胡安奎 葉琳 付成華 劉曉輝

摘 要 在國際工程教育發(fā)展背景下，我國工程教育進(jìn)行了改革與轉(zhuǎn)型，結(jié)合新工科發(fā)展的需求，將全過程教育（TEE）理念與CDIO四階段教育模式融入到本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)改革中，把畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段的能力培養(yǎng)分散到大學(xué)四年，旨為本科畢業(yè)生能多角度、多學(xué)科、多手段解決實(shí)際工程問題。在新的改革探索模式下，學(xué)生與指導(dǎo)教師均在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中顯示足夠的靈活性、思辨性與創(chuàng)新性。因此，基于TEE-CDIO理念的新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)改革新模式將更加適應(yīng)新時(shí)代背景下對卓越工程師的培養(yǎng)要求。

關(guān)鍵詞 全面工程教育 CDIO 新工科 畢業(yè)設(shè)計(jì)改革中圖分類號：G642.477? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.04.013

Abstract Under the background of the development of international engineering education， China starts reform and transformation of engineering education. Combining the needs of the development of new engineering， the whole process education of TEE and the four-stage education mode of CDIO are introduced into the undergraduate graduation design reform. The purpose of this reform is to enable undergraduate engineering students can solve practical engineering problems from multiple angles， disciplines and means. Under the new mode of reform and exploration， Students and teachers are flexible， speculative and innovative in graduation design. Therefore， the new model of engineering graduation design reform based on TEE-CDIO will be more suitable for the training of outstanding engineers in the new era.

Keywords TEE; CDIO; new engineering; graduation design reform

0 引言

當(dāng)前工程教育深受科學(xué)范式與技術(shù)范式的影響，應(yīng)當(dāng)回到以實(shí)踐、設(shè)計(jì)及綜合為核心的軌道上來，從而體現(xiàn)工程教育的工程主體性。[1-2]而畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科教學(xué)考核的重要部分，是學(xué)生四年本科學(xué)習(xí)后專業(yè)知識與專業(yè)能力的具體表現(xiàn)。在21世紀(jì)中國新工科建設(shè)背景下，大學(xué)工程教育對本科畢業(yè)生提出了更高的要求，它要求畢業(yè)生們具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識、靈活的專業(yè)技能、良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通技能、較好的能力創(chuàng)新。因此，基于新工科要求下本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)改革是當(dāng)務(wù)之急。

1 本科工科生畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

當(dāng)今大環(huán)境下的本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量無法滿足基于新工科的工程教育對學(xué)生工程能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力要求，經(jīng)過調(diào)研與分析，筆者總結(jié)出幾個(gè)主要原因：[3-5]① 學(xué)生創(chuàng)新性思維與工程思維沒有得到足夠的培養(yǎng);② 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)期間尋找工作、考研、實(shí)習(xí)等侵占了畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備時(shí)間，使得學(xué)生無法重視和認(rèn)真準(zhǔn)備;③ 教師資源不足。本科擴(kuò)招后，教師不能對每位學(xué)生進(jìn)行全面指導(dǎo)，而新進(jìn)的青年教師經(jīng)驗(yàn)不足，不能較好地分擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)。

2 基于TEE-CDIO理念的新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)改革模式

2.1 TEE-CDIO理念

TEE（Total Engineering Education）是一種提倡全過程、全包容和全學(xué)生的工程教育理論。應(yīng)用于本次改革，就是要在本科生在大一一入學(xué)就圍繞以畢業(yè)設(shè)計(jì)為成果的全面工程教育。針對畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)外文閱讀能力、專業(yè)基礎(chǔ)知識、文獻(xiàn)查閱能力、團(tuán)隊(duì)合作溝通能力等本科生必須的基礎(chǔ)能力。同時(shí)，在全面工程教育下，學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力也要在本科前三年里得到充分的訓(xùn)練，以“前期推動(dòng)，后期主動(dòng)”的模式進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）[6-8]工程教育理念即為采用“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行”的教育模式，與畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成有著高度的匹配?；贑DIO理念可將畢業(yè)設(shè)計(jì)教育分為“引導(dǎo)-選題-執(zhí)行-總結(jié)”四個(gè)階段。第一階段是對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)的普及和思維的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和工程性思維。第二階段使學(xué)生結(jié)合學(xué)生本科階段的學(xué)習(xí)經(jīng)歷與職業(yè)目標(biāo)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。第三階段要設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格按照方案實(shí)施，并得出結(jié)論或成果。第四階段包括畢業(yè)設(shè)計(jì)的驗(yàn)收與答辯，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)要具有實(shí)用性與可行性。

因此，將TEE與CDIO結(jié)合起來，形成基于TEE-CDIO理念的新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)改革新模式（如圖1所示），能夠?qū)⒈究乒た粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)各階段的能力培養(yǎng)分散到大學(xué)四年里進(jìn)行，將過去“導(dǎo)師命題，學(xué)生選題”畢業(yè)設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生選題，導(dǎo)師指導(dǎo)”的模式，讓學(xué)生在本科教育的四年里逐漸完成基于自身思考和設(shè)想的畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生學(xué)會了工程思維與創(chuàng)新思維，并完成專業(yè)能力的積累，會使學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量和學(xué)生工程實(shí)踐能力，創(chuàng)新能力得到提升。

2.2 基于TEE-CDIO理念的新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)改革方案

立足新工科需求，提出應(yīng)從個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力和全局意識三個(gè)維度重構(gòu)面向未來的新工科人才能力。基于新工科背景下工程教育要求和TEE-CDIO理論，針對工科生畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段的教育模式，擬開展以下幾方面改革：

2.2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)“全過程-多階段”改革探索

本次改革將本科工科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程分為四個(gè)階段。

（1）從學(xué)生第1學(xué)期到第4學(xué)期，對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)方面的教育，包括專業(yè)基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)訓(xùn)練、專業(yè)英語訓(xùn)練、文獻(xiàn)查閱訓(xùn)練等，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。課程構(gòu)建“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)-系統(tǒng)實(shí)踐+創(chuàng)新實(shí)踐”逐步推進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)體系。課程結(jié)業(yè)以“小項(xiàng)目課題+考試”的形式進(jìn)行，讓學(xué)生組成小組，在老師的指導(dǎo)下，以團(tuán)隊(duì)合作的形式完成小項(xiàng)目課題的“選題、設(shè)計(jì)、成果、答辯”，由老師打分、同學(xué)打分、團(tuán)隊(duì)自評三方面對小項(xiàng)目課題進(jìn)行評分。此階段的教育模式主要是起到引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主思考和基本能力培養(yǎng)的作用。

（2）在第5、6學(xué)期，學(xué)生的基本工程素養(yǎng)和專業(yè)能力與積累已經(jīng)基本形成，學(xué)生可以結(jié)合之前學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)研究的收獲，初步選定畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行初步擬定，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下完成資料收集和內(nèi)容涵蓋設(shè)計(jì)。

（3）第7學(xué)期開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)方案的實(shí)施階段。學(xué)生要注意定期與指導(dǎo)老師進(jìn)行溝通交流，及時(shí)修正設(shè)計(jì)方案并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的驗(yàn)收。

（4）學(xué)生在第8學(xué)期開始畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，在此模式下基于自身經(jīng)驗(yàn)與思考的畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和創(chuàng)新程度是極高的，學(xué)生對其的知識掌握和理解十分深刻，在答辯中也極易獲得評審專家的認(rèn)同。

2.2.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的實(shí)踐性改革研究

在本科工程教育，尤其是在第1至第6學(xué)期，要增加對學(xué)生的科研實(shí)踐與應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練。可每3-4周舉行一次經(jīng)驗(yàn)交流會或工程知識普及講座，邀請經(jīng)驗(yàn)豐富的前輩就學(xué)習(xí)方法、科研經(jīng)驗(yàn)、職業(yè)發(fā)展、最新技術(shù)等進(jìn)行交流，擴(kuò)寬學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識和眼界，有利于學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和工程思維的建立。對于能力優(yōu)秀的學(xué)生，學(xué)校積極為其提供寒暑假在企業(yè)實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)的機(jī)會，在學(xué)校與企業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)下，學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力會大大提升，對職業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性也會逐步增強(qiáng)。

2.2.3 導(dǎo)師制度的改革分析

新模式下的畢業(yè)設(shè)計(jì)將建立“學(xué)生為主體—教師為顧問”的新導(dǎo)師制。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中自主選題，教師作為“顧問”，需要對學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)加以正確的引導(dǎo)。同時(shí)，在學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到問題時(shí)，教師應(yīng)盡量以啟發(fā)的方式給予合理建議，輔助他們完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。因此，不同特長和經(jīng)驗(yàn)的老師組成指導(dǎo)小組，對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)從不同方向進(jìn)行指導(dǎo)，改變過去“一導(dǎo)師多學(xué)生”的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式，建立新工科發(fā)展要求下“教學(xué)團(tuán)隊(duì)全方位”指導(dǎo)模式，能更高效、更全面地對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，達(dá)到事半功倍的指導(dǎo)效果。見下式：

式中：T.E.E—全過程工程教育;u—本科;t—指導(dǎo)教師;s—工科生。

3 畢業(yè)設(shè)計(jì)改革執(zhí)行結(jié)果

本次改革立基于新工科背景及TEE-CDIO工程教育理念，嚴(yán)格按照改革方案實(shí)施，現(xiàn)如今我院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)改革實(shí)現(xiàn)了以下四個(gè)目標(biāo)：

（1）組建了大學(xué)生科研團(tuán)隊(duì)。將畢業(yè)設(shè)計(jì)融入科研創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)科競賽，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和欲望，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能力，實(shí)現(xiàn)了對大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（2）組建了教師協(xié)作指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)。教師團(tuán)隊(duì)對學(xué)生科研創(chuàng)新的指導(dǎo)更加全面，學(xué)生分析問題、解決問題的能力得到切實(shí)提高。

（3）構(gòu)建了校企聯(lián)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式和基地。將畢業(yè)設(shè)計(jì)融入生產(chǎn)實(shí)踐，通過校企合作，學(xué)生課堂理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)際的能夠有機(jī)結(jié)合，克服了長期以來由教師自擬的部分畢業(yè)設(shè)計(jì)課題不能很好地與工程實(shí)際結(jié)合，理論脫離實(shí)際的弊端。

（4）構(gòu)建了全面的畢業(yè)設(shè)計(jì)評價(jià)體系。改進(jìn)的（下轉(zhuǎn)第30頁）（上接第28頁）畢業(yè)設(shè)計(jì)考核評價(jià)體系將創(chuàng)新性作為重要考核指標(biāo)，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程中綜合能力的評價(jià)得到了重視。

4 結(jié)語

本次改革基于新工科背景，確立了“學(xué)生為主體-教師為顧問”的新導(dǎo)師制，有利于將大學(xué)生培養(yǎng)成為有扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、有個(gè)性、有特色、有創(chuàng)新意識的人才。實(shí)行了四階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性與創(chuàng)造性，通過為學(xué)生搭建的培養(yǎng)平臺，提升學(xué)生能力，以滿足社會和行業(yè)發(fā)展對專業(yè)人才的要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)改革，有利于培養(yǎng)實(shí)踐性、創(chuàng)新性的工科畢業(yè)生，對新工科時(shí)代下的工程教育改革具有一定的借鑒意義。

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