基于T-T理念的工科毕业论文指导模式的研究

张冠东

(上海第二工业大学 文理学部， 上海 201209)

0 引言

本科毕业论文是高校本科教学中的一项重要任务，它不但能够起到检验即将毕业学生的综合素质，还能够为未来高校教学工作的改进提供依据。作为高校中的一个重要学科，工科学生的毕业设计受到了高度的重视。最近一段时间以来，工科学生的本科毕业设计质量参差不齐的现象已经越来越受到大家的关注。有些专家人士不但对毕业设计质量的下滑深感焦虑，还对是否需要继续进行本科毕业设计这一环节的工作提出了怀疑。然而，造成该问题的一个主要原因是作为本科毕业设计的指导老师很难在短时间内对所带领的多个学生进行系统性的毕业设计指导。虽然学生的专业背景相同，但是他们的学术特长却是各不相同。虽然指导老师可以选择对学生进行一对一的指导，但是在学生数量较多的情况下，老师通常无法对学生进行精确地辅导，从而导致学生的毕业设计的质量下降。特别是在新冠疫情发生以来，由于指导老师与学生之间无法见面或无法经常见面，本科毕业学生的毕业设计指导工作面临了更加艰巨的挑战。虽然一些经验丰富的教师能够得心应手地开展毕业设计知道工作，但是有一部分教师由于经验不足，往往无法很好地把握毕业设计的模式以及如何高效地指导学生展开毕业设计工作。目前，大多数研究的关注点在于高校的课程建设[1-2]。很少有研究能够对工科学生的毕业设计指导工作提出一种统一的思路，以便成为指导老师的参照模式。本文从工科学生特长各异的角度出发，建立基于三层架构(Three-Tier)理念的毕业设计指导模式，以便提高本科学生的毕业设计质量。

1 毕业设计指导工作研究思路

在软件开发模式中，有一种比较流行的架构模式：三层架构模式(Three-Tier)。这种模式通常分为表示层、业务逻辑层和数据层[3]，但是这种设计模式很少被用于软件设计之外的设计模式中。而工科学生的本科毕业设计指导工作大体上包含以下3个部分：数据的收集整理、模型的研究和应用成果的讨论与演示。该三部分指导工作和软件开发的三层架构模式有相似之处，因此，本研究将软件设计模式中的三层架构体系应用于工科学生的本科毕业设计的指导工作中，以便使得毕业设计的指导工作更加规范和高效。根据高校毕业设计的基本要求，本研究将工科学生的毕业设计指导工作分为3个层次：论文成果展示指导、论文模型研究与应用指导和数据准备整理指导。在这3个层次中，数据准备整理指导是基础，也可称为数据层，其为另外两个阶段服务；论文模型研究与应用指导描述了指导老师指导学生研究分析模型和业务逻辑关系，也可以称为业务逻辑层；论文成果展示指导可称为表示层，其用于指导学生展示毕业设计工作的成果。3个阶段的关系，如图1所示。

图1 毕业设计指导层次模型

该层次模型描述毕业设计指导工作各部分之间的关系。由于不同的老师对毕业设计的要求不同，因此指导老师也可以通过模型层次的增加和删减等操作使得模型能够满足自己的实际指导需求。

2 以提高毕业论文质量为目的的设计指导改革

工科中包含的学科种类繁多。虽然不同学科对毕业设计的要求各不相同，但是这些学科的老师对毕业设计的指导方式却是大同小异。其一般都是要求作者利用模型或者理论对事物、现象或者数据进行分析，从而得出一定的结论或者做出一定的创新。根据本研究所提出的毕业设计指导层次模型，其具体的做法在不同层面有以下几点。

2.1 数据层

数据层，即数据准备整理的指导阶段。该阶段的指导工作，一般分为如下2个部分。

(1) 文献阅读指导

在文献阅读阶段，指导老师需要根据研究兴趣为学生选择一定数量和类别的学术论文，从而确定所要做的具体课题。该阶段是毕业设计指导工作的最初阶段。通过大量的文献阅读，学生能够了解目前的研究趋势，从而确立毕业设计的具体研究。文献阅读是毕业设计过程的必要阶段，不同的指导老师会根据其自身研究方向的不同，来指导学生阅读不同的文献。

(2) 数据收集整理指导

毕业设计所收集的数据一般分为2种情况：可直接用于分析研究和不可直接用于分析研究。对于不可直接用于毕业设计的数据，我们需要对它进行清洗整理，从而得到可用于分析的数据。其操作流程，如图2所示：

数据清洗整理是毕业设计前期工作的必要阶段，其指的是识别并改正数据中的错误，包括检查数据一致性，处理无效值和缺失值等。数据质量的优劣直接关系到后续毕业设计研究的质量。因此，指导老师需要根据研究的需要指导学生完成高质量的数据清洗整理，使得后续的研究工作更加顺畅和高效。

图2 数据准备阶段流程图

2.2 业务逻辑层

业务逻辑层，即指导老师对毕业设计所采用模型的研究和应用的指导阶段。在该阶段中，学生需要运用各种创新模型来分析数据。由于在软件设计过程中，该层面主要聚焦于业务需求的设计，软件业务的规划以及软件业务流程的实现。因此，在毕业设计指导过程中，该阶段可以相应地将指导工作分为研究目标的设定，研究模型的筛选以及新模型或理论的推导。在该层面，是整个毕业设计部分的核心价值体现，与整个毕业设计所对应的研究领域相关。

(1) 研究目标的设定

由于数据整理清洗是按照具体的需求来进行的，因此，在获得“干净”有序的数据以后，指导老师需要将研究目标按照研究方向进行细化和具体化，以便学生能够有目的地开展研究工作。研究目标的设定应该把问题分割成几个小目标。这样不但便于各个解决，而且还易于控制，并有利于研究方向的把握，同时，可以在完成过程中对小目标进行微调。毕业设计的研究目标设定的具体过程，如图3所示。

图3 研究目标设定

这种做法的优势在于，这些小的研究目标难易程度不同，指导老师和学生都可以通过逐个完成目标的过程从而控制毕业设计的进度。即使有些小目标无法完成，其也不会影响整体目标的进度。

在将总体研究目标分割成多个子目标的过程中，可以根据研究需求来不断地修正子目标，从而使得子目标能够符合实际的需求。

(2) 研究模型的筛选

研究模型的筛选类似于软件业务的规划，主要工作就是将适合做当前数据分析的模型筛选出来。由于不同学生的知识面广度和深度不同，他们的研究重点也不相同，因此他们所选取模型的研究侧重点也不同。但是，由于研究数据已经确定，因此，所选用的模型的范围也是可以确定下来。针对毕业设计学生能力的高低，我们可以将学生的能力分为3个层次：一般能力型、中等能力型和优秀能力型。对于一般能力型学生，指导老师在指导过程中应该注重为其选择简单易懂的数学模型，同时为其指定较低水平的学术论文和相应的算法教材加以学习，使其能够快速地掌握模型并开展研究；对于中等能力型学生，指导老师在指导过程中应该尝试让其自己挑选研究模型，并注重其研究模型的可用性和可行性的把关；对于优秀能力型学生，指导老师在指导过程中应该为其做方向性的选择，同时引领其向更加深入的领域做创新性的研究。

(3) 新模型或理论的推导

新模型或者理论应该以所筛选的模型为基础进行推导或创新的。指导老师应该指导学生完成相应的推导的方法和步骤，并指导学生寻找相应的评价指标，使得学生能够合理地评估其所建立的新模型的正确性。新模型或理论既需要符合实际情况，又要展现出和其他候选模型相比的优越性。

2.3 应用层

在软件架构中，应用层是一种交互界面，其离用户最近，用于显示数据的运算结果并接收用户输入的数据。根据该理念，指导老师可以将论文成果的展示部分归类为应用层。应用层一般写在毕业设计论文的结尾部分，其主要包括两个部分：成果讨论和成果演示。

(1) 研究成果讨论

成果讨论是一种有效的研究展示手段。由于很多研究成果无法全面体现模型或者算法的优越性，因此，我们需要讨论所开发模型或者算法的优缺点，以便读者了解算法的适用范围。

(2) 成果展示

毕业设计论文成果的表现形式，一般分为三种：数据表格、图形展示和图表融合可视化。数据表格是一种定量的表现形式，其主要作用是将数据运算结果的精确展示；图形展示是一种定性的可视化表现手段，能够形象直观地表现研究成果。这两种表现形式各有优劣：数据表格的展示形式准确度高且容易使读者信服；图形可视化展示易于理解，以便不同种类的读者理解研究成果。因此，图表融合可视化是今后毕业设计成果展示的一种重要方式。目前流行的的图表融合可视化控件有：EChart、D3等。这些控件能够被用于多种编程语言中，例如JSP、HTML、JavaScript等。很多研究也已经将过程或者成果可视化作为一种悠闲的手段。黄惠榕等[4]对CNKI 数据库收录的外科护理教学模式的文献进行了可视化展示，清晰地描述了当前的研究现状、热点和前沿技术。张文德和黄禹[5]以中国大学的MOOC (慕课)平台为基础，介绍了一种可视化分析系统，该系统能够直观地展示慕课课程的一些数据特性以及对课程评论的主题信息。图表融合可视化的优势是，这些控件既能够直观地展现毕业设计研究成果，又能将实验结果的数据在图形上的具体位置展示出来；既能够在数据上说明问题，又能够显示各种逻辑关系。

3 讨论和应用

基于T—T理念的毕业论文指导模式在总体上给出了一种毕业论文的指导框架，可以作为工科指导老师开展毕业设计指导工作的指导依据。对于其它学科的毕业设计(例如，文科或艺术类学科)，该理论中的3个层次可根据学科要求做相应的调整，从而使得其适合于不同学科的需要。因此该框架的整体结构具有一定的通用性，能够应对不同学科的需要。该理论在本校应用统计专业的学生做数据分析毕业设计的指导工作中得到了实践并且取得了良好的效果。在该框架下，指导老师对多个学生进行毕业设计指导时，老师的工作效率以及学生毕业设计完成进度均有了明显的提升。

4 总结

以T—T为理念的毕业设计指导模式将软件设计理念运用于毕业设计的指导工作中，使得工科毕业设计指导工作有了参照模板。这种模式能够提供毕业设计的参照依据，使得毕业设计工作开展更加规范和高效。T—T理念使得毕业设计工作能够模块化地进行，即使有的部分没有完成，也不会影响其它已经完成的设计工作。这种方式不但能够提高教师指导毕业设计工作的效率，也能够提高学生的毕业设计的质量。