基于开放式实验平台的创新型毕业设计模式

2013-08-23李二超赵正天刘微容李战明

实验室研究与探索 2013年11期

李二超，李炜，苏敏，赵正天，刘微容，李战明

(1.兰州理工大学电气与信息工程学院，甘肃兰州730050;2.甘肃省工业过程先进控制重点实验室，甘肃兰州730050)

0 引言

毕业设计是工科院校占用学时最长、层次最高、综合性最强、最能衡量学生综合水平的重要实践教学环节。但随着我国高等教育大众化的日益推进，工科院校的师生比的日益加大，学生就业方式的改变，就业形势日益严峻，都成为困扰毕业设计质量提高的重要因素。尽管按教育部的要求实现了1人1题，多数学校也引进了许多具有二次开发性质的开放式实验平台，以求改善毕业设计质量，但仍存在以下问题:

(1)学生专业知识欠扎实。大学第六、七学期一般为重要的专业课学习阶段，但由于各种需求，学生们不得不面临各种考试以及就业单位的签约等实际问题，用于专业课程的学习精力和时间明显不足，导致专业知识掌握不够扎实。而第八学期是毕业设计时间，同时也是研究生复试、就业签约的关键时间，这些客观问题造成时间上的冲突，使得毕业设计时间难以保证。

(2)指导教师投入精力不足。目前，由于每位指导教师都带有9个甚至更多个学生的毕业设计，而且多数教师都承担有大量的科研和教学任务，使得教师投入指导毕业设计的精力明显不足，造成了毕业设计的质量难以保证。

(3)过程管理有待进一步落实。学校在毕业设计中对指导教师和学生都有比较明确的具体要求，但过程管理仍显宽松，使毕业设计质量提高得不到保证。

(4)对开放式实验平台的应用和认识不到位。一方面，许多的开放性实验室平台搁置于实验室，而毕业设计仍大多属于纸上谈兵;另一方面，即使在此类平台上进行设计，由于教师对设备的开放性认识不足，使毕业设计成为了对平台的复制，而未达到二次开发、锻炼提高学生的目的。

而国外大学毕业设计教学环节的完成，主要通过大量投入专业实习时间，并动手比较早。我国大学毕业设计大多在最后一个学期完成，采用目前的毕业设计模式，用一个学期很难完成高水平的毕业设计。

1 改革内容和解决的问题

1.1 探索创新型毕业设计模式

1.1.1 科学选题

在开放性实验平台上开展毕业设计，必须结合设备的软硬件条件、注重适合专业方向、覆盖本专业的主干课程、专业基础课程、专业课程及学科前沿知识等，并培养学生的综合运用能力，同时注意创新思维和创新意识培养。题目的难度和工作量一定要适中，一人一题，并注意题目之间有共性的模块，为学生的协作做好铺垫，这样既不会给学生造成过大的心理负担，也要达到学校的毕业设计要求。

针对不同的学生特点合理设计不同的题目，充分调动学生的主观能动性，确保学生在毕业设计的有限时间内，运用所学习的理论知识和技能，利用实验室现有的条件完成毕业设计。对于那些要读研的学生，教师可以将学生的本科毕业设计和考研后的研究方向相结合，最大限度地调动学生做毕业设计的积极性。

1.1.2 合理进行题目分配

在学生选题前，教师应将选择的题目的内容、采用的方法、题目的难点等进行详尽地表述，使设计小组的学生做到心中有数，并根据自己的兴趣、就业取向和研究方向选定自己感兴趣的题目。在选题过程中，教师和学生应多沟通、多讨论，以调动学生的积极性，针对每个学生的特点和特长，确定毕业设计的内容等，真正做到合理分配题目、双向选择。

学生根据自己的兴趣，对专业课程掌握程度，结合教师提供的设计题目进行选题，也不排除学生的自主命题，努力做到因材施教，加强对学生的个性培养。

1.1.3 时间前移

针对毕业设计时间的不足，尝试将毕业实践环节前移到第7学期末，即在第7学期末，布置设计任务，完成选题，使学生在寒假期间即可开始设计资料的查找，软硬件知识和技术的准备，从而减轻学生在最后一学期的学业负担，使最后一学期进行的实验研究和撰写论文、答辩，学生的毕业设计时间不再过于紧张，在确保设计时间的前提下，提高设计质量。

1.2 建立全程动态监控体系

通常为确保毕业设计的质量，对毕业设计的过程管理，包括题目的设计与选择、设计过程的实施与监控、成果评估三个核心环节。在开放性实验平台进行毕业设计，考虑题目有一定的前瞻性及教师知识的互补性，项目组须对三个核心环节进行共同研究和把握。

1.2.1 建立项目组对毕业设计指导的统一管理机制

考虑教师知识技能的互补性，从题目的确定到中间过程的指导和监控，及最后的答辩及总结等，进行集体研究、决策。

1.2.2 建立3周一次(3-1)的项目组对毕业设计的过程阶段考核制度

针对设计内容和研发性质，须考查、了解学生每个阶段任务完成情况，包括工作进度、平台上系统调试结果、文档资料及上一阶段存在问题的更正纠偏，从而使学生顺利完成毕业设计。

1.2.3 建立指导教师一周3次(1-3)的设计指导机制

一方面使学生的问题能及时得到解决，以确保学生能按时、保质保量完成设计;另一方面，教师对各位学生的出勤、进度能随时掌握，对学生也是一个很好的鞭策。

1.3 解决的问题

进入21世纪，工科类学校为提高学生的实践能力，都先后引进了国内外许多先进的开发研究系统，主要解决的问题:

(1)平台可进行二次开发内容的论证。先进控制实验室主要有PCS连续过程控制系统、MPS模块化生产加工系统、倒立摆等设备，三套设备各有特点，各有侧重，平台中所有系统全部采用工业现场广泛使用的主流控制设备及软件，具有二次开发的特点［1～4］。为避免对平台内容的简单复制，满足创新型毕业设计要求，必须对可进行二次开发内容进行充分论证。

(2)平台软硬件条件与专业培养目标的紧密结合。结合实验室设备的软硬件条件，必须确保进行适合专业方向、覆盖自动化专业主干课程及学科前沿知识的毕业设计题目，培养学生的工程实践能力、创新思维和创新意识［5-6］。

(3)动态过程监控的落实。从选择题目→开题报告→过程管理与检查(3-1、1-3)→毕业答辩管理→论文归档→后期统计分析等整个过程的、集体管理与指导的落实是一极其重要且有难度的环节，也是确保设计质量的关键。

2 主要特色

旨在探索一种借助于开放性实验室平台进行创新型毕业设计的模式，主要特色为:依托开放性实验设备的软硬件，集体论证、科学选题、合理进行题目分配、时间前移、全程动态“3-1、1-3”监控。使学生创新意识、工程实践能力得到实实在在的提高。

3 结语

通过自动化专业本科生毕业设计，组织学生座谈，大多数学生对改革试点表示满意，同学们普遍反映只要下手去实践，便会发现问题、解决问题，能够提高自己的动手能力。

毕业设计是一个非常重要的教学环节，是培养学生综合运用所学的基础知识和基本技能分析、解决实际问题的重要平台，对于培养学生的实践能力、创新能力、科研能力有重要作用［7-15］。要从思想上充分重视，合理安排时间，抓好各个教学环节，对毕业设计选题、开题、设计、写作、答辩等环节进行全过程严格监控。只有不断地研究、探讨毕业设计各教学环节中所存在的问题，并通过实践改进其教学方式，提高学生和指导教师对毕业设计的重视，学生才能完成高水平、高质量的毕业设计。

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