基于云平台的土木工程专业毕业设计智能指导与质量控制研究与实践*

朱 倩 陈记豪

（1.郑州航空工业管理学院土木建筑学院，河南 郑州 450046；2.华北水利水电大学土木与交通学院，河南 郑州 450046）

《土木工程毕业设计》是土木工程专业教学集中实践教学环节，是培养目标达成的关键环节，对学生知识凝练升华至关重要，是离校前的一次职业技能训练[1-2]。传统毕业设计指导模式为每名教师指导6～8名学生，学生根据进度要求自主完成开题、建筑设计、结构设计等工作，教师每周会检查学生进度，并对重点难点进行讲解，平时同学遇到问题可以与老师当面沟通请教，也可以通过微信、QQ等通信软件沟通交流。该过程以学生自学为主，遇到问题学生请教指导教师，教师个别讲解，有很多同学的问题是重复的，而且大部分集中到建筑识图、建筑构造要求、结构计算公式字母含义、规范查询等共性问题，教师每年需要重复讲解与强调这些共性问题。事实上学生听一遍后并不能完全理解掌握这些问题，但也不好意思继续追问，另一方面教师反复讲解，也会出现职业倦怠感。高校青年教师长期处于学校环境中，疲于繁重的重复指导讲解工作，缺乏时间进行工程锻炼，对学生工程实践能力指导心有余而力不足[3]。2020年初，我国爆发了新冠肺炎疫情，致使高校不能如期开学，已无法按照传统模式进行毕业设计指导，所有教学工作均需线上实施，这为土木工程毕业设计线上教学提供了机遇，但是也带来了挑战。如前所述，毕业设计教学与其他课程教学不同，一般以同学们自主实施为主，教师讲解为辅，因学习基础差异导致同学们需要集中讲解的问题不尽相同，因而毕业设计线上教学有其自身特点。本文基于郑州航空工业管理学院土木建筑学院2020年初疫情期间土木工程专业毕业设计教学实践，研究了基于“互联网+”土木工程专业毕业设计教学新模式。

1 线上课程平台建设

2020年上半学期，疫情期间教学以网络直播为主。毕业设计属于综合能力训练，每位同学的需求不同，导致毕业设计直播教学效果较差。微信平台用于联合毕业设计效果良好[4]，但实践中发现，录制好的教学视频放置到即时通信工具群中查找困难，不利于学生系统学习，难以自动监控学生进度。慕课网的框架是为课程教学服务，不适用于毕业设计实践教学。公网免费视频平台对视频文件大小和清晰度均有要求，学生学习时如果不是会员还要经常被广告打断，且教师无法获取后台学生使用数据，难以掌握学生学习情况。另外，微课只是资源的一种形式，像文档、PPT和图纸等资源无法在视频平台展示。西部九所高校借助于网络平台实现了跨越时空、多维度、多区域联合毕业设计评比[5]，可见网络平台能够达到传统手段难以企及的效果。

如图1所示，毕业设计教学云平台应当具有课程资源存储与查看、通知、资料存放、作业下发与批改、讨论和访问数据后台记录与访问等功能，因而需要寻找一个综合性的教学云平台实现上述功能。目前，大多数高校均购买了超星泛雅、雨课堂等云教学平台供教师和学生使用，比如超星泛雅平台可以存储《土木工程毕业设计》涉及的所有资源形式，具有在线实时监测、BBS讨论等功能，教师可以后台监控使用者对资料的使用情况，课程还可以限制用户范围，保护了知识产权，数字化的图纸、图片实现了自由缩放，微课可以自由点播和调整播放速度，视频和图片等根据终端设备自动匹配显示，便于学生随时随地学习思考。通过帖子交流一些有挑战性的问题，有利于课程积累、沉淀和升华，尽早形成精品课程，助力学生成才和教师的成长。

图1 毕业设计云教学平台架构

2 毕业设计知识体系建构

毕业设计分为开题、建筑设计和结构设计三大模块，具体包含图2所示的8大知识模块。毕业实习是为毕业设计服务的集中实践环节，贯穿于毕业设计过程中。传统模式下，教师反复讲解，使得知识变得寡然无味。如果按照课程授课模式，每次录课45min以上，那么学生为了观看学习某个知识点，需要花费大量的查找时间，学生需要抽出整块的时间去学习某个知识点。随着社会的发展，现代生活节奏加快，学生学习时间是碎片化的，因而按照知识点创建微课，符合新时代学生学习特点，便于学生利用碎片化的时间去学习知识。各模块知识点的讲解也与平时上课不同，上课强调的是系统性，讲究面面俱到，而毕业设计教学更侧重于知识点的讲解，要注重整个毕业设计知识体系，微课主要用于帮助学生精准解决毕业设计中的问题，突出实用性，以防止学生在一个知识点卡壳而影响整个毕业设计进度。

图2 土木工程毕业设计知识体系

毕业实习服务于毕业设计，以往指导教师在毕业设计过程中，建筑设计时教师带领学生参观学习建筑基本知识与构造要求，结构设计时教师联系施工工地带领同学们参观学习结构构件施工知识。疫情期间，尝试开展了云实习，教师发动同学们在当地疫情防控政策允许范围内，就近联系工地参观学习，并把自己认为较好的地方拍摄微视频自己讲解，上传到平台供教师和同学们学习。笔者所指导的6名同学上传了20余个视频，经过筛选质量较高的有10个，涵盖了混凝土框架节点施工、钢筋绑扎、混凝土浇筑和基础施工等内容，在教师的指导下同学们从专业角度和自身体会对工程局部施工进行了讲解，效果良好，有力地促进了毕业设计的开展。在云平台上上传了钢筋混凝土框架全套施工仿真视频，笔者在国家虚拟仿真实验教学项目共享平台，选取了“钢筋混凝土梁板结构施工与承载虚拟仿真试验”项目，录制了讲解视频，引导同学们按步骤操作虚拟仿真实验，从而使同学们足不出户，掌握了框架结构施工全过程和受力破坏全过程，对框架结构有了较为全面的认识。通过全过程施工视频学习与虚拟仿真实验操作，同学们对自己需要设计的结构有了较为全面系统的认识，为毕业设计质量提升奠定了基础。

3 “互联网+”助力质量提升

传统毕业设计指导实践中，学生忙于找工作、考研复试，即便找到了工作，学生对毕业设计的认识也仅限于大的课程设计，对照以往的例子依葫芦画瓢模仿下来，对于很多参数学生一知半解的情况下直接套用计算，最终走上工作岗位后也不能直接上手。学生前松后紧，14周时间，前面几周学生基本不着急，等到后6周左右时，学生着急对照模板完成毕业设计，在答辩的时候绝大部分同学对毕业设计没有一个整体的概念，对于一些计算原理的来龙去脉及与规范的对接仍然一知半解，对于电算也仅限于模仿[6]，难以达到毕业设计这一综合实践环节培养的目的，这与《全国土木工程本科指导性专业规范》[7]和全国高等学校土木工程专业评估（认证）文件中基于OBE理念的育人理念不相符，难以达成培养目标[8]。基于互联网+毕业设计教学模式下，同学们利用碎片化的时间，在找工作和考研复试的间隙就能把知识系统梳理下来，花费较少的经历就完成了毕业设计的基本要求，同学们有时间在教师的引导下，利用所学知识深入探讨复杂工程问题，比如通过计算软件对设计成果进行优化、基于BIM技术进行虚拟建造仿真、装配式结构设计等土木工程前沿热点问题展开研究和应用，提升毕业设计质量。

4 教学实践

4.1 角色设置助力职业培训

传统毕业设计中有教师、学生两个角色。绝大部分学生处于被动完成任务的状态，缺乏积极性和主动性。学生即将毕业，笔者尝试设置角色，提升学生的沉浸感。学生是设计师、同组其他同学是甲方，教师是设计单位总工。任务书确定后，各自进入自己的角色，学生按照节点设计完成后上传云平台，甲方和总工审图提出修改建议并打分。传统毕业设计作品以指导教师或者交叉评阅专家评阅为主[9]，评价范围有限。角色设定模式下，作品要接受同组其他同学的评分，每位同学从不同角度对毕业设计作品进行评判，有利于作品的提高，同时导师组也会进行多角度评判，最终每次以书面形式反馈意见，有利于学生知识的掌握和毕业设计质量的提升。

4.2 量化了过程管理

传统毕业设计，过程考核主要靠考勤和指导教师的评判，比较模糊，不利于学生真实水平的评判[10]。利用在线平台可以轻松对微课、文档等学习资源设置任务点，要求学生必须完成，同时也可以安排即时测验，检验学生的学习效果。平台也能够对学生参与讨论等内容进行量化考核，最终将同学们的平时表现分数加起来就组成了平时考核分。持续评分、多环节评分、不同角度评分和不同人员的评分，确保了平时过程量化考核的科学性和公平性，有利于督促学生注重日常学习，避免了临时抱佛脚问题，使得毕业设计成绩评定更加规范科学。教师管理过程中，积极查看总结同学们在帖子中提出的问题和回复，斧正知识，及时凝练问题，适时设为精华帖。同时，利用在线文档工具，制作热度较高的专题，鼓励全体同学参与修订回答，形成课程沉淀，课程质量和内涵稳步提升。

4.3 师生教学相长

学生通过云平台，结合自身基础，反复研习相关知识，进而牢固掌握相关知识点。学生基础不同，观看次数也不同，比如2020届建筑剖面图设计微课，平均观看次数为5次，有一名基础较差的同学观看了20次，最终毕业设计成果中，组内同学均未出现往年的常见错误。因为老师不必反复讲解一些易错问题，使得教师有大量时间对同学们的作品进行深入指导，学生也省去了查找基础资料的烦琐过程，系统精准补充需要的知识，显著提高了学生毕业设计质量，同学们收获了扎实的基础知识和能力的拔高，教师指导过程中极大减少了重复讲解与指导，更多的是创新和拔高的指导过程，教师在愉悦的心情中完成了学生能力的培养，消除了职业倦怠感，整体实施效果良好。

5 结语

基于高校现有云平台，构建了《土木工程毕业设计》数字教学资源系统，形成了基于“互联网+”的土木工程毕业设计教学新模式。该模式实现了知识点精准获取、平常学习过程量化考核，一站式解决了同学们毕业设计中的常见问题，从而使学生有大量的时间提升毕业设计作品质量，也减少了教师大量重复讲解工作，更加精准地指导学生深化毕业设计作品，提升毕业设计教学质量，毕业设计教学过程量化评定和多角色量化评分使得毕业设计成绩评定更加科学合理。