工科类院校毕业设计实践教育的实施
——以“给排水科学与工程”专业为例

薛同站，朱曙光，黄健，李卫华，王坤，杨厚云

（1.安徽建筑大学 环境与能源工程学院，安徽 合肥 230091；2.水污染控制和废水资源化实验教学中心，安徽 合肥 230091）

为加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力，教育部已实施“六卓越一拔尖”2.0 计划。国家卓越工程师教育培养计划旨在培养学生工程实践能力、团结协作能力和综合素质，新工科教育要求面向全体学生，培养学生对产品和系统的创新设计、建造、运行和服务能力，提升学生解决复杂工程问题的能力，关注学习成效，建设质量评价体系，持续提升工程人才培养水平。在卓越工程师教育培养计划和新工科教育新形势下教学环节提高学生工程实践能力是当前乃至以后需要持续关注的问题。为培养响应社会需求具有较强工程实践能力的学生，本着落实“学生中心、产出导向、持续改进”的先进理念，在专业培养计划中设置毕业设计实践环节是提高学生创新设计动手能力的关键。毕业设计(论文)是本科教学培养学生运用专业基本知识解决工农业生产实际问题的重要环节,也是影响本科教学质量的重要因素[1]。如何开展毕业设计及提高学生毕业设计成果质量是多数高校持续研究的重要内容，把工科类毕业设计实践作为研究对象，以“给排水科学与工程”专业毕业设计为例，对工科类毕业设计实施过程及毕业设计实践教育质量的提升进行分析研究。

1 专业教育培养实践体系的建立

工科类院校专业的设置主要培养能从事规划、设计、施工、管理、教育和研究开发方面工作的高级工程技术人才。为达成培养目标在培养计划制定时注重从基础理论到实践课程整个教育体系的自然过渡和完整性建设，毕业设计是高等学校人才培养的综合性实践教学环节[2]，毕业设计环节的设置，体现以学生工程实践能力、创新能力与初步的科学研究能力的培养为核心，以工程实践与科研训练为主线，培养方案突出应用类课程、科研训练、企业实践等教育内容，使学生逐步、系统地增长工程实践能力与创新能力。建立包括毕业设计选题、过程考核和成果质量评价的毕业设计标准体系,能为“卓越工程师计划”实施提供有力保障,有利于提高学生的综合实践能力和工程意识[3]。在培养计划中应设计多门实践类课程设计，包括毕业设计在内的实践类课程宜占总学分的30%左右，培养学生在工程设计中综合考虑技术、经济、安全、环境、法律等因素影响，提高创新意识，在培养体系上贯彻卓越工程师教育和工程认证教育理念，充分体现新工科教育背景下学生综合素养提升的重要性。

2 毕业设计的实施

毕业设计周期相对较长，整个实施过程相对较为复杂，为提高培育质量，促进产学研教的融合，高校宜在设计选题、中期检查和毕业答辩环节邀请企业或行业专家参与毕业设计（论文）的指导和考核。设计选题应结合培养目标和社会人才需求设置毕业设计题目，毕业设计中期检查和毕业答辩涉及到学生毕业设计过程成果的检验，邀请部分行业专家对设计成果进行检查和评审，增强了毕业设计的实战性，可切实提高学生工程实践能力。毕业设计实施各环节及分步考核目标可参见图1 执行。

图1 毕业设计实施环节及分步考核目标Fig.1 Graduation design implementation links and step-by-step assessment objectives

2.1 毕业设计实施环节及质量控制

2.1.1 选题及毕业设计任务

毕业设计是本科教学实践较为重要的环节，是综合考察学生近4 年来学习效果的主要途径，在源头选题阶段必须控制好毕业设计题目的质量[4]。毕业设计（论文）选题要结合专业及行业实际问题，培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。在确定学生毕业设计题目时，系、教研室全体教师宜共同会商，结合专业培养计划，从选题设计规模、设计内容、设计难度、设计深度和完成情况等方面对选题进行综合考量。

结合给排水科学与工程专业毕业设计实践，说明毕业设计选题及设计任务的确定内容及方法。根据专业培养计划中确定的给排水系统优化和水处理工程设计两个培养方向设定设计题目[5]，并考虑实际工作中的专业方向，按照专业内容把毕业设计课题方向优化为给水工程设计、排水工程设计、建筑给排水设计和毕业论文4 个方向，毕业设计选题方向及内容见表1。

表1 毕业设计选题方向及内容Table 1 Direction and content of graduation project

给水工程和排水工程设计题目应包含给水、排水管网优化和水处理厂站设计在内的取、净、供、用、排和处理环节设计内容，建筑给排水工程设计题目需涵盖热水系统等建筑给排水各系统在内所有设计内容，建筑高度要能考查到给水系统分区、减压设置要求，倡导学生运用节水节能的设计理念。对学有余力的学生可以设定少量在难度或者复杂程度具有区分度的选题，并在后续的评价体系中给予适当奖励（倾斜），有助于整体设计质量的逐步提高。

设计题目数量严格按照一生一题满足学生选题要求，根据题目内容教师编制设计任务书和作业指导书，在任务书中明确选题设计条件、内容、应完成的工作、毕业设计进程要求和主要参考文献、资料，在选题和任务书布置环节要让学生明白做什么、怎么做以及应达到的标准。选题和任务书环节一般安排在第七学期的期末，采用学生和教师双选的形式，双选对学生学习的动力和教师的教学能力提升都有促进作用，也有利于毕业设计质量的提高。

2.1.2 开题报告

开题报告是在进行毕业设计之前制定的整个毕业设计执行方案，初步确定毕设各方面的具体内容和步骤，对整个毕设工作的顺利开展起着关键指导作用。开题报告一般包括论文题目、毕业论文选题的目的与意义、国内外研究现状、研究内容方法、设计方案比选、进度安排及审批意见等内容。开题报告中选题目的与意义，主要综合利用文献资料信息论述选题研究价值及国内外的研究现况、趋势。研究内容需围绕选题和设计任务书要求书写，开题报告中重点内容应是设计方案的比选，从技术可行性和经济合理性两方面侧重进行设计任务的多方案比较，找出更为优化的设计方案。例如建筑给排水设计方案比较，要对建筑给排水所涉及的各个系统进行多方案比较，必要时配备各系统原理插图和表格数据进行具体说明。开题报告在时间及顺序上要合理安排，每个阶段的起止时间、相应的研究内容及成果要明确说明，同时整个研究进程要有连续性，合理的安排对按时保质完成设计任务具有重要保障作用。

开题报告的编制宜安排在第八学期期初，一般占用2～3 周左右的时间，开题报告完成后教学单位需组织答辩，重点考查学生编制开题报告的能力和运用专业知识对设计方案进行多方案综合比较的能力。在毕业设计开题阶段，学生不能按照规定时间节点提交开题报告，开题报告中对课题相关专业发展趋势叙述不清，或者提交的开题报告内容单薄，开题报告中拟定的设计方案不合理或者不够详细等情况则判定开题报告质量不合格。相反，开题报告中对学科的发展叙述清楚，能够独立提出可行的设计方案，文本比较详实，则认为开题报告质量较好。学生通过编写开题报告能够深入了解设计任务和选题所涉及学科的前沿发展状况，通过设计方案的比选基本能够熟悉设计内容，能够进一步理清设计思路，对于后期具体设计及实验研究工作能够做到心中有数。

2.1.3 中期检查

为进行毕业设计质量的总体把控，需加强过程控制，过程与质量并重是工科院校本科毕业设计(论文)指导思路[6]。中期检查是强化毕业设计质量及进度控制的重要方法，是强化过程考核的重要手段，从学校管理角度也是对指导老师的检查和督促。由于进行毕业设计的学生面临考研复试和就业的双重压力，学生往往不能全身心投入到毕业设计任务中，毕业设计质量得不到有效保证。毕业设计中期检查重点放在设计进度和质量两个方面，完成任务情况须与毕业设计时间安排相吻合，应适当为后期的图纸及论文修改留有余地。对于个别学生中期检查达不到毕业设计任务书进度要求，文本方案和图纸表现存在原理性或者系统性错误的情况则判定为中期检查不合格。通过学生阶段成果的检查和答辩，能够协助学生对照设计任务书和开题报告找到存在的差距，例如有的学生原理、规范不熟悉，有的设计计算有弱项，针对每位学生的情况应提出具体的中期检查意见，同时把检查情况反馈给学生的指导老师和学院，这样能够使学生认清差距，更明确下一阶段的任务，在后续有限的时间内有计划的完成设计任务。

2.1.4 毕业答辩

毕业设计（论文）答辩是一种有准备、有组织、有评定比较正规的审查毕业设计成果的重要形式，是对学生整个毕业设计环节的综合检验。答辩工作包含学生答辩资格的审核、答辩委员会组建、学生答辩分组、正式答辩和答辩修改意见的整改检查等内容。为了实现校企共育人才,提高学生毕业设计的质量[7]，答辩委员会一般由本学校和同行业外单位的专家组成。答辩包括学生对毕业设计的介绍、老师对设计成果的现场查验、答辩委员的提问、给出答辩意见等环节。答辩重点考查学生对专业基本原理、设计规范掌握情况，考查学生工程计算、图纸表现和论文编写的综合能力。对于毕业设计论证能力不足，文本撰写质量较差，图文表现存在多处错误，答辩时对设计原理不清楚、设计内容不熟悉的学生则判定答辩不合格，经学生认真修改后方可申请二次答辩。对于论文文本和图纸上存在的个别错误给出修改意见，在检查修改合格后方允许正式提交论文成果资料装袋归档。

2.2 存在问题及解决办法

毕业设计阶段每位学生情况不同，平时表现和设计成果存在差异，究其原因主要存在以下问题:

2.2.1 投入不足

毕业设计前期阶段，多数学生尚存在考研复试和寻求工作的压力，对毕业设计投入的时间和精力明显不足。教师在下达设计任务时，应明确时间节点及阶段目标，建立毕业设计周例会制度，妥善解决考研复习和设计任务的矛盾，对于没有考研任务的学生，在平时设计辅导和检查时加强监督和引导，消除学生就业焦虑心理，把精力集中到毕业设计上来。

2.2.2 专业素质不齐

通过三年多来在校学习，毕业设计开始时学生的专业知识和素质不尽相同，部分学生距离设计任务要求存在差距。设计任务的完成主要靠学生自身努力，但是大部分学生还是离不开指导教师的辅导，教师可以通过推荐参考书籍、设计规范和工程设计实例解析，让学生逐渐补齐专业知识短板。

2.2.3 工程能力缺乏

由于学生缺乏实操性锻炼，虽然掌握了一些专业知识，部分学生在接到毕业设计任务后仍然不知道如何入手，不了解运用专业理论解决生产实际问题的方法和步骤。毕业设计指引是解决部分应用能力较弱学生的有效手段，其能够使学生明确毕业设计思路及分阶段目标，毕业设计组会制度可有效保障学生和老师之间的充分沟通和交流，使学生在不断解决毕业设计不同问题的同时工程能力得到显著提升，逐渐具备运用专业知识解决生产、工程实际问题的能力。

3 毕业设计质量评价体系

毕业要求达成度评价是专业评估和工程教育认证持续改进的重要考核内容[8]，通过毕业设计质量评价支撑体系的设计,建立起毕业设计实践课程达成度评价方法，毕业设计质量评价支撑体系及指标详见图2，工科类院校可根据学校的具体情况在评价指标上设置不同的权重。

图2 毕业设计质量评价支撑体系Fig.2 The supporting system of graduation project quality evaluation

3.1 学习态度及学习习惯

学生的学习态度和习惯不仅关系在校期间学习成绩的好坏，也关系到学生走向工作岗位取得单位认可甚至决定学生自身人生高度的重要因素，学校和教师在毕业设计阶段仍然应持之以恒的加强教育和培养。在毕业设计各个环节学生学习态度和学习习惯都是成绩评定的重要方面，可从出勤情况、设计进度、阶段任务完成情况、主动解决毕业设计过程中问题等进行评定。

3.2 解决工程实际问题能力

教与学是学生获得知识和提高能力的重要途径，卓越工程师培养计划和工程教育认证均把学生解决工程实际问题能力作为重要培养目标和考查重点，学生解决工程实际问题的能力必须作为评价学生毕业设计质量评价体系中的重要一环。由于学生个人能力和专业知识掌握程度不同，学生毕业设计成果表现将会不近相同，对学生解决工程实际问题宜从以下几个方面进行考查，能否运用文献资料分析理解各类信息掌握本专业发展趋势，能否独立地提出切实可行的设计方案，能否正确分析并解决设计过程中遇到的各种问题。在学生毕业设计各阶段的成绩评定时都需把解决工程实际问题的能力考查作为成绩评定的组成部分。

3.3 成果表现

毕业设计是对学生综合素质和工程实践能力培养效果的全面检验[9]。设计论文和图纸是学生毕业设计的最终成果，设计成果是毕业设计质量考核的重要考查依据。设计论文应概念清楚，应用合理，文本结构严谨，逻辑性强，论证严密，文字通顺，用语符合技术规范；图表应清楚，图纸表现无原则性表达错误，图内文字工整，图纸数量达到任务书要求。学生答辩是对设计成果的总结和理解的深化，是设计过程精力付出的集中展现，学生在毕业设计答辩时应基本概念清楚、基本理论扎实、广泛，能正确综合运用所学知识和技能介绍、分析过程中遇到的问题。通过设计论文、图纸和答辩展现能够全面反映学生在毕业设计期间的表现。

3.4 成绩组成

学生毕业设计成绩应综合开题报告、毕业实习、中期检查、毕业设计成果和毕业答辩等多方面表现进行总体评价，成绩各组成的占比不同院校可根据实际情况确定，毕业答辩成绩一般占总成绩的40%左右，成绩的评定应有指导教师、评阅教师和答辩委员共同完成。

3.5 指导教师考核

毕业设计是学生在校最后阶段对大学知识的运用和升华，毕业设计完成质量主要在于学生本身，但是指导教师对学生毕业设计质量的提高起到较为重要的作用。指导老师在整个毕业设计期间承担着指导、帮助、核查等职责，毕业设计期间教师的专业指导、督促和检查能够促进学生较好完成毕业设计任务。指导教师对学生疏于管理，不熟悉专业标准和规范，不能及时发现并帮助学生解决毕业设计存在的问题，都将影响毕业设计质量目标的达成，同时也影响着高等教育学生工程能力的培养质量，在毕业设计质量评价和教育质量专业评估中需作为其中的考查内容。

4 结论

毕业设计是工科类院校专业教育培养课程体系重要组成部分，毕业设计是高等教育人才培养综合性实践教学环节，通过毕业设计2 个主体、4 个环节、7 个方面和16 个考查节点质量评价体系的建立和目标达成，保障了学生毕业设计阶段的教育质量，增强了学生工程意识，提高了学生综合实践能力，有助于工科类院校毕业设计实践类课程顺利实施，能够有效贯彻卓越工程师教育计划、专业评估和工程教育认证理念。

学以致用是教育的目的和方向，毕业设计正是锻炼和提升学生运用所学专业知识解决工程实际问题的综合性训练方式，通过从选题到设计（实验）方案的比选，从参考文献的阅读、整理到编写完整的毕业设计论文，从设计原理图到各细部大样图的设计绘制，对学生问题分析、理论研究、设计针对复杂工程问题的解决方案和处理问题综合能力等方面都起到锻炼和提升的作用。学生普遍认为通过毕业设计从根本上把本科阶段所学知识进行高度应用升华，提升了毕业走向社会的自信心。

探求更为优化的实施方式，提高学生综合能力以及如何考查毕业设计阶段学生综合能力提高程度将是以后研究的方向。