新工科背景下建环专业毕业设计教学改革与实践研究

张玉瑾 王雪锦 孙 勇 陈忠海 田亚男

（河北建筑工程学院，河北 张家口 075000）

新一轮科技革命和产业变革给高等工程教育本科人才培养带来了巨大挑战，教育部提出加快深化工程教育改革，推进新工科建设与发展。“新工科”背景下，本科工程教育模式是以学习者为中心，在夯实学生专业理论知识的同时，培养学生的创新创业能力和跨界整合能力［1］。毕业设计作为高校教学工作中最主要的实践教学环节，是培养学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题能力的重要步骤［2］，有助于培养学生的创新能力。然而学生对毕业设计的重视不够，只把它当成毕业之前的最后一道手续。造成本科学生理论能力上不及硕士生，应用能力下不及高职生，从而就业竞争力差，处于一种较为尴尬的境地。同时市场缺乏大量合格的工程应用型人才，企业在招收本科毕业生后还要自行培养、训练，加重了企业的负担并影响运行效率。于是，对高校应用型人才培养模式及评价方式进行改革的呼声日益高涨。尤其是对毕业设计教学实践环节改革，已经成为新工科背景下的时代需求。

毕业设计质量难以保证，主要原因是学生对待毕业设计兴趣不高［3］。为调动学生的积极性，各学校开展了不同的研究。安徽工业大学建环专业采用加强过程管理，来严格要求学生按规定动作进行毕业设计；东北石油大学建环专业开展了“校企合作”联合指导毕业设计等。本文认为，学生对待毕业设计兴趣不高的根源是：目前的毕业设计选题范围，多是教师根据自身情况拟定，未能充分考虑学生的发展需求；导致学生选择的题目与其日后的工作或深造关联不大；因此，学生认为毕业设计对其后续发展没有太大的作用，仅仅是为完成本科学业而必须履行的一道手续，自然重视程度不够，兴趣不高。要想真正提高学生对待毕业设计的兴趣，毕业设计指导教师应该充分了解并尊重学生的需求，真正从学生需求出发，拟定毕业设计选题范畴，提供出包含工程领域应用新技术或科学研究前沿的设计题目，以满足学生后续的工作或深造需求。

一、以需求为导向的毕业设计教学改革

本着培养应用型、创新型人才的目标，在“新工科”背景下，研究以建环专业学生的发展需求为导向，开展毕业设计题目设置、选题及指导等工作，探讨此种教学模式在激发学生参与毕业设计的兴趣及提高毕业设计质量等方面的积极作用。具体包含如下改革环节：

（一）收集毕业设计相关资料，全方位、多途径关注专业发展前沿及工程领域应用的新技术，并注重“互联网+”平台下建筑信息技术在本专业的应用。项目组成员按照分工，查阅了大量专业文献，并通过参加国家级、省级学术、专业研讨会，接触、学习并吸收专业前沿知识；同时，项目组成员各尽其能，与大型设计研究院、绿色建筑研究院及施工单位的专业人员联系，向他们学习专业新技术的应用，尤其学习到，建筑信息技术BIM已经在各专业的设计环节、项目施工及管理环节，发挥了举足轻重的作用。同时，收集到了不同应用功能的建筑底图，获得了新技术，如热泵技术、BIM技术的学习资料，为毕业设计新型题目的开出提供了可靠保障。

（二）详细调查、统计毕业生发展方向，根据学生需求，精心设计选题方向。对建环专业大四学生毕业去向进行调研，主要分为两大类：考研与就业。其中，就业方向从技术内容角度细化为供热、空调、制冷、热泵等分支，从工作性质角度细化为设计、施工管理、技术支持等；考研方向有太阳能热利用、热泵技术、储能技术等。指导教师根据学生的发展需求，结合自身的研究方向与研究专长，精心设计选题方向。最终开出的毕业设计题目，应具有较强的综合性、实践性、前沿性，突出节能、生态、环保、可持续发展的设计理念，与社会及科技发展趋势紧密结合，增加一定的创新性要求。方案设计在追求新颖、功能完备齐全的同时，要求不能脱离社会实际，要综合考虑经济因素及实施的可行性。

（三）指导教师细化毕业设计选题，充分做好毕业设计布置工作。每位指导教师预先向学生公布自己的研究专长和研究方向，再与学生进行双向选择以确定对应关系，进而师生之间进行选题的协商与确定。在选题协商过程中，学生可根据个人的特长和实际情况，提出参加毕业设计课题的要求，并选择课题。这种选题方式有利于激发学生的学习兴趣，调动学生学习的主动性和积极性。确定选题之后，每位指导教师认真编写毕业设计（论文）指导书、任务书，学生接到指导书与任务书后，做好毕业设计（论文）前的准备工作（如调研、文献资料的查阅、开题报告的精心撰写等），继而制订周密的毕业设计计划，做到设计阶段有章可循。

（四）学生进入毕业设计阶段，指导教师严格过程管理；并改革考核方式，激发学生设计兴趣的同时，兼顾创新能力训练与知识拓展。此步是毕业设计教学改革的主体，在实施过程中教师要明确每位学生的专业需求，根据学生需求准确把控课题目标。而且教师要把控时间节点的分配，要让学生按照设计阶段的不同难易程度及学生的不同能力合理安排时间。在设计进程中，学生能够自主、自由地对专业前沿知识及工程领域新技术进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展；在发现问题后能够及时反馈至指导教师，指导教师有针对性地进行指导，如所学理论知识与工程实践如何结合，新知识盲点上的点拨，设计思路的优化，计算方法的修正等。

学生面对工程设计实践，虽然有了一定的理论知识储备，但缺少理论指导实践的技巧。比如学生拿到建筑底图，开始识图并确定建筑围护结构的相关参数阶段，遇到围护结构构造与设计手册不一致，不知如何处理；老师教其处理方法后，学生对其中近似取值的方法不理解，怀疑这样对计算精度的影响。面对这种情况，教师在指导时，首先应该讲解设计的总体思路，设计的全部环节，每个环节的目的、要点以及各环节之间的关系。比如，负荷计算环节，指导教师应该向学生讲解负荷计算的目的、方法以及与识图阶段围护结构的关系，由此出发，强调负荷计算的要点。最终使学生明白，工程设计要应用学习的理论知识开展，但工程设计不同于理论研究，对于传热系数等参数的确定，要求方法得当，符合现行规范及标准要求，而细节上则无需过于苛责。这样，有效培养了学生的工程思维。另外，对于一些新知识点，课程学习中仅涉及其工作原理；在应用于工程设计时，需要详细讲解技术要点、规范与标准要求，并让学生清楚新技术的发展历程与现状，新技术的优缺点及需要继续探索的领域，激励学生在今后的学习和工作中，不断探索，为专业的发展做贡献。这样，也达到了课程思政的目标。对于BIM技术感兴趣的同学，鼓励学生跨专业组建团队，按照设计院工作模式进行设计。在毕业设计指导过程中，各专业指导教师以设计院形式召开协商碰头会，学生参与，使得学生能够及早了解实际工作模式，并充分认识到BIM技术在各专业协同工作中发挥的重要作用。

学生在指导教师帮助解决问题的过程中，优化了学习方法，培养了工程思维，拓展了知识面，提升了学习能力，自身的专业需求得到满足；进而更愿意主动认真地完成每个设计环节，最终保证了毕业设计质量。

二、研究结果

课题组在建筑环境与能源应用工程专业学生的毕业设计过程中进行了教学试点，课题组成员经过多方收集资料，紧跟专业前沿及新技术的发展，合理确定毕业设计选题方向；通过对毕业生发展需求的调研，明确学生的不同专业需求，细化了毕业设计选题，保证设计题目的可操作性。毕业设计中，根据学生的发展需求，开出了空调技术、太阳能采暖、土壤源热泵、水源热泵、空气源热泵以及寒冷地区太阳能与热泵耦合技术等课题。由于学生所选课题与自己的专业发展需求紧密结合，学生能够自主地对所涉及的专业前沿知识或工程领域新技术进行学习，有疑难时能够积极向老师请教，并及时对设计方案、计算方法等进行优化，最终获得了较高质量的毕业设计成果。跟踪学生的毕业去向，课题组中有一部分学生到南方工作，在工程领域涉及空气源热泵，由于具有相应的设计基础，他们较快地适应了工作，表现令单位满意。还有一部分深造的同学，因为接触过可再生能源，在导师开展与可再生能源相关的课题时，他们对相关知识的掌握与应用要优于其他同学，这为学生顺利地进入研究生阶段的学习奠定了坚实基础。

三、结论

实践表明，以学生的专业发展需求为导向，开展毕业设计教学改革，有效激发了学生的学习兴趣，提升了学生的自主学习能力和创新性逻辑思维能力，为大学生毕业后的就业或深造奠定了一定的设计及研究基础；毕业设计教学改革，符合“新工科”背景下本科工程教育的要求，对于建环专业提高毕业设计质量，培养创新型、应用型人才具有重要的意义。