工科畢業設計中的問題分析和教學體系構建的思考

丁勇　李文婧　高亞鋒

摘要：針對工程學科知識體系的構建問題，以工科畢業設計的開展為切入點，基于建筑環境與能源應用工程專業的課程構成分析，結合畢業設計中學生對知識體系掌握和應用程度、產生原因及效果影響的調研，深入分析了當前工科課程教學中存在的問題，指出學分需求模式下課程覆蓋面不足、知識體系不健全、工程應用性欠缺的現狀，以及由此產生的在畢業設計環節學生知識掌握不牢固、系統性不足、需要再學習等問題?；谛鹿た瓢l展要求，工程專業人才培養需要適于當前國民經濟和社會發展，進行學科基礎、專業知識的重新梳理和完善更新，結合教學模式和學習需求，構建適合不同發展方向的課程體系，擴大專業知識的覆蓋面，根據高校人才差異化培養的特點，面向人才需求提升課程設置要求，提高教育教學水平，從知識體系、課程體系和人才培養3個層面構建教學體系。

關鍵詞：工科；課程設置；教學體系；畢業設計

中圖分類號：G642.47 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2023）01-0192-06

畢業設計，旨在培養學生綜合運用所學理論、知識和技能，針對一個實際的工程問題進行工程設計和研究，其過程包括設計、計算、繪圖、經濟論證以及合理化建議等，最后提交包括分析報告、設計圖紙等在內的完整工程設計資料，其目的是培養學生解決實際問題的能力。畢業設計也是評定畢業成績的重要依據，學生通過畢業設計答辯，成績評定合格方能畢業［1］。

在工科專業教學體系中，畢業設計具有十分重要的作用，是評價和反思教學效果的關鍵所在，基于畢業設計中的問題，以逆向思維的模式，重新審視工科類專業教學體系的構建，并提出合理化建議［2-4］。

一、專業學分分析

按照畢業設計的內容和要求，學生需要完整回顧相關專業課的內容，并參照實際工程的要求，運用專業知識完成“理論到實踐”的過程轉換。以重慶大學建筑環境與能源應用工程專業為例，本科課程設置分別為基礎課程（包括公共基礎、通識教育、大類基礎課程）、專業基礎課程、專業課程和實踐教學環節［5］，其中，各類課程中又分別設置了必修和選修課程。在重慶大學最新的本科培養方案中，專業

基礎課和專業課的必修課程與選修課程學分比分別為7.7∶1和1.2∶1。在專業基礎課程的設置中，必修課學分占88.5%，占較大比重；而專業課中的必修課學分占比為54.5%?？梢?，在專業基礎課的學習中，必修課比例達到80%以上，專業基礎課的學習覆蓋面較大；但在專業課的學習中，必修比例剛剛超過一半，大部分的專業課內容處于可選擇狀態。理論和應用兩類12門選修課程共計31.5學分，要求最低選修10學分，對應每門課程約2～4學分不等，平均選擇4門課程就可滿足學分要求，也就是說，在所設的12門課程中，如果以滿足學分要求為目的，大約只有1/3的課程會被選擇，而接近2/3的課程不會被選擇。

通過學分設置和課程結構體系設置的分析［6-7］，可以初步看到，大約2/3的專業知識可能因為不需要學分而被忽略。剛剛接觸專業的學生很難辨別和判斷應該選擇的課程，學生的基本出發點大概率是以滿足畢業要求為目的，因此，存在大部分專業知識被忽略的現象。

二、畢業設計問題調研與分析

為進一步分析該問題存在的原因和由此產生的影響，筆者結合正在開展的本科畢業設計，對正處于畢業設計核心階段（時間進度約2/3）的61位學生進行了不記名雙盲問卷調查。共設置三類問題，分別是畢業設計的主要問題、問題產生的原因和畢業設計的收獲。

（一）畢業設計中遇到的主要問題

在該類調研中，共設置了3個問題，其各自的選擇比例如表1—表3所示。

由上述調研結果可知，雖然經過三年半的本科課程學習，但在完成綜合性畢業設計的過程中，超過65%的學生不知所措，這表明在他們的知識體系中，相關領域的理論知識和實踐經驗幾乎處于空白狀態，而近23%的學生雖了解大概內容，但卻不知道如何實施。在對學習過程中出現障礙情況進行梳理時，超過85%的學生存在知識缺失問題，其中大約60%缺失度比較大；在與課程配套的課程設計中學生的情況好一些，但仍有40%的被調研學生知識缺失度較大。

（二）問題產生的原因

針對上述問題產生的原因，調研中得到的反饋如表4—表5所示。在“不知道或不熟悉畢業設計內容的原因”調查結果中，近70%的被調研者表示知識點學過，其中，近50%的被調研者表示學過了但是不知道怎么用；在“未學習內容的原因”調查結果中，超過80%的受訪者認為，在其所選擇的教學體系中，沒有涉及對應內容，而其中超過1/3的學生沒有選擇對應課程。

（三）畢業設計效果評價

在獲悉上述問題和原因后，基于“逆向思維”模式，對畢業設計這一教學環節開展了后評估模式調研，這部分主要涉及被調研者在完成畢業設計后，對前序教學的思考，如表6—表8所示。在“畢業設計的收獲”這一項調查結果中可以看到，超過一半的學生認為畢業設計有助于對專業課知識的“反芻”，同時約20%的學生通過畢業設計對專業教學中的課程關系有了充分的理解。

在畢業設計的自我后評估中，超過60%的學生認為畢業設計完成后仍缺乏對工程的實際認知，這也是當前工科類專業教學中急需解決的問題。

在對教學模式的反思調研中，3個選項的差異并不大。在畢業設計階段，學生雖然意識到問題，但并不能很好地解決這一問題。綜上，解決畢業設計環節中的問題，突破瓶頸，需要從教學體系的構建上進行思考。

三、對教學體系構建的思考

由于學分的限制，并考慮課程的多樣性、靈活性，在課程設置上，尤其對于專業技術課程，進行了大量的可選擇設置。這一設置導致了畢業設計環節的諸多問題，如，學生對工程問題把握不全面，需要應用的知識體系不健全，需要再學習以解決實際問題等。從上述調研可以看出，學生的學分能達到畢業要求，但專業知識卻并未全面掌握；理論與實踐脫節，學生會考試但不會做設計；沒有跟進新的發展和要求，教學不適應科技發展需求。

基于20年從事教學工作的體會和15年從事工程技術應用研究的思考，結合新工科人才培養需求［8-9］分析這些現象與問題的主要原因和解決途徑。

（一）重新梳理專業知識體系

當前的工科高等教育模式很大程度上依然來源于20世紀60年代，在此期間，歷經了多次專業調整、學科劃分、課程更新，專業發展的內涵已經有了根本性的變化。以建筑環境與能源應用工程專業為例，專業內涵已遠遠超出了其原始的暖通空調技術內容，涉及節能、智能、綠色、區域等多個層面和尺度，但專業課程內容大部分依然以暖通空調為主，雖加入一些選修課程予以擴展，卻未從根本上更新整個知識體系。因此，要適應“新興產業和新經濟”的需求，從專業基礎課、專業課開始，全面梳理既有知識點、新增知識點、未來知識點，重新構建一套與之相適應的知識體系。

（二）構建科學合理的課程體系

針對所梳理的知識點，重要的是合理設置課程，既要滿足教育管理要求，更要滿足專業發展與創新應用的需求。隨著各學科、各專業的不斷發展，各領域的不斷創新進步，相關專業的知識內容也在不斷擴充、豐富，因此，課程教學內容也應隨之調整，不能滯后于學科發展。一方面應繼承和發展專業的原有核心內容，另一方面也應積極應對新形勢、新發展的需求，擴充新的知識內容。同時，在課程設置中兼顧理論與實踐，使之在教學過程中充分融合，避免工科教學的純理論思維，培養學生的工程問題思維和知識擴展、文獻查閱的延伸學習能力，從而杜絕“教而不學”“學而不會用”的現象，解決理論和實踐脫節的問題［10］。

（三）因材施教，設定彈性要求

目前，在建筑環境與能源應用工程專業中，設置了大量的選修課，但學生對課程的實際選擇情況和課程教學效果并沒有達到課程設置的目的，一方面課程被選擇率低，另一方面學生在畢業設計時感覺知識不夠用。這中間縱然存在必然的關聯，但可惜的是學生意識到問題時，已經到了畢業階段，不可能“時光倒流”再去選修相關課程。為有效解決這一問題，

從課程設置上予以提前“干預”，即在專業培養大綱中將專業應用面較大、對實際應用具有較大影響的課程設置為必選課，對

有繼續學習深造訴求的學生，還可以要求其選擇前瞻性課程。通過課程設置和人才定向兩個層面的舉措，健全人才培養體系。

四、結語

工科，是以應用技術和工藝為主要研究對象的學科，是以應用科學和技術來解決問題的學科，是應用基礎科學原理，結合工程實際問題和經驗而不斷發展的學科。因此，工科教學體系也應隨著科學、技術的不斷發展而升級更新，并根據社會發展的需求不斷調整，結合人才培養的需求和新工科發展的要求，實時推進高質量教育體系建設。

參考文獻：

［1］顧明遠.教育大辭典［M］.上海：上海教育出版社，1998.

［2］李鳴鐸，曾凱，汪金花，等.多學科交叉畢業設計模式研究［J］.華北理工大學學報（社會科學版），2021，21（1）： 102-105，117.

［3］鄧立為，許家忠，黃成.工程認證背景下本科畢業設計全過程管理研究［J］.黑龍江教育（理論與實踐），2021（1）： 57-58.

［4］呂紅慶，張小彬，張德偉.新時期本科畢業設計過程管理的改革與實踐［J］.教育教學論壇，2020（8）：256-257.

［5］高等學校建筑環境與設備工程學科專業指導委員會.高等學校建筑環境與能源應用工程本科指導性專業規范［M］.北京：中國建筑工業出版社，2013.

［6］李永存.基于社會需求的建環專業教學體系改革研究［J］.高等建筑教育，2019，28（5）：30-34.

［7］劉恩海，周挺，趙坤正，等.基于應用型建環專業實踐環節教學的改革研究［J］.高教學刊，2016（15）：136-137.

［8］鐘登華.新工科建設的內涵與行動［J］.高等工程教育研究， 2017（3）：1-6.

［9］教育部.教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知［Z］.2017.

［10］高亞鋒，丁勇，陳金華，等.“雙一流”背景下建筑環境與能源類專業型學位碩士研究生培養模式探討［J］．高等建筑教育，2020，29（3）：10-16．

Analysis of problems in engineering graduation design and

reflections on the construction of teaching system

DING Yong， LI Wenjing， GAO Yafeng

（School of Civil Engineering， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China）

Abstract： This paper aims at the construction of the knowledge system of engineering discipline， taking the development of engineering graduation design as the starting point， based on the analysis of the curriculum composition of architectural environment and energy application engineering， combined with the investigation of students mastery and application of the knowledge system in the graduation design and its reasons and effects. This paper deeply analyzes the problems existing in the current engineering curriculum teaching， points out? the teaching problems of incomplete curriculum coverage， imperfect student knowledge system and lack of engineering application under the current credit demand model， and? the problems of incomplete grasp， systematic insufficiency， and the need to learn again arising from the graduation design link. Based on the development requirements of emerging engineering， it is proposed that the discipline foundation and professional knowledge suitable for the current national economic and social development should be rearranged， improved and updated in the education and training of engineering professionals. It is necessary to combine the teaching mode and learning needs， build a curriculum system suitable for different development directions， and expand the coverage of professional knowledge. It is necessary to further combine the characteristics of talent differentiation training in colleges and universities， face the needs and improve the requirements of curriculum setting and the level of education and teaching. Constructing the teaching system from three levels of knowledge system， curriculum system and talent training.

Key words：engineering; curriculum setting; teaching system; graduation design

（責任編輯 周 沫）

修回日期：2021-03-16

基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目“建筑環境與能源應用工程專業智能化控制教學體系研究”（193013）

作者簡介：丁勇（1975—），男，重慶大學土木工程學院教授，博士，主要從事暖通空調研究，（E-mail）dingyongqq@163.com。