基于TEE-CDIO理念的新工科毕业设计改革研究

来源：论文查重 时间：2019-11-10 19:02:51

摘 要 在国际工程教育发展背景下，我国工程教育进行了改革与转型，结合新工科发展的需求，将全过程教育（TEE） 理念与 CDIO 四阶段教育模式融入到本科生毕业设计改革中，把毕业设计各阶段的能力培养分散到大学四年，旨为本 科毕业生能多角度、多学科、多手段解决实际工程问题。在新的改革探索模式下，学生与指导教师均在毕业设计过程中 显示足够的灵活性、思辨性与创新性。因此，基于 TEE-CDIO 理念的新工科毕业设计改革新模式将更加适应新时代背 景下对卓越工程师的培养要求。
0 引言
当前工程教育深受科学范式与技术范式的影响，应当回 到以实践、设计及综合为核心的轨道上来，从而体现工程教 育的工程主体性。[1-2]而毕业设计作为本科教学考核的重要部 分，是学生四年本科学习后专业知识与专业能力的具体表现。 在 21 世纪中国新工科建设背景下，大学工程教育对本科毕 业生提出了更高的要求，它要求毕业生们具有扎实的专业基 础知识、灵活的专业技能、良好的团队协作与沟通技能、较好 的能力创新。因此，基于新工科要求下本科生毕业设计改革 是当务之急。
1 本科工科生毕业设计现状分析
当今大环境下的本科生毕业设计质量无法满足基于新工 科的工程教育对学生工程能力、实践能力和创新能力要求，经 过调研与分析，笔者总结出几个主要原因：[3-5]① 学生创新性思 维与工程思维没有得到足够的培养；② 学生毕业设计期间寻 找工作、考研、实习等侵占了毕业设计准备时间，使得学生无法 重视和认真准备；③ 教师资源不足。本科扩招后，教师不能对 每位学生进行全面指导，而新进的青年教师经验不足，不能较 好地分担指导任务。
2 基于 TEE-CDIO 理念的新工科毕业设计改革模式
2.1 TEE-CDIO 理念
TEE(Total Engineering Education)是一种提倡全过程、全包 容和全学生的工程教育理论。应用于本次改革，就是要在本科 生在大一一入学就围绕以毕业设计为成果的全面工程教育。 针对毕业设计培养外文阅读能力、专业基础知识、文献查阅能 力、团队合作沟通能力等本科生必须的基础能力。同时，在全 面工程教育下，学生的实践能力与创新能力也要在本科前三年 里得到充分的训练，以“前期推动，后期主动”的模式进行各项 活动。CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)[6-8]工程教育 理念即为采用“构思－设计－实施－运行”的教育模式，与毕业 设计的完成有着高度的匹配。基于 CDIO 理念可将毕业设计 教育分为“引导－选题－执行－总结”四个阶段。第一阶段是 对学生进行专业的普及和思维的引导，培养学生专业素养和工 程性思维。第二阶段使学生结合学生本科阶段的学习经历与 职业目标进行毕业设计选题。第三阶段要设计毕业设计方案， 严格按照方案实施，并得出结论或成果。第四阶段包括毕业设 计的验收与答辩，学生的毕业设计要具有实用性与可行性。 因此，将 TEE 与 CDIO 结合起来，形成基于 TEE-CDIO 理念的新工科毕业设计改革新模式（如图 1 所示），能够将本科工 科生的毕业设计各阶段的能力培养分散到大学四年里进行，将 过去“导师命题，学生选题”毕业设计模式转变为“学生选题，导 师指导”的模式，让学生在本科教育的四年里逐渐完成基于自 身思考和设想的毕业设计。学生学会了工程思维与创新思维， 并完成专业能力的积累，会使学生的毕业设计质量和学生工程 实践能力，创新能力得到提升。

2.2 基于 TEE-CDIO 理念的新工科毕业设计改革方案
立足新工科需求，提出应从个人能力、团队能力和全局意 识三个维度重构面向未来的新工科人才能力。基于新工科背 景下工程教育要求和 TEE-CDIO 理论，针对工科生毕业设计各 阶段的教育模式，拟开展以下几方面改革：
2.2.1 毕业设计“全过程－多阶段”改革探索
本次改革将本科工科生毕业设计的过程分为四个阶段。
（1）从学生第 1 学期到第 4 学期，对学生进行专业方面的 教育，包括专业基础知识、计算机训练、专业英语训练、文献查 阅训练等，提升学生解决实际问题的能力。课程构建“基础实 验-综合实验实训-系统实践+创新实践”逐步推进的实践教学 体系。课程结业以“小项目课题+考试”的形式进行，让学生组 成小组，在老师的指导下，以团队合作的形式完成小项目课题 的“选题、设计、成果、答辩”，由老师打分、同学打分、团队自评 三方面对小项目课题进行评分。此阶段的教育模式主要是起 到引导学生自主学习、自主思考和基本能力培养的作用。
（2）在第 5、6 学期，学生的基本工程素养和专业能力与积 累已经基本形成，学生可以结合之前学习和团队研究的收获， 初步选定毕业设计的课题，对设计内容进行初步拟定，在指导 老师指导下完成资料收集和内容涵盖设计。
（3）第 7 学期开始进行毕业设计方案的实施阶段。学生要 注意定期与指导老师进行沟通交流，及时修正设计方案并完成 毕业设计的验收。
（4）学生在第 8 学期开始毕业设计答辩，在此模式下基于 自身经验与思考的毕业设计的质量和创新程度是极高的，学生 对其的知识掌握和理解十分深刻，在答辩中也极易获得评审专 家的认同。
2.2.2 毕业设计模式的实践性改革研究
在本科工程教育，尤其是在第 1 至第 6 学期，要增加对学生的科研实践与应用实践训练。可每 3-4 周举行一次经验交 流会或工程知识普及讲座，邀请经验丰富的前辈就学习方法、 科研经验、职业发展、最新技术等进行交流，扩宽学生对所学专 业的认识和眼界，有利于学生专业素养和工程思维的建立。对 于能力优秀的学生，学校积极为其提供寒暑假在企业实习学习 的机会，在学校与企业的联合培养下，学生的专业应用能力会 大大提升，对职业环境的适应性也会逐步增强。
2.2.3 导师制度的改革分析
新模式下的毕业设计将建立“学生为主体—教师为顾问” 的新导师制。学生在毕业设计中自主选题，教师作为“顾问”， 需要对学生完成毕业设计加以正确的引导。同时，在学生进行 毕业设计过程中遇到问题时，教师应尽量以启发的方式给予合 理建议，辅助他们完成毕业设计。因此，不同特长和经验的老 师组成指导小组，对学生的毕业设计从不同方向进行指导，改 变过去“一导师多学生”的毕业设计指导模式，建立新工科发展 要求下“教学团队全方位”指导模式，能更高效、更全面地对学 生进行指导，达到事半功倍的指导效果。见下式：
式中：T.E.E—全过程工程教育；u—本科；t—指导教师；s— 工科生。
3 毕业设计改革执行结果
本次改革立基于新工科背景及 TEE-CDIO 工程教育理念， 严格按照改革方案实施，现如今我院本科生毕业设计改革实现 了以下四个目标：
（1）组建了大学生科研团队。将毕业设计融入科研创新训 练和学科竞赛，激发学生的创新意识和欲望，训练学生的创新 思维，锻炼学生独立获取知识的能力，实现了对大学生创新能 力的培养。
（2）组建了教师协作指导团队。教师团队对学生科研创新 的指导更加全面，学生分析问题、解决问题的能力得到切实提高。
（3）构建了校企联合的毕业设计模式和基地。将毕业设计 融入生产实践，通过校企合作，学生课堂理论学习与工程实际 的能够有机结合，克服了长期以来由教师自拟的部分毕业设计 课题不能很好地与工程实际结合，理论脱离实际的弊端。
（4）构建了全面的毕业设计评价体系。改进的毕业设计考核评价体系将创新性作为重要考核 指标，学生在毕业设计全过程中综合能力的评价得到了重视。
4 结语
本次改革基于新工科背景，确立了“学生为主体-教师为 顾问”的新导师制，有利于将大学生培养成为有扎实专业基 础、有个性、有特色、有创新意识的人才。实行了四阶段的毕 业设计模式，充分调动学生积极性与创造性，通过为学生搭建 的培养平台，提升学生能力，以满足社会和行业发展对专业人 才的要求。本次毕业设计改革，有利于培养实践性、创新性的 工科毕业生，对新工科时代下的工程教育改革具有一定的借 鉴意义。

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