估模式調(diào)研，這部分主要涉及被調(diào)研者在完成畢業(yè)設(shè)計后，對前序教學的思考，如表6—表8所示。在“畢業(yè)設(shè)計的收獲”這一項調(diào)查結(jié)果中可以看到，超過一半的學生認為畢業(yè)設(shè)計有助于對專業(yè)課知識的“反芻”，同時約20%的學生通過畢業(yè)設(shè)計對專業(yè)教學中的課程關(guān)系有了充分的理解。

在畢業(yè)設(shè)計的自我后評估中，超過60%的學生認為畢業(yè)設(shè)計完成后仍缺乏對工程的實際認知，這也是當前工科類專業(yè)教學中急需解決的問題。

在對教學模式的反思調(diào)研中，3個選項的差異并不大。在畢業(yè)設(shè)計階段，學生雖然意識到問題，但并不能很好地解決這一問題。綜上，解決畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中的問題，突破瓶頸，需要從教學體系的構(gòu)建上進行思考。

三、對教學體系構(gòu)建的思考

由于學分的限制，并考慮課程的多樣性、靈活性，在課程設(shè)置上，尤其對于專業(yè)技術(shù)課程，進行了大量的可選擇設(shè)置。這一設(shè)置導(dǎo)致了畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的諸多問題，如，學生對工程問題把握不全面，需要應(yīng)用的知識體系不健全，需要再學習以解決實際問題等。從上述調(diào)研可以看出，學生的學分能達到畢業(yè)要求，但專業(yè)知識卻并未全面掌握；理論與實踐脫節(jié)，學生會考試但不會做設(shè)計；沒有跟進新的發(fā)展和要求，教學不適應(yīng)科技發(fā)展需求。

基于20年從事教學工作的體會和15年從事工程技術(shù)應(yīng)用研究的思考，結(jié)合新工科人才培養(yǎng)需求［8-9］分析這些現(xiàn)象與問題的主要原因和解決途徑。

（一）重新梳理專業(yè)知識體系

當前的工科高等教育模式很大程度上依然來源于20世紀60年代，在此期間，歷經(jīng)了多次專業(yè)調(diào)整、學科劃分、課程更新，專業(yè)發(fā)展的內(nèi)涵已經(jīng)有了根本性的變化。以建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)為例，專業(yè)內(nèi)涵已遠遠超出了其原始的暖通空調(diào)技術(shù)內(nèi)容，涉及節(jié)能、智能、綠色、區(qū)域等多個層面和尺度，但專業(yè)課程內(nèi)容大部分依然以暖通空調(diào)為主，雖加入一些選修課程予以擴展，卻未從根本上更新整個知識體系。因此，要適應(yīng)“新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟”的需求，從專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課開始，全面梳理既有知識點、新增知識點、未來知識點，重新構(gòu)建一套與之相適應(yīng)的知識體系。

（二）構(gòu)建科學合理的課程體系

針對所梳理的知識點，重要的是合理設(shè)置課程，既要滿足教育管理要求，更要滿足專業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用的需求。隨著各學科、各專業(yè)的不斷發(fā)展，各領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新進步，相關(guān)專業(yè)的知識內(nèi)容也在不斷擴充、豐富，因此，課程教學內(nèi)容也應(yīng)隨之調(diào)整，不能滯后于學科發(fā)展。一方面應(yīng)繼承和發(fā)展專業(yè)的原有核心內(nèi)容，另一方面也應(yīng)積極應(yīng)對新形勢、新發(fā)展的需求，擴充新的知識內(nèi)容。同時，在課程設(shè)置中兼顧理論與實踐，使之在教學過程中充分融合，避免工科教學的純理論思維，培養(yǎng)學生的工程問題思維和知識擴展、文獻查閱的延伸學習能力，從而杜絕“教而不學”“學而不會用”的現(xiàn)象，解決理論和實踐脫節(jié)的問題［10］。

（三）因材施教，設(shè)定彈性要求

目前，在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)中，設(shè)置了大量的選修課，但學生對課程的實際選擇情況和課程教學效果并沒有達到課程設(shè)置的目的，一方面課程被選擇率低，另一方面學生在畢業(yè)設(shè)計時感覺知識不夠用。這中間縱然存在必然的關(guān)聯(lián)，但可惜的是學生意識到問題時，已經(jīng)到了畢業(yè)階段，不可能“時光倒流”再去選修相關(guān)課程。為有效解決這一問題，

從課程設(shè)置上予以提前“干預(yù)”，即在專業(yè)培養(yǎng)大綱中將專業(yè)應(yīng)用面較大、對實際應(yīng)用具有較大影響的課程設(shè)置為必選課，對

有繼續(xù)學習深造訴求的學生，還可以要求其選擇前瞻性課程。通過課程設(shè)置和人才定向兩個層面的舉措，健全人才培養(yǎng)體系。

四、結(jié)語

工科，是以應(yīng)用技術(shù)和工藝為主要研究對象的學科，是以應(yīng)用科學和技術(shù)來解決問題的學科，是應(yīng)用基礎(chǔ)科學原理，結(jié)合工程實際問題和經(jīng)驗而不斷發(fā)展的學科。因此，工科教學體系也應(yīng)隨著科學、技術(shù)的不斷發(fā)展而升級更新，并根據(jù)社會發(fā)展的需求不斷調(diào)整，結(jié)合人才培養(yǎng)的需求和新工科發(fā)展的要求，實時推進高質(zhì)量教育體系建設(shè)。

參考文獻：

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［10］高亞鋒，丁勇，陳金華，等.“雙一流”背景下建筑環(huán)境與能源類專業(yè)型學位碩士研究生培養(yǎng)模式探討［J］．高等建筑教育，2020，29（3）：10-16．

Analysis of problems in engineering graduation design and

reflections on the construction of teaching system

DING Yong， LI Wenjing， GAO Yafeng

（School of Civil Engineering， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China）

Abstract： This paper aims at the construction of the knowledge system of engineering discipline， taking the development of engineering graduation design as the starting point， based on the analysis of the curriculum composition of architectural environment and energy application engineering， combined with the investigation of students mastery and application of the knowledge system in the graduation design and its reasons and effects. This paper deeply analyzes the problems existing in the current engineering curriculum teaching， points out? the teaching problems of incomplete curriculum coverage， imperfect student knowledge system and lack of engineering application under the current credit demand model， and? the problems of incomplete grasp， systematic insufficiency， and the need to learn again arising from the graduation design link. Based on the development requirements of emerging engineering， it is proposed that the discipline foundation and professional knowledge suitable for the current national economic and social development should be rearranged， improved and updated in the education and training of engineering professionals. It is necessary to combine the teaching mode and learning needs， build a curriculum system suitable for different development directions， and expand the coverage of professional knowledge. It is necessary to further combine the characteristics of talent differentiation training in colleges and universities， face the needs and improve the requirements of curriculum setting and the level of education and teaching. Constructing the teaching system from three levels of knowledge system， curriculum system and talent training.

Key words：engineering; curriculum setting; teaching system; graduation design

（責任編輯 周 沫）

修回日期：2021-03-16

基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)智能化控制教學體系研究”（193013）

作者簡介：丁勇（1975—），男，重慶大學土木工程學院教授，博士，主要從事暖通空調(diào)研究，（E-mail）dingyongqq@163.com。