能源动力类本科毕业设计教学改革探析

来源：论文查重 时间：2019-10-24 10:52:58

［摘 要］面向新工科建设人才培养目标，结合能源动力类专业特点，针对本科毕业设计培养环节中存在的问题，分析工科教 师和学生所面临的新的发展要求。提出组建新老结合的指导教师团队，强化教师工程背景，发挥各自优势的观点；将导师角色贯 穿本科教学过程，落实以学生为中心的教育理念；加强毕业设计过程考核与管理，强化工科毕业生的工程素养，形成新工科时代 背景下的教学模式，全面提升工科教师与工科学生的综合能力。
［关键词］新工科；毕业设计；能源动力；教学改革
在新工科建设的时代背景下，迫切需要培养大批新 兴工程科技人才，人才培养的模式也需要与时俱进。继 “复旦共识”[1]达成以来，人才培养新模式的研究和实践 已着力开展。面对人才培养的主体对象，以学习者为中 心的教育模式亟须确立。正如新工科建设的行动路线 （“天大行动”）[2]所指出的那样：落实以学生为中心的理 念，加大学生选择空间，增强师生互动，改革教学方法和 考核方式。进而，新工科建设指南（“北京指南”）[3]对教 师提出了新的要求：强化教师工程背景，培养工程实践 能力强的高水平专业教师。由此可见，在新工科建设形 势下，开拓工程教育改革的新路径，对工科教师和工科 学生均提出了新的时代发展要求。
一、能源动力类本科毕业设计培养现状及分析
2012年，教育部高校本科专业目录中已将热能与动 力工程调整为能源与动力工程。能源动力类专业的培 养方案主要包括学习多种能源的利用与转换方式，掌握 多种动力设备以及电气自动化技术的基础理论，接受现 代能源动力工程师的基本训练。毕业设计（论文）作为 一项教学实践环节，是学生对本科学习工作的总结，也 是培养学生综合运用所学知识解决实际问题能力的重 要阶段。但是在现实中，毕业设计常出现以下问题。
（一）毕业设计选题的盲目性
本科毕业设计的题目普遍由指导教师拟定，学生不 了解毕业设计的具体内容，缺乏对自己能力的合理评 估，选题环节通常仅凭个人兴趣完成，甚至将选题当作 选教师，导致选题过程存在极大的盲目性。当同一题目 选择的人数相对集中时，教师多以学生的平时表现进行 反向选择，难以充分考虑学生的学习需求，不能针对学生的就业及发展方向进行因材施教，这进一步限制了选 题的自由性。
（二）毕业设计形式的局限性
能源动力类专业涉及大量流动与传热方面的科学 问题，受到实验设备购置、运行安全、实施周期等因素的 制约，学生亲自执行的实验项目难以全面开展[4]。计算 机辅助设计和数值模拟技术成为毕业设计中的有效工 具，但这也引发了一系列的问题。其一，学生的软件实 用技能相对缺乏，面对陌生的学习工具，从入门到熟悉 的较长周期使学生失去了学习的热情和兴趣。其二，计 算机辅助设计成品的合理性以及数值模拟计算结果的 精确度依赖于实验验证，但受实验条件所限，毕业设计 工作缺乏有效的实验参照，毕业设计成果的实用性难以 提升。其三，借助计算机完成的电子资料的传播性较 强，对于内容相近或流程相似的毕业设计任务，监管和 审查力度不足会导致抄袭、拷贝等不良后果。
（三）毕业设计完成的突击性
常规的毕业设计安排在本科学习的最后一个学期， 这个时期也是学生找工作、考研冲刺等的关键阶段，在 这个时间段内学生投入毕业设计的有效时间相对有限。 一方面，文献检索、软件学习、实验设计等前期环节，要 求学生自主查阅资料并拓展课外内容，这个过程难以在 短期内体现为具体的成果，学生自学困难时容易选择放 弃或搁置，从而耽误大量的时间。另一方面，教师由于 忙于科研工作而放松了对学生的管理，当教师的引导和 监督力度不够时，会导致学生完成毕业任务的难度大幅提升。若选题基于现实工程问题，毕业设计的进度还会 受到工程进展的牵制，从而影响毕业设计的完成进度。
（四）毕业能力培养的片面性
毕业设计作为本科教学中的综合性实践环节，以提 高学生的综合知识应用能力、解决复杂问题的实践能 力、沟通表达及思维能力等综合素质为培养目标，但在 实际教学过程中受到多方面因素的影响，培养目标的实 现出现片面性。
首先，部分学生的学习态度不够端正，认为毕业设 计总会通过，存在“等”“靠”“混”的心理，从而影响毕业 设计质量和自身能力的培养进度。其次，教师和学生更 多是关注毕业设计的最终成品及论文成果，容易忽略设 计图纸的规范性、论文图表清晰度等细节问题，由此导 致人才培养中严谨能力的欠缺。最后，由于毕业设计是 一个相对开放的实践环节，要求学生正确认识到自主学 习的必要性，能够运用所学知识举一反三，并能充分展 示自己的毕业成果。学生的自主学习、自我探索、表达 交流等能力，在毕业能力培养中常被忽视，多数教师将 其归结于学生个人，但实际上，教师的良好指引和点拨 对学生毕业能力的提升具有关键作用。
二、能源动力类本科毕业设计教学改革方法探析
面对新一轮的科技革命与产业变革，工程教育与产 业发展紧密相关。2017年，教育部能源动力类专业教学 指导委员会启动了“2017-2018 年高等学校能源动力类 新工科研究与实践项目”立项申报工作，进一步推动了 能源动力类工程教育的改革创新。针对能源动力类本 科毕业设计目前存在的问题，笔者试从以下方面进行教 学改革，以提升能源与动力工程专业人才的培养质量。
（一）指导教师团队建设的探索与实践
由于大多数毕业设计是以指导教师命题的形式出 现，题目类型与教师的专业背景及研究领域紧密相关。 工程经验丰富的教师，设计的题目多以实际工程问题为 依托；以科研项目为主要任务的教师，设计的题目多以 技术探索为目标；擅长教学实验的专任教师，设计的题 目多围绕科学实验展开。通过组建教师团队，融合不同 教师在工程背景、科学研究和实验方法等方面的优势， 形成教师梯队，共同确立毕业设计题目，从而突破学生 毕业选题即为选择教师的局限性。特别对于新任教的 青年教师来说，通过与教龄较长的老教师组队，既可以 发挥青年教师在现代技术应用、外文资料汇集等方面的 优势，又能将丰富的教学和工程经验融入毕业设计的指 导过程中。这不仅有助于提升学生毕业设计的完成质 量和实用价值，也是在新工科时代背景下加强青年教师 工程实践能力的重要途径。目前，众多高校已对青年教 师实行了导师制[5]的培养模式，加快提升青年教师的思 想政治素质。本学院通过践行青年教师导师制的培养 方案，促成了教师团队的建设，显著提升了青年教师的 业务水平。
（二）本科生导师制的探索与实践
导师制是研究生培养过程中的主要教育模式，近年来也在本科生教育阶段进行实践与发展。本科生导师 制通常采用“一对多”的指导方式，通过一定程序并进行 双向选择后完成导师与学生的匹配。有些高校采用四 年导师制，从本科新生开始，以帮助新生快速适应大学 生活，引导学生明确专业方向[6]。为了提高本科毕业设 计完成质量和本科毕业能力培养质量，本科生导师制可 以从学生开始接触专业课程后重点开展，结合专业课程 的学习进展以及相应的课程设计，加强导师的有效指导 作用。导师制的实施将学生培养责任到人，便于针对学 生的个性差异进行因材施教。一方面，这有利于学生提 早了解专业背景和个人兴趣及发展方向，便于学生针对 毕业设计提出自己的想法，改善传统的教师出题、学生 选题的毕业设计模式，为学生提供更自由的创新发展空 间。另一方面，这有利于导师尽早发现学生在知识储备 及能力培养方面的欠缺，反馈至教育教学环节中，进一 步提高教学质量。在本科生导师制的实施过程中，还可 以发挥研究生对本科生的引导作用，构建“本研互融”[7] 的教学模式，将导师制贯穿于本科生的各个年级，发挥 高年级学生对低年级学生的带动作用，促进学生团体之 间的相互学习与交流。
（三）增强过程考核的探索与实践
通常的毕业设计考核以论文评审和答辩为核心环 节，忽略了对过程的监管和评定，造成学生毕业设计前 松后紧、学生毕业设计突击完成、毕业设计无时间改进 等不良后果。教学考核既是对教师“教”的评价，又是对 学生“学”的检验。因此，增强毕业设计的过程考核，这 对教师和学生都提出了新的要求。首先，指导教师要完 善毕业设计的教学规划，明确学生在不同阶段的学习内 容和完成目标，科学引导学生合理安排时间。针对能源 动力类专业所依赖的多种计算机学习软件，通过课程设 计、课外学习等方式融入本科生的日常教学计划中，为 毕业设计的有效完成预留出充裕的时间。其次，建立毕 业设计全过程的考核评价体系，确保开题、中期检查等 过程环节的考核成绩在最终成绩中所占的比例[8]。开题 环节注重考查学生搜集文献、查阅资料的进展，并以开 题报告、文献综述、外文文献翻译等文件作为定量考核 内容；中期检查关注学生在课题研究中遇到的困难和新 的进展，及时引导学生解决问题并发掘创新突破领域， 采用口头报告的形式，增强学生间的互动学习与督促， 锻炼学生的语言表达能力。对于过程考核不合格者，采 用二次开题和再次检查等形式强化管理。最后，除了严 格把控毕业论文和最终答辩的质量以外，在毕业设计完 成后的阶段，加强学生对指导教师的评价，促使毕业设 计的教学考核进入良性循环状态。
（四）综合能力培养的探索与实践
符合新时代社会和科技发展需求的工程专业技术 人才，不仅需要夯实理论基础，更要具备较强的技术运 用、系统分析、实践创新等综合能力。针对目前能源动 力类本科生毕业能力培养方面存在的不足，教学改革需 要在本科阶段贯穿始终。
其一，调动学生对专业学习的积极性。除了常规的 专业课程和专业实习教学以外，应增设专业软件的学习 辅导。辅导形式不限于班级教学，针对学生对计算机软 件的兴趣，引导学生利用课余时间进行专业软件的创新 实践。以三维建模软件为例，通过开展个性标志设计比 赛，激发学生的创造力，让学生熟悉专业软件的操作过 程，为培养新时代工程技术人才奠定基础。目前，本学 院已由青年教师牵头，在本科新生班中组建工科专业软 件兴趣小组，在拓展学生的学习能力方面取得了初步成效。
其二，注重工程技术人才的综合素质培养。新工科 背景下的工程技术人才需具备知识、能力、品德方面的 综合素质，教师在教学过程中要注重理念引领，强化工 科学生的家国情怀、国际视野、法治意识、生态意识和工 程伦理意识等。以工程伦理意识培养为例，目前相关课 程仅在部分高校开设，仍需加大工程伦理教育的宣传力 度。在毕业设计和实习阶段强化工科学生对工程伦理 的认知，加强毕业生从业后的社会责任。
其三，推进创新创业教育改革。加强创新创业教育 是国家实施创新驱动发展战略的迫切需要，也是全面提 高人才培养质量的重要途径。通过开设创新创业类课 程，推广翻转课堂、慕课、微课等创新教育形式，扬州大 学“混合式”教学改革实践成果已被作为主要案例编入 联合国教科文组织编印的《混合学习白皮书》。本学院 电气工程系的教师在“混合式”教学实践中进行了深度 融合探索，促进了师生申报创新课题研究的积极性[9-10]。 针对毕业设计环节，需要结合地方企业技术创新要求， 将新能源、新动力、新产业背景融入毕业设计的课题中， 增强学生的就业创业能力。
三、结语
文章结合扬州大学能源与动力工程专业的毕业设 计培养现状，分析了本科生毕业设计教学过程中存在的 问题。结合新工科建设的时代背景，我们认识到要增强 工科学生的行业背景知识和工程实践能力，需要从毕业 设计此项重要的创新实训环节中进行教学改革。具体 而言，首先要通过团队建设强化教师的工程背景；其次，通过实施本科生导师制和过程考核加强对学生的管理， 改进对本科生课程和实践的教学模式，落实以学生为中 心的新工科建设理念；最后，将新能源、新动力等创新发 展研究贯穿本科教学始终，培养能源动力类毕业生成为 能胜任能源动力行业发展需求的应用型和技术技能型 人才。以上教学改革方案还需要通过今后的教学实践 做进一步的完善和提升。

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