基于TEE-CDIO理念的新工科毕业设计改革研究

胡安奎 叶琳 付成华 刘晓辉

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。

关键词 全面工程教育 CDIO 新工科 毕业设计改革中图分类号：G642.477  文献标识码：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師组成指导小组，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（下转第30页）（上接第28页）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。

参考文献

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