羅喜伶, 哈聰穎, 張有光
(北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院,北京 100191)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是普通高等院校各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分,是大學(xué)期間學(xué)生畢業(yè)前的最后學(xué)習(xí)階段,是學(xué)習(xí)的深化與升華的重要過程。這個(gè)過程既是對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐能力的培養(yǎng)、鍛煉,又是對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)成果的全面總結(jié),是對(duì)大學(xué)生綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)。它是高等學(xué)校本科生培養(yǎng)計(jì)劃中占用學(xué)時(shí)最長、層次最高、綜合性最強(qiáng)、最能衡量學(xué)生綜合水平的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)境[1]。國內(nèi)各高等院校為提高本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)水平均做了大量的探索與實(shí)踐[2-14]。
現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展使得重要工作的完成需要依靠整個(gè)團(tuán)隊(duì)的團(tuán)結(jié)協(xié)作,科學(xué)技術(shù)重大問題的解決往往需要進(jìn)行多學(xué)科的團(tuán)隊(duì)合作與交流,要求科技人員除了個(gè)人的努力和奮斗之外,還必須具有團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)力創(chuàng)新的氣度。因而團(tuán)隊(duì)精神是工程師培養(yǎng)中的核心內(nèi)容之一,是工程師教育中應(yīng)特別關(guān)注和解決的問題[15]。
綜上所述,借助畢業(yè)設(shè)計(jì)這一重要教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),開展團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)而培養(yǎng)大學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神具有重要意義。團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)是指由若干參加本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生組成一個(gè)共同體,在教師團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下,針對(duì)一個(gè)項(xiàng)目或研究領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作,合理地利用每一個(gè)成員的知識(shí)和技能協(xié)同工作,解決問題,達(dá)到共同的目標(biāo)[16]。
目前,北京航空航天大學(xué)(以下簡稱“北航”)電子信息工程學(xué)院與中法工程師學(xué)院協(xié)作,借鑒CDIO教學(xué)方法和中法工程師學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),引入企業(yè)指導(dǎo)教師,確定畢設(shè)題目,開展了跨院團(tuán)隊(duì)合作模式畢業(yè)設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐。
參考CDIO構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行的特點(diǎn),開展引導(dǎo)式畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)。學(xué)生應(yīng)把畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)作不斷發(fā)現(xiàn)新問題和解決問題的探究過程來完成,以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力、動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)生可體驗(yàn)系統(tǒng)從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行的全生命周期過程。法國工程師教育強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作,較多教學(xué)培養(yǎng)環(huán)節(jié)以團(tuán)隊(duì)為核心,如課程設(shè)計(jì)等都是以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行,這和中國有較大區(qū)別。借鑒CDIO教育理念,融合中國畢業(yè)設(shè)計(jì)和法國項(xiàng)目管理方法,構(gòu)建團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)。
建立校企教師聯(lián)合指導(dǎo)組,由北航電子信息工程學(xué)院、中法工程師學(xué)院、企業(yè)導(dǎo)師共8人組成,負(fù)責(zé)學(xué)生小組本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)、考核、評(píng)價(jià)工作,實(shí)施面向團(tuán)隊(duì)素質(zhì)培養(yǎng)的考核評(píng)價(jià)體系研究。其中,電子信息工程學(xué)院副院長張有光教授、中法工程師學(xué)院徐平教授、大唐電信李文武老師作為團(tuán)隊(duì)合作畢業(yè)設(shè)計(jì)的整體統(tǒng)籌指導(dǎo)與顧問兼團(tuán)隊(duì)協(xié)作與互動(dòng)指導(dǎo)。由電子信息工程學(xué)院羅喜伶、王俊等5位老師擔(dān)任專業(yè)技術(shù)指導(dǎo),見表1。
表1 校企教師聯(lián)合指導(dǎo)組
目前,團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)已試運(yùn)行兩屆,2011年簡化優(yōu)選出工程項(xiàng)目“基于ARM的圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)”作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容,設(shè)立學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)小組,選用兩組學(xué)生完成此畢業(yè)設(shè)計(jì),這有助于兩組學(xué)生相互促進(jìn)、彼此競(jìng)爭(zhēng),同時(shí),兩個(gè)組從大的方面看也是一個(gè)大團(tuán)隊(duì),可互相商討,共同提高。依據(jù)本項(xiàng)目內(nèi)容、工作量大小和學(xué)生特點(diǎn)/特長,將整個(gè)項(xiàng)目按模塊劃分為底層、網(wǎng)絡(luò)、界面三個(gè)模塊,底層模塊實(shí)現(xiàn)基于ARM的圖像采集、圖像壓縮以及基于射頻的無線圖像傳輸,簡單地說,即實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信,設(shè)定一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、5個(gè)分節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸及分布式組網(wǎng)通信。界面模塊顯示圖像傳輸進(jìn)程、傳輸圖片、傳輸速度、可靠性等參數(shù)。
根據(jù)系統(tǒng)功能模塊的劃分將每組團(tuán)隊(duì)設(shè)定3名學(xué)生成員,分別負(fù)責(zé)底層、界面與網(wǎng)絡(luò)3個(gè)模塊,針對(duì)不同模塊,由指導(dǎo)教師給出小組內(nèi)不同成員的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,畢業(yè)設(shè)計(jì)題目分別為基于多點(diǎn)通信協(xié)議測(cè)試設(shè)備軟件設(shè)計(jì);基于ARM多點(diǎn)通信協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);基于ARM的圖像捕獲與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì),見表2所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)成員按照畢業(yè)設(shè)計(jì)小組討論確定畢業(yè)設(shè)計(jì)方案。
在總結(jié)第一屆畢業(yè)設(shè)計(jì)小組教改經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,2012年選擇5個(gè)小組試點(diǎn),開展強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)素質(zhì)、提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在這5個(gè)小組中,有的組是需要組員分別承擔(dān)不同的模塊來共同完成一個(gè)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目,還有的組是因?yàn)榻M員的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相近便于討論相互學(xué)習(xí)而成為團(tuán)隊(duì)的。這種自由的組隊(duì)方式也便于團(tuán)隊(duì)合作模式畢業(yè)設(shè)計(jì)的可持續(xù)性發(fā)展和有效管理。5個(gè)小組的研究內(nèi)容分別為數(shù)字集群通信系統(tǒng)相關(guān)問題研究、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問題研究、FPGA內(nèi)部互聯(lián)相關(guān)問題研究、FPGA專業(yè)應(yīng)用研究、圖像生成與傳輸系統(tǒng)。2012年5個(gè)小組試點(diǎn)的任務(wù)分配及畢業(yè)設(shè)計(jì)題目見表3。
表2 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)以定期個(gè)人報(bào)告、小組技術(shù)論壇、階段成果(軟、硬件)檢查等多種方式,對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核和評(píng)價(jià),考核方面包括學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的掌握程度、設(shè)計(jì)開發(fā)技能、數(shù)據(jù)的處理和分析能力等多個(gè)方面,增加畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程性評(píng)價(jià),避免只依據(jù)最后畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)定成績的方法。同時(shí),為避免老師個(gè)人風(fēng)格與能力不同導(dǎo)致的教學(xué)水平效果的不同,應(yīng)對(duì)團(tuán)隊(duì)合作教學(xué)模式的考核評(píng)估體系在機(jī)制上、制度上進(jìn)行規(guī)范。
(1)定期個(gè)人報(bào)告。學(xué)生每周都要撰寫學(xué)習(xí)日志與卷案,記錄每周的學(xué)習(xí)與實(shí)踐情況。學(xué)習(xí)日志與卷案對(duì)學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)研究以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作方面所付出的努力進(jìn)行記錄,能夠揭示學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力和推理能力,并記錄學(xué)生在工程過程中經(jīng)歷的各個(gè)階段。即使最后沒有任何實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品,這些文件也能為指導(dǎo)老師提供有關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的證據(jù)。此外,學(xué)習(xí)日志與報(bào)告有助于明確個(gè)人對(duì)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和活動(dòng)的貢獻(xiàn),雖然需要花費(fèi)時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)日記和卷案進(jìn)行閱讀與評(píng)估,但對(duì)學(xué)生而言,定期的反饋是最有效的。
表3 任務(wù)分配及畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
(2)小組技術(shù)論壇。1或2周開一次例會(huì)進(jìn)行技術(shù)討論,兩組學(xué)生要利用PPT向指導(dǎo)老師匯報(bào)近期的工作進(jìn)展及所遇問題,指導(dǎo)老師會(huì)耐心地給與指導(dǎo)與建議。
(3)在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題、中間和最后環(huán)節(jié)分別設(shè)立開題、中期及結(jié)題答辯,對(duì)學(xué)生的階段成果(軟、硬件)進(jìn)行檢查?,F(xiàn)已將畢業(yè)設(shè)計(jì)小組的開題及中期答辯、成果展示以及老師指導(dǎo)等過程錄像,將團(tuán)隊(duì)合作畢設(shè)全部資料匯編形成影像資料,放到網(wǎng)站上或?qū)嶒?yàn)中心多媒體展示平臺(tái)上,供后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)參考。
利用工程項(xiàng)目管理(PMP)方法,通過項(xiàng)目階段和綜合聯(lián)合調(diào)試,將小組內(nèi)各同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來,培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神。每個(gè)團(tuán)隊(duì)根據(jù)組員任務(wù)分配情況以及時(shí)間安排完成項(xiàng)目進(jìn)度表,圖1所示為其中一個(gè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作進(jìn)展情況,通過圖表可清楚了解一段時(shí)間內(nèi)哪些工作是獨(dú)立承擔(dān)的,哪些工作是協(xié)作完成的,充分體現(xiàn)項(xiàng)目的相互關(guān)聯(lián)情況。團(tuán)隊(duì)是一個(gè)整體,項(xiàng)目全過程是團(tuán)隊(duì)成員互相交流、互動(dòng)合作、共同提高的過程。
通過上述教學(xué)運(yùn)行與管理方式對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行過程性評(píng)價(jià),更注重學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中團(tuán)隊(duì)合作解決所遇設(shè)計(jì)困難或瓶頸時(shí)的處理態(tài)度、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)意識(shí)等。秉承CDIO培養(yǎng)大綱強(qiáng)化學(xué)生工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力等層面的要求,通過兩屆共6組團(tuán)隊(duì)合作模式畢業(yè)設(shè)計(jì)的開展,逐步完善了強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)素質(zhì)培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)考核評(píng)價(jià)體系,其考核內(nèi)容包含:學(xué)科及專業(yè)技能評(píng)估、團(tuán)隊(duì)合作能力評(píng)估、交流能力評(píng)估、創(chuàng)新解決問題能力評(píng)估、人文社會(huì)科學(xué)類能力評(píng)估等五方面內(nèi)容。上述五方面能力也是國內(nèi)國際工程教育類著名專家及學(xué)者普遍認(rèn)可的未來工程師應(yīng)該具備的能力素質(zhì)。
圖1 團(tuán)隊(duì)協(xié)作進(jìn)展
(1)學(xué)科及專業(yè)技能評(píng)估。學(xué)科及專業(yè)技能的評(píng)估是基礎(chǔ)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及完成過程來考核,包括對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的掌握程度、設(shè)計(jì)開發(fā)技能、工程推理及解決問題能力、實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)知識(shí)、系統(tǒng)思維,綜合運(yùn)用多門專業(yè)知識(shí)與技能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品及系統(tǒng)全生命周期建造的能力、數(shù)據(jù)的處理和分析能力等評(píng)估。
(2)團(tuán)隊(duì)合作能力評(píng)估。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來,社會(huì)需求越來越多樣化,使人們?cè)诠ぷ鲗W(xué)習(xí)中所面臨的情況和環(huán)境及其復(fù)雜。在很多情況下,單靠個(gè)人能力已很難完全處理各種錯(cuò)綜復(fù)雜的問題并采取切實(shí)高效的行動(dòng),所有這些都需要人們建立合作團(tuán)隊(duì)來完成,依靠團(tuán)隊(duì)合作的力量創(chuàng)造奇跡。在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目運(yùn)行過程中需要老師留意,各組任務(wù)分配及配合情況,組員承擔(dān)責(zé)任情況;在此評(píng)估中,更加注重學(xué)生的項(xiàng)目過程,通過每周個(gè)人總結(jié)、例會(huì)提問等方式密切關(guān)注團(tuán)隊(duì)合作并解決問題的態(tài)度及方法。項(xiàng)目最后每組要提交團(tuán)隊(duì)合作總結(jié)報(bào)告,闡述團(tuán)隊(duì)合作經(jīng)驗(yàn)與體會(huì),教師也可通過報(bào)告評(píng)估學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作表現(xiàn);在中期及結(jié)題答辯中,指導(dǎo)老師會(huì)提出問題檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,例如指導(dǎo)老師可以向負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生提出硬件或界面等不是他責(zé)任內(nèi)的問題,從而考察學(xué)生相互溝通、團(tuán)隊(duì)合作、共同學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果。團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是希望組員在發(fā)揮特長,相互補(bǔ)充的基礎(chǔ)上可以彼此學(xué)習(xí),借助團(tuán)隊(duì)的力量提高自己,廣泛了解相關(guān)知識(shí)與技能。
(3)交流能力評(píng)估。通過學(xué)生在諸如口頭演講等特定任務(wù)中的表現(xiàn)情況,可以對(duì)學(xué)生的許多預(yù)期學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估。交流能力包括書面交流、口頭表達(dá)交流以及利用電子及多媒體交流等。書面交流能力通過設(shè)計(jì)、總結(jié)報(bào)告體現(xiàn)以及評(píng)估;口頭表達(dá)以及利用多媒體交流能力通過每次例會(huì)學(xué)生的幻燈片以及開題、中期、結(jié)題答辯過程考核,在這種情況下評(píng)分表有助于收集和分析評(píng)估數(shù)據(jù)。評(píng)分表是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)列表,該列表通過一個(gè)反映完成質(zhì)量程度的等級(jí)來評(píng)估表現(xiàn)、過程及系統(tǒng)。評(píng)分表不僅對(duì)教師有價(jià)值,而且向?qū)W生傳達(dá)了教師對(duì)他們表現(xiàn)的期望。由于所有學(xué)生采用相同的準(zhǔn)則,所以學(xué)生感覺評(píng)估是公平的、客觀的。在一些工科教育組織的定期期刊文章和會(huì)議論文集中,如美國的工程教育協(xié)會(huì)(ASEE)、歐洲工程教育協(xié)會(huì)(SEFI)中,就可以找到一些正規(guī)且制度化的評(píng)分表。
(4)創(chuàng)新、解決問題能力評(píng)估。當(dāng)今時(shí)代,科技進(jìn)步日新月異,國際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。國與國之間的競(jìng)爭(zhēng),歸根到底是人才的競(jìng)爭(zhēng),是民族創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng),而教育是培養(yǎng)人才和增強(qiáng)民族創(chuàng)新的基礎(chǔ)。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和形成貫穿于人才培養(yǎng)的整個(gè)過程,最主要的培養(yǎng)階段是在高等教育階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為高等教育的一個(gè)重要環(huán)節(jié),要充分發(fā)揮其培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用。在團(tuán)隊(duì)合作畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,項(xiàng)目選題基本來自于實(shí)際工程項(xiàng)目及專業(yè)前沿?zé)狳c(diǎn),這有助于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維解決問題,提高創(chuàng)新能力。
(5)人文、社會(huì)科學(xué)類能力評(píng)估。在強(qiáng)調(diào)全面素質(zhì)培養(yǎng)的大學(xué)教育中,如何貫徹黨的教育方針,有效地培養(yǎng)出具有歷史使命感和社會(huì)責(zé)任感,能夠進(jìn)行創(chuàng)造性勞動(dòng)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)者,已成為當(dāng)今一個(gè)突出的課題。大學(xué)教育首先要培養(yǎng)“人”,然而,在工科大學(xué)教育中,人文社會(huì)科學(xué)即與通類教育相關(guān)(文化、法律、歷史、道德、社會(huì)需要、個(gè)人責(zé)任感、社會(huì)責(zé)任感等)的內(nèi)容有所忽視,特別需要我們加強(qiáng)重視。聚焦到團(tuán)隊(duì)合作畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,每位組員的工作都是整體項(xiàng)目的一部分,學(xué)生是否對(duì)自己承擔(dān)的部分具有責(zé)任感,保質(zhì)保量完成責(zé)任內(nèi)的工作以確保整個(gè)項(xiàng)目的順利推動(dòng)是我們考核的一方面;另外一方面,當(dāng)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目出現(xiàn)瓶頸或是差錯(cuò)的時(shí)候,學(xué)生是否能夠愿意承擔(dān)敢于承擔(dān)并解決問題,這也是我們考核的重點(diǎn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行過程、小組技術(shù)討論及階段性考察中教師細(xì)心觀察是能夠?qū)W(xué)生的責(zé)任感等人文社科類能力準(zhǔn)確評(píng)估的。
通過學(xué)生的問卷調(diào)查了解到學(xué)生對(duì)團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)非常感興趣并且從中收獲頗多,實(shí)踐證明團(tuán)隊(duì)合作模式的畢業(yè)設(shè)計(jì)作為一種重要畢業(yè)設(shè)計(jì)模式,在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科及專業(yè)技能、團(tuán)隊(duì)合作能力、交流能力、創(chuàng)新解決問題能力等方面有顯著優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然,提高學(xué)生的能力素質(zhì)不是一朝一夕,也不是通過某一種教學(xué)方式就能實(shí)現(xiàn)的。需要在實(shí)踐中不斷總結(jié),采取各種有效途徑,逐步培養(yǎng)出具有團(tuán)隊(duì)精神的通技術(shù)、懂專業(yè)的具有領(lǐng)軍能力的國際化的通用工程師。
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