基于学科竞赛的毕业设计教学改革

王宇钢，高 奇，吴永国

基于学科竞赛的毕业设计教学改革

王宇钢，高 奇，吴永国

(辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001)

针对大学生毕业设计中解决实际问题能力不足的问题，为提升学生创新能力，提高毕业设计（论文）质量，本文提出了以学科竞赛为载体的毕业设计教学改革方法。设计了基于学科竞赛的毕业设计教学目标，建立了分阶段实施的培养模式，并对机械专业毕业设计课程进行了教学改革实践。实践结果表明，本文提出的教学方法不仅提升了毕业设计教学质量，并且有效提高了学生的创新实践能力。该教学实践方法对新工科实践教育教学改革具有一定的参考价值。

学科竞赛；毕业设计；创新实践能力；教学改革

随着我国新工科建设的不断推进，如何培养满足新发展和新技术需求的工程科技人才已成为当前高等工程院校教育教学改革的重要内容。特别是近年来以智能化、数字化、精密化和绿色化为核心的现代制造技术的快速发展，对机械专业学生的创新实践能力培养提出了更加迫切的要求[1]。

毕业设计（论文）是训练学生综合运用专业知识解决实际问题的重要教学环节，是对学生所学理论知识及综合应用的总体检验，是培养学生创新实践能力与解决工程问题能力的有效途径。高校学科竞赛通过课内专业知识和课外专业技术相结合，以锻炼和提升学生自主学习、自主创新意识为目标，能够有效提高大学生实践创新能力。将学科竞赛与毕业设计教学深度融合，有利于培养学生自主探究能力、团队协作能力以及创造创新能力，符合多样化、创新型卓越工程科技人才的新工科人才培养目标。随着当前我国高等工程教育改革的不断深入，以学科竞赛为载体的新型毕业设计教学实践方式正得到高校师生的热烈响应，为探索新科技形势下实践教学改革提供了思路和途径[2-3]。

一、机械类专业本科毕业设计现状分析

毕业设计是学生在大学阶段最后的教学实践环节，要求学生综合运用所学知识分析和解决实际工程问题，是新工科人才创新创业培养的重要途径之一。但部分高校在培养目标上对企业需求不清晰，实践导向不明确，加之学生考研、找工作、重修考试等，导致毕业设计教学“重形式，走过场”。学生思想上不重视、精力上不投入，导师投入大量精力却很难达到教学目标，学生的创新实践能力无法有效提升[4]。经综合归纳，目前毕业设计（论文）主要存在以下问题：

（一）毕业设计选题认识不足，缺乏自主性

近年来随着学生规模不断增大，学生基础知识水平参差不齐，导致出现学生实践能力差异大的特点。毕业设计选题时，导师与学生分配通常是随机的，再由学生对导师提供的设计题目进行选择。因此，指导教师很难在任务布置阶段熟悉掌握每一位学生的专业能力和兴趣特长，并在同一时间段内准备足够新颖差异化的毕业设计题目[5]。此外，学生在选题阶段对研究内容深度认识不足，造成毕业设计任务与学生能力需求不匹配，无法因材施教。对于未能选择擅长研究内容的学生，遇到项目难点，由于时间紧迫容易丧失信心，导致敷衍、抄袭等现象发生，影响毕业设计的最终效果。而对于基础好、实践能力强的学生，不能发挥其特长，造成毕业设计整体质量下降。

（二）毕业设计的内容脱离工程实际，缺乏创新性

通过毕业设计来培养学生创新创业能力的首要前提是依据工程实际确定合适的毕业设计内容。而目前毕业设计（论文）研究题目通常依据导师研究领域确定，而非面向企业需求进行实践导向，极易造成“重理论，轻应用”的局面，使得最终毕业论文脱离工程实际，缺乏创新性。并且部分高校师生比失衡，一名教师需同时指导多名学生，这样很难从企业实践中获取足够的设计资源，造成毕业设计（论文) 确定题目随意性大，陈旧题目多，创新性不足[6]。

（三）毕业设计考核方式不完善，评价标准不统一

工科毕业设计研究内容广泛，研究方法又可分为理论研究、实物设计、仿真研究等多种形式，评价指标差异较大，缺乏统一标准。虽然整个毕业设计由开题、中期、初审、查重、答辩等环节组成，但评审教师的主观性对成绩影响较大，难免出现互相通融照顾，无法全面反映实际水平和成绩。由于考核过程不严，学生容易产生懈怠心理，认为考核只不过走个形式，无论毕业论文质量如何，最终一定会顺利毕业。这种思想在学生中传播，带来的直接后果是学生对自身要求标准下降，研究方法内容雷同，甚至无法完成最终的毕业论文[7]。

二、以学科竞赛为载体的机械专业毕业设计实践

为有效提高本科毕业设计水平，培养新型工程技术人才创新能力，将学科竞赛与毕业设计有机结合，开展了基于竞赛驱动的毕业设计教学实践改革。改革主要目标如下：

（一）以赛立项

以竞赛的实际问题为导向确定毕业设计目标，明确需要解决的实际工程问题及创新方向。学生可以与教师沟通选择自己擅长领域作为毕业设计内容，通过参与竞赛充分调动学生的兴趣爱好，对参赛项目内容进行适当的拓展和调整，并根据专业方向，拟定出具有实战背景的毕业设计题目。

（二）以赛促学

通过参与竞赛，使学生在大三即可进入毕业设计准备阶段，在学习专业课程的同时，课外通过教师指导和自主学习，拓宽知识面，增加专业技能储备，为毕业设计提前做好充分准备。

（三）以赛促教

以毕业设计目标为导向调整教学内容，紧跟专业领域发展趋势，进行一些必要的实践基础训练，可以使学生实现从单纯理论学习到实践应用的跨越式转变，为保证学科竞赛取得优异成绩奠定坚实的基础。

以学科竞赛为载体的毕业设计培养模式如图1所示。具体实施过程如下：

首先，在大三阶段教师引导学生组成竞赛小组参与学科竞赛。通过对参加大赛的主题和规则的分析，初步拟定参赛方案。随后，在生产实习、开放实验等实践教学环节，教师通过调整教学内容来强化学生对研究主题的深度和广度理解，结合所学专业课不断拓宽学生知识面。在此阶段，学生结合专业课程学习，锻炼应用各种工具建模仿真，如三维仿真工具软件（Solidworks，UG，ProE等）、机构受力运动仿真软件（Ansys，Matlab等）、编程控制软件（51单片机C语言，STEP7等）。对需要进行实物展示的项目，进行模型的制作与调试。最后，在大四阶段对竞赛内容进行总结完善，选择与竞赛相关的内容作为毕业设计方向，进行毕业论文设计与研究。

图1 培养模式示意图

近年来，辽宁工业大学对机械专业学生的毕业设计开展了教学实践改革探索。首先，组建学生创新团队，结合生产实习、开放实验等教学环节对团队成员进行专业实践指导。然后，依据“全国三维数字化创新设计大赛”“辽宁省智能制造科普创意创新大赛”“辽宁省大学生创新训练计划项目”等大学生赛事进行有针对性的实践训练，拓展学生的专业技能储备，提升学生的创新能力和解决实际工程问题能力。在毕业设计阶段，结合竞赛项目为毕业设计选题，指导学生进一步提升理论水平和创新能力，为保证高质量地完成毕业设计任务打下坚实基础。

三、教学改革的效果

以学科竞赛为载体的机械专业毕业设计教学改革取得了以下成绩：

首先，以学科竞赛、创新竞赛为平台，形成了稳定的大学生创新团队，以赛促学，以赛促教，有效提升了学生分析解决复杂工程问题的能力，并在学生中形成良好氛围，获得学生的热烈响应和积极参与。其次，学生参与国家、省级的各类竞赛，取得了创新学分和较好的成绩，先后获得省级竞赛一等奖、二等奖、三等奖，发明专利10余项，发表多篇论文。同时，优秀毕业设计论文题目绝大多数来源于竞赛内容，创新团队成员毕业后，其实践能力、创新能力也获得任职企业的高度认可。

四、结束语

通过学科竞赛，促进了毕业设计教学质量的提升。将学科竞赛融入实践教学环节中，对研究任务逐层分解，使学生在参与竞赛的过程中，不断拓展专业知识领域，逐步提高实践能力与创新运用能力。近几年的教学改革实践结果表明，通过学科竞赛，在学生中建立了良好的自主学习、创新创业氛围。参与学科竞赛的学生不但具备了解决复杂工程问题的能力，同时也提升了毕业设计（论文）的整体水平。本文提出的教学实践方法对新工科实践教育教学改革具有一定的参考价值。

[1] 左国玉, 雷飞, 乔俊飞. 新工科背景下基于机器人竞赛的创新人才培养模式[J]. 高教学刊, 2021(6): 44-47.

[2] 孙远韬, 张氢, 朱玉田, 等. 面向工程教育认证的以学科竞赛为载体的高校创新型人才培养研究[J]. 高教学刊, 2020(21): 29-32.

[3] 高成德, 冯佩, 帅词俊. 智能制造背景下机械专业学生创新创业能力培养研究[J]. 创新创业理论研究与实践. 2021, 4(15): 97-98+110.

[4] 田维. 本科毕业设计中存在的问题及建议[J]. 中国电力教育, 2012(25): 104-107.

[5] 范厚明. 本科毕业设计存在的问题及改进对策: 以航运管理类专业为例[J]. 教育教学论坛, 2020(2): 331-332.

[6] 于国龙, 崔忠伟, 左羽. OBE理念下应用型本科高校毕业设计改革研究[J]. 工业和信息化教育, 2021(10): 18-22.

[7] 吴新杰, 杨洋, 刘世兴, 等. 学科竞赛与毕业论文(设计)进行有机融合的教学改革探索[J]. 辽宁大学学报(自然科学版), 2021, 48(2): 178-181.

：10.15916/j.issn1674-327x.2023.05.030

G642.2

B

1674-327X (2023)05-0118-03

2022-02-27

辽宁工业大学教学改革研究项目(202005)

王宇钢(1977-)，男，辽宁锦州人，副教授，博士。

(责任编辑：付春玲)