新工科视域下无机非金属材料工程专业毕业设计（论文）质量提升探析

黄 润，周建宏，王庆平，刘振英，胡 标

（1.安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001；2.宝鸡文理学院 研究生院，陕西 宝鸡 721016）

为促进中国早日跻身创新型国家前列，实现国家经济实力大幅提升，近年来，我国提出“中国制造2025”“互联网+”及“一带一路”等一系列重大战略来应对新经济形势下的新挑战。鉴于现有高等工程教育培养出的人才质量不能有效满足经济发展的要求，难以培养出具有创新性、跨界整合能力的人才。自2017年2 月，教育部先后在复旦大学及天津大学召开高等工程教育发展战略研讨会，提出了新工科概念［1］。新工科相对于传统工科而言，是面向新经济、新产业发展需求对旧工科升级改造或将不同学科交叉融合而产生的新生学科，其具体内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。工程教育新理念（如以学生为中心，以成果为导向等）、学科专业新结构（如医工交叉专业等）、人才培养新模式（如示范性工学院等）及教育教学新质量（如工科专业类教学质量国家标准等）均为新工科内涵的外在表现形式［2-4］。与传统工科对比，新工科更加强调学科构建的实用性、交叉性与综合性，目标是促进高等院校产出具有良好工程创新能力及适应未来变化能力的工程科技人才。在实现上述目标的培养过程中，面向产业及行业需求的实践教学均是培养高校工科专业大学生工程能力与创新能力的重要途径。

本科毕业设计（论文）是工学学生走向工作岗位前最后一个阶段的学业任务，其要求学生将大学四年所学的通识及专业课程理论熟练运用到实践中，能培养学生工程创新的能力，对推进各专业的新工科建设具有至关重要的作用［5］。教育部也意识到本科毕业设计（论文）在新工科建设中的突出地位，于2020年12月出台教督〔2020〕5 号文件《教育部关于印发本科毕业论文（设计）抽检办法的通知》，拟通过强化和改进教育督导评估监测，提高高等院校培养创新人才的意识，最终保证工科专业人才的培养质量。本文以安徽理工大学无机非金属材料工程专业为例，对新工科形势下该专业本科毕业设计（论文）存在的主要问题进行归纳，剖析产生原因，针对新背景下提高其质量提出一些见解，以期为培养出实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才奠定基础。

1 新工科背景下无机非金属材料工程专业本科毕业设计（论文）若干问题

安徽理工大学无机非金属材料工程专业成立于1996 年，于2020 年入选国家级一流本科专业建设点，并于2022年通过教育部工程专业认证。自2001年第1届学生毕业以来，迄今为止已经为各行各业输出了20届本科毕业生，为建材和建工行业以及地方经济社会发展培养了大批人才。经过多次修订，该专业已形成较为成熟的本科毕业设计（论文）体系，但在当前的新工科建设背景下，笔者认为近年来学生完成的毕业设计（论文）质量尚与行业内新形势下的要求存在着不小的差距，主要问题及产生原因分析如下：

1.1 选题范围较窄

对安徽理工大学无机非金属材料工程专业2015—2017级最近3届毕业216名本科生的毕业设计（论文）题目进行统计，归纳所得的选题情况如表1。

表1 近3年安徽理工大学无机非金属材料工程专业毕业设计（论文）选题表

由表1 可知，60%的同学选择了毕业设计类的课题，但毕业设计（论文）的选题范围均较窄，主要集中在传统的水泥、玻璃、陶瓷及混凝土的原料、车间设计及相关制品的开发、性能检测上，这曾为建材行业培养高素养从业者发挥了积极地作用，但在新工科背景下也限制了交叉复合型人才的培养与塑造。笔者认为造成该问题的原因来自2 个方面：一方面本专业平时的课程设置及实习多集中于传统建材如水泥、玻璃、陶瓷等领域，且在这些方向上在校内外均有着较为固定的实习实训基地，学生在选题时倾向于挑选这些耳熟能详且较有把握的课题；另一方面，本专业大多数教师均具有传统建材行业学历背景，在新工科如新能源、信息等无机材料领域研究较少，指导教师研究方向较窄导致毕业设计（论文）选题较为集中。

1.2 内容不够充实、质量较低

尽管本专业对毕业设计（论文）形式及内容有着严格的要求，但对最近3年毕业216名本科生完成的学位论文进行分析，发现存在着论文内容单薄及质量较差的问题，具体表现及所占比例如图1。

图1 安徽理工大学无机非金属材料工程专业毕业设计（论文）内容问题

由图1 可知，近3 年本专业学生完成的毕业设计（论文）较为突出的问题集中在工作量偏少（图表较少）及分析讨论问题较浅上，另外学生查找及理解文献的能力也是一个短板。由于学校设置了毕业设计（论文）的重复率应低于30%这一红线，统计出22.5%的毕业设计（论文）重复率在20%～25%之间，重复率尽管低于学校要求但仍偏高，23.9%的毕业设计（论文）还存在着多次出现错别字、图表排版及参考文献引用格式不规范等问题。这可能由以下原因造成：①毕业设计（论文）安排在第八学期，即大学四年的最后一个学期进行，此时学生们往往一边准备考研复试，一边找工作、签协议，而公务员考试及企业面试等也要占用大量时间，没有足够的时间和精力保障自然无法产出高质量的学位论文；②近些年随着本专业的扩招，学生规模不断增大，但教师的扩充速率比较缓慢，这导致每名教师指导的学生数量在7～10名左右，而大部分教师自身的科研及教学任务就比较繁重，很难有足够的精力从文献查找、开题报告、外文翻译、图纸绘制、实验操作及论文修改等多个环节进行精细化指导，这也在一定程度上影响着最终学位论文质量；③学校、学院及本专业虽然制定了一系列规章制度及管理办法来保证毕业设计（论文）质量，但毕业设计（论文）直接关系着学校的就业率及学生的前程，因而校、院、教师在执行政策时往往对学生采取较为宽松的措施，制度常常流于形式，这也是导致学位论文质量低的又一原因。

1.3 与新时代行业发展匹配度较弱

图2为“十四五”期间我国在无机非金属材料相关领域拟大力发展的主要方向。尽管本专业培养工科人才的成效与无机纳米药物、半导体材料、新能源材料器件及高性能耐高温航空航天材料等方向有着一定的联系，但知识体系显然已不能满足这些新兴材料研发的要求，过去主要着眼于水泥、玻璃及陶瓷等传统建筑材料的毕业设计（论文）内容也需要升级改造，以与国家战略性新型产业发展相匹配。此外，为了应对气候变暖这一全球性问题，我国在2020 年9 月主动做出碳达峰及碳减排（“双碳”）承诺，即力争在2030年前实现二氧化碳排放达到峰值，争取在2060 年前实现碳中和［6］，这一环保方针也为无机非金属材料工程相关产业结构调整提出了要求。我国建材行业产量巨大，建材产量（如水泥、玻璃、陶瓷及砖瓦等）占世界产量的一半以上，而建材又是一个典型的能源消耗及排放型产业。据统计，2020 年建材行业的碳排放高达17 亿吨，其中水泥行业排放量14 亿吨，烧结砖瓦材排放量2 亿吨，玻陶行业排放约1亿吨［7］，中国双碳目标的实现极大地依赖于建材行业的节能减排，而本专业的毕业设计（论文）在内容上极少考虑上述最新国家发展战略及目标，这显然不利于新形势下新型工科人才的培养。

图2 “十四五”规划无机相关新材料大力发展方向

1.4 综合能力培养成分偏低

与传统工科专业相比，新工科更加强调学科的实用性、交叉性与综合性，更加重视具有较强工程实践能力、创新能力及团队协作能力的复合型、综合性人才的培养［8］。表2为安徽理工大学无机非金属材料工程专业毕业设计（论文）各个环节的课程目标，从表中可以看出尽管本专业毕业设计（论文）从文献查找、方案设计、分析解决问题能力培养、答辩及社会责任5个环节对学生提出了严格的要求，但总体上较为关注学生独立思考及分析与解决实际工程问题的能力，而对学生的实践、创新及团队协作能力要求甚微，这也与新工科要求的工科高校应多培养实用性、交叉性及综合性人才这一总体目标有所脱节。

表2 安徽理工大学无机非金属材料工程专业毕业设计（论文）课程目标

2 改革举措与应对策略

2.1 优化教师学缘结构及专业培养方案，拓宽选题范围

毕业设计（论文）的题目一般由教师提出，因而教师的知识结构，学历背景直接决定着学生的选题方向。基于此，本专业在引进新教师时应优先考虑具有新型智能无机材料研究背景的人才，通过与具有传统建筑材料（如水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等）研究基础的教师形成学缘结构互补，提高专业的研究广度。此外，在新工科背景下，部分具有传统建材研究背景的青年骨干教师应不断学习、认识及研究本专业相关的新型材料（如新能源、信息等无机材料等），通过摸清这些新型无机材料生产原理、流程及性能调控方法，不断拓展自身的眼界、提高科研水平，提升指导学生毕业设计（论文）的能力。

优化本专业的培养方案（如培养目标、课程体系等）对提升本科生的毕业设计（论文）质量亦大有裨益，可以采取如下3个措施：①调整培养目标。目前，本专业的培养目标多强调学生对无机非金属材料生产、加工利用及相关工艺流程、机械设备的掌握，在后续培养方案拟定时可以以新工科为背景，多考量新兴技术及新兴产业对无机非金属材料工程科技人才的需求状况及发展趋势，制定出与社会发展相匹配的人才培养目标为本科毕业设计（论文）的高质量开展提供方向性指导。②构建宽口径的课程体系。课程体系是人才培养目标实现的主要依托，当前，本专业的主干课程还倾向于传统建筑材料，如玻璃、水泥及陶瓷基本原理和工艺的讲授。可以结合当前社会对无机非金属材料工程专业人才的实际需求，开设一些与专业相关的跨学科课程，如智能材料、信息材料等帮助学生建立起多学科领域相互交融的知识体系，通过对无机非金属材料形成立体而系统的认识，助推学生提高毕业设计（论文）选题广度。③设置密切联系的实践环节。毕业设计（论文）是学生综合运用理论知识解决实际生产或科研问题的过程，可以在学生进入该环节前设置课程设计及无机非金属材料工艺实践等环节，通过强化学生的实践能力，提升本科毕业设计（论文）质量。此外，多渠道的更新及拓宽毕业设计（论文）选题范围也是解决本专业学生选题较为集中的良好途径，选题可来源于社会生产实际、面向工程应用研究中的高新技术、企业难题等，鼓励学生根据自己的兴趣特长、平时参加的各类大学生创新创业及科技竞赛或拟就业（考研）方向提出选题，最终采用教师与学生双向选择的方式来确定毕业设计（论文）题目。

2.2 调整流程，建立教师激励机制及加强过程性管理评价

前移选题时间、增加中期答辩环节。本专业的毕业设计（论文）包括选题、查阅相关文献完成课题综述初稿、一篇新近经典英文文献翻译工作、开题、图纸绘制/试验探索、论文撰写及定稿、答辩。为了解决毕业设计（论文）与学生考研复试及就业的矛盾，可以尝试灵活安排教师与学生之间的互选时间，探索非固定时间阶段的毕业设计（论文）新型模式；抑或将毕业设计（论文）动员及课题互选工作提至第七学期，学生可以利用第七和第八学期之间的寒假期间针对性的查阅课题相关资料拟定初步设计方案，提前完成文献综述初稿及英文文献的翻译工作，为杜绝以往毕业设计（论文）过程中出现的先松后紧现象，保障学生高质量的完成学位论文奠定基础。此外，笔者认为应该在本专业的毕业设计（论文）过程中增加中期答辩环节，这不仅有利于教师掌握学生的工作进度、了解学生对课题的把握情况，还可以让学生找到与其他人工作进度及质量的差距从而增加其对完成课题的紧迫感。中期答辩结束后，将本专业所有学生的成绩进行排序，对处于末尾5%～10%的同学予以警示及加强指导，这也能进一步提高毕业设计（论文）的整体质量。

增加激励措施、提高教师的指导积极性。本专业教师均属于双肩挑型的教学科研岗，平时不仅要给低年级学生上课，而且还面临着年底严格的科研考核任务，这导致很多教师对学生指导采取敷衍的态度，造成毕业设计（论文）质量低下。为了鼓励教师在进行科研的同时积极参与毕业设计（论文）指导，可以建立指导毕业设计（论文）奖惩制度，比如对于优秀的指导教师，在物质及精神上给予奖励，职称评定时进行额外加分，而对于工作态度应付、指导不负责的教师可以通过逐年减少其指导毕业设计（论文）学生数量，直至取消其指导资格来实现惩戒作用。学院也可以采取对指导毕业设计（论文）优秀的教师在大会上进行公开表彰、邀请优秀指导教师分享指导经验及管理方法等多种举措激励并帮助全体教师提高毕业设计（论文）的指导能力。

引入工作日志机制，实行例会制度。毕业设计（论文）工作由于不是在某一固定的场所开展，指导教师很难对学生实行过程管理及日常考勤评价，对学生阶段性检查的缺失容易导致问题堆积及进度滞后，最终降低毕业设计（论文）的质量。针对这一问题，可以让学生每日向教师提交工作日志，内容包括当天的工作时间、地点、工作进展情况及存在的主要问题等，教师亦应即时的在工作日志中对学生上报的情况进行选择性或针对性的回复与指导。对于日志中的共性问题，坚持每周例会制度，让每位学生根据自己的进展和问题进行汇报，教师可借此掌握学生整个的工作状态与进度，面对面的帮助学生答疑解惑、理顺思路。通过例会，学生可以加深对课题的认识和理解，学习分析及解决具体问题的方法，教师亦可以根据工作日志及例会出勤及表现情况对学生进行打分，分数作为平时成绩的一部分计入毕业设计（论文）的总评成绩。

2.3 鼓励研究新型无机材料，增加经济安全及环保因素分析

结合新工科建设目标，本专业毕业设计（论文）应该围绕如何将学生培养成具有较强行业背景知识、交叉创新能力、胜任行业新发展需求的应用型和技术型人才展开。可以引导教师多关注及学习行业内新型无机材料（如新能源结构材料、半导体光电材料、无机纳米功能材料等）的制备方法及过程，利用专业现有资源及网络优势，在毕业实习中安排新型无机材料生产流程及性能调控的专题教育，使学生进入课题前便接触到相关前沿技术。另外，专业可以安排教师赴现场收集生产工艺流程及设备仪器图片，将新型无机材料的生产工艺流程做成虚拟仿真程序，在专题教育中将仿真实验程序与教学多媒体课件有机结合起来，使学生对新型无机材料从原料到产品整个生产过程、设备具有全面认识，消除学生对新生领域的陌生感。相应的，本专业还应鼓励新型无机材料课题的研究探索，在毕业设计（论文）中按照一定比例（10%～15%）设置相关课题，并视效果逐年增加比例，通过研究积累不断加深师生对新型无机材料的认识。此外，为了让本专业学生逐渐融入国家最新提倡的绿色低碳循环发展等国家战略，教师可以在毕业设计（论文）过程中通过讲述、引导学生自发学习等方式让学生关注行业发展的最新动态。鼓励学生思考与探索无机材料生产时节能减排的新方法，要求学生在毕业设计（论文）里专门撰写一章对工厂设计/产品研发过程中的经济安全、固废处理、环境保护等问题进行论述，以加深学生对新工科形势下本专业升级转型的认识和理解。

2.4 加强学生的工程实践能力、综合素质培养

新工科提倡培养具有较强工程实践能力、创新能力及团队协作能力的复合型人才，笔者认为本专业毕业设计（论文）可以从以下3个方面着手来提高学生的上述素质。（1）校企联合指导提升学生工程实践能力：本专业的教师多为具有良好学术背景的博士，对科学研究流程很熟悉，但缺少在公司企业生产一线的工程实践经历，因而实际生产经验相对欠缺，因此可以探索校企双导师联合指导的新模式来加强学生工程实践能力的培养。聘用一些工程实践经验丰富的工程师作为企业导师，利用他们节假日等休息时间通过QQ、微信等方式指导学生的毕业设计（论文），由于企业导师具有很强的工程实践和产品开发及管理能力，可以与理论基础知识扎实的教师形成互补，共同提高学生的工程实践能力。（2）注重学生创新能力的培养：大多数学生在毕业设计（论文）过程中遇到创新性问题往往采取消极逃避的态度，其原因在于对遇到的问题缺乏相关经验及研究兴趣，以至畏难丧失信心。教师在耐心引导学生运用综合所学找对思路的同时应“抓大放小”，即在关键科学及工程问题上把好关，而在具体的研究方案及内容方面要大胆放手，鼓励学生尝试，宽容学生失败，注重培养学生独立思考及勇于创新的工作能力。（3）加强学生团队协作意识的培养：当今社会分工越来越细，因而新工科形势下高校培养的人才不仅应具有较高的专业素养，而且还应有良好的沟通协调及团队合作能力。本专业的毕业设计（论文）主要考核学生个体分析及解决问题的能力，欠缺对学生团队合作能力的培养及考察。针对这一问题，教师可以尝试根据课题将一些具有共性选题的学生分成若干小组，明晰小组中子课题的任务，让各小组中的学生自己分工合作完成课题中共性的内容与目标。教师视完成质量对具有较强合作意识及团队精神的小组酌情加分，并计入总评成绩，通过上述过程的历练逐渐培养学生团队协作的意识、提高学生团队合作的能力，最终实现提升学生综合竞争力的目的。

3 结语

新形势下，为了给国家输送高质量人才，传统无机非金属材料工程专业需要不断升级转型以符合国家发展规划。本科毕业设计（论文）在培养大学生实践能力、创新创业能力等方面发挥着不可替代的作用，是提升本科教学质量的重要环节。分析所在专业毕业设计（论文）存在的主要问题及原因，指出在新工科背景下，本专业应通过优化教师学缘结构及培养方案、拓宽选题范围、调整指导流程、强化过程管理、调动教师积极性、紧跟国家发展战略及加强学生综合素质培养等途径，提升毕业设计（论文）质量，为国家培养高素质综合型人才奠定基础。