面向過程管理的畢業設計在線指導系統的研究與設計

趙 輝，李萬龍，鄭山紅，張麗娟，王國春

（長春工業大學計算機科學與工程學院，吉林長春 130021）

本科畢業設計是學生在大學階段最后的學習和實踐訓練環節，是培養和考核學生運用所學的基本理論、專業知識和方法技能進行工程設計、實驗和研究的重要教學過程［1－2］。畢業設計在提高學生分析和解決問題能力、科學研究能力、應用實踐能力、綜合素質以及培養學生的創新精神等方面具有不可替代的作用，是本科教育與社會實踐相結合的重要體現［3－5］。但是，由于眾所周知的原因（學生工作、考研、校外實習等），學生和指導教師進行面對面溝通的機會較少，導致本科畢業設計的教學往往輕過程重結果，選題重復、設計抄襲、找人代工等現象頻出，無法達到預期的教學效果，畢業設計已成為高校教學的一塊雞肋，各專業普遍存在著畢業設計指導難、管理難、質量低的問題［6－7］。本文作者結合多年擔任計算機專業畢業設計指導教師的實踐經驗，針對本科畢業設計中存在的共性問題展開深入研究，探索問題產生的實質原因，提出了面向過程管理的畢業設計指導方法，并設計和實現了畢業設計在線指導系統以支撐這種指導方法的應用，對畢業設計的相關資源和設計指導的全過程進行有效地管理與監控，從而提高畢業設計的教學質量。

1 畢業設計中存在的問題分析

（1）指導方式單一，難以激發學生的創造力。目前畢業設計的指導模式是教師指定題目和各項設計任務，學生在教師的指導下完成設計工作，學生處于被動地位，指導教師選定的題目或安排的任務學生沒有興趣，學生感興趣的內容，又往往不符合指導教師的要求，這種單一的指導模式難以激發學生的學習興趣，嚴重阻礙了學生創造力的發揮［8］。

（2）設計過程缺少監管，設計質量下降。迫于就業的壓力，學生在畢業設計階段經常是忙于應聘和考研，普遍輕視畢業設計，采取消極應付態度，而部分指導教師由于教學和科研工作繁忙，對學生的畢業設計工作指導不足［9－10］；同時當前的畢業設計考核方式注重最后的設計答辯，而疏于對畢業設計過程的監管，導致出現大量的抄襲和雷同的設計成果，挫傷了那些態度認真、積極努力的學生的積極性，降低了畢業設計的整體質量［11］。

（3）交互渠道與交互方式單調。目前畢業設計的交互范圍還僅限于本設計小組內的師生之間“一對一”或“一對多”的交互階段，很少能做到設計組間“師－師”、“師－生”和“生－生”交互，這種單調的交互渠道與交互方式不利于信息的傳播與資源的共享，同時由于缺乏進行思想碰撞的空間和渠道，更不利于對學生創造力的培養。

（4）缺乏對先進教育技術的有效利用。在本科教學中，大部分的課程都能通過利用先進的教育技術改進教學方法和教學手段來提高教學質量，但由于對畢業設計這個實踐環節的重視不夠，還有長期以來形成的僵化的指導模式的影響，針對畢業設計這個實踐環節的教育技術的應用研究還很少，也沒有產生出比較突出的研究成果，使得畢業設計的教學質量難以實現質的提高。

2 面向過程管理的畢業設計指導方法研究

針對當前畢業設計中存在的問題，本研究以激發學生興趣、拓展交互渠道、加強過程監管為出發點，以培養學生的創造力和提高畢業設計質量為目標，研究并設計了一套面向過程管理的畢業設計指導方法。該方法將畢業設計由以教師為主體轉變為以學生為主體，充分發揮學生的主觀能動性，同時又對設計過程進行了有效的管理，使得畢業設計的成績評定公平合理，激發了學生的積極性，進而提高了畢業設計的質量。

2.1 面向過程管理的畢業設計指導流程

面向過程的畢業設計指導方法將學生作為設計工作的主體，指導教師和各種教學資源作為輔助角色，為學生主體完成各項畢業設計任務提供相應服務。具體指導流程如圖1所示。

圖1 面向過程管理的畢業設計指導流程圖

2.2 角色職責設計

（1）教師角色。教師角色由原來的主導地位轉變為現在的輔助地位，其主要任務包括提供畢業設計相關的各種資料（例如設計規范、設計要求、設計范例、論文范文等），與學生共同確定畢業設計選題，布置各階段設計任務，與學生共同制定任務計劃，在設計過程中及時提供相應指導，對學生的設計過程進行評定等。在選題和制定任務計劃的過程中，應根據學生的客觀條件與學生共同商議決定，即要尊重學生的意愿，又要根據畢業設計的教學要求提出合理的建議和意見，以激發學生的設計興趣，發揮學生的創造力。

（2）學生角色。學生角色由原來的被動地位轉變為現在的主動地位。在選題和制定任務計劃的過程中，可以根據自己的興趣、未來的工作規劃和時間安排等與教師共同商議、決定，充分體現學生的主體地位，在完成畢業設計的過程中，學生根據制定好的任務計劃，合理安排時間，完成任務后主動提交設計成果；然后根據指導教師的建議進行修改，反復多次，直到全部的設計任務完成；最后參加畢業設計答辯。整個設計過程中學生一直處于核心地位，主動地完成各項設計活動，以充分挖掘學生的潛能，培養學生的創造力。

（3）監管者角色。監管者角色承擔對整個畢業設計過程的監管與控制職責［12］。在選題過程中，監管者負責裁定選題的合理性，并且對選題是否滿足畢業設計要求進行監控，及時給出建議；在學生完成設計任務的過程中，監管者負責監控學生的是否按計劃及時提交設計成果，教師是否能及時審閱設計成果并給出具體的評閱意見，如果發現問題及時發出提示信息以督促教師或學生按計劃完成設計任務；在畢業設計后期，監管者還負責對可能有抄襲傾向的論文進行檢測，并根據答辯情況和指導教師的評定意見給學生最終的成績。

3 畢業設計在線指導系統設計

3.1 系統架構設計

面向過程管理的畢業設計指導方法加強了對設計過程的管理與監控，需要指導教師、學生和監管者能夠進行及時而充分的溝通，傳統的面對面的溝通方式在當前形勢下已無法滿足要求，同時大量的畢業設計信息（各種資源、成果和監控信息）也需要進行有效的管理，而利用信息管理系統對畢業設計過程進行管理是最好的選擇，基于此應用需求，設計并實現了面向過程管理的畢業設計在線指導系統。

面向過程管理的畢業設計在線指導系統架構采用多層多庫的設計模式。整個系統結構共分為應用層、支持層和持久層3層。應用層主要包含系統用戶（指導教師、學生和監管者）直接使用的功能模塊；支持層主要包含為保證應用層功能的實現提供底層支持服務的功能模塊，是系統用戶無法直接訪問的部分，持久層主要包含各種信息庫，主要通過文件系統和數據庫來實現。系統架構如圖2所示。

圖2 面向過程管理的畢業設計在線指導系統架構圖

3.2 系統主要功能設計

（1）畢業設計選題。選題是畢業設計過程的第一項任務，系統維護了一個選題庫供指導教師和學生自由選擇題目。選題庫中的題目給出了詳細的設計要求以及相關技術的信息，指導教師和學生也可以自擬畢業設計題目，并給出題目的詳細信息，由監控者裁定符合畢業設計的相關要求后，可以添加到選題庫中，實現對選題庫的動態更新與維護。

（2）設計流程定制。為實現對設計過程的監管，系統提供了畢業設計流程定制功能，系統提供各種流程模板，指導教師和學生通過商議選擇一個合適的模板，然后根據流程模板中設計階段的劃分，制定一個任務執行計劃，包括階段設計成果的技術要求、成果形式、提交時間等。

制定好的設計流程既是學生完成各項設計工作的指南，也是指導教師評閱設計成果的指南，同時還是監管者監控指導教師和學生的設計活動的依據，是實現面向過程管理的畢業設計指導模式的基礎。

（3）階段成果管理。階段成果管理包括兩部分功能:一是學生根據制定的設計流程要求完成設計任務，按時提交階段設計成果，查閱指導教師的評閱意見，并根據評閱意見修改設計成果；二是指導教師對學生提交的設計成果進行評閱，給出評閱意見，并根據學生設計的進展情況修改設計計劃。

（4）設計過程監控。監管者對所有指導教師和學生的設計過程進行監控，考察學生的設計進行情況（是否按時提交成果，提交成果的質量如何等），同時也考察指導教師對學生的指導情況（是否及時評閱，評語意見是否詳細和具有指導意義）。

（5）成績評定。學生的畢業設計成績主要由兩部分構成:一是指導教師根據學生的設計情況給出50%成績；二是監管者根據學生的答辯情況和論文質量給出另50%的成績，然后由系統合出最終的成績。由于系統記錄了學生在整個設計過程中的全部設計活動，所以能夠對學生有一個綜合的考查，評定過程也相應地變得公開和透明，所以最終的設計成績比傳統模式相對來講更公平、合理。在評選優秀畢業設計論文和優秀指導教師時也能拿出有力的依據，簡化了評選過程。

（6）參考資料管理。參考資料包括畢業設計的各種設計規范、設計范例、論文范文以及設計流程演示等信息。傳統的指導模式是由指導教師提供給學生并進行講解，具有一定的局限性，而面向過程管理的指導模式是通過系統將所有學生都需要的畢業設計基礎知識進行共享，既有利于知識的廣泛傳播與共享，又有利于學生的設計活動遵循一個統一標準和規范，同時也節省了指導教師的時間，提高了畢業設計的效率。

4 系統實現

系統采用J2EE技術架構，整個系統分為4層，分別是視圖層（View）、控制層（Control）、服務層（Service）和數據層（Model）。J2EE 架構實現了數據模型、交互控制、業務邏輯和數據表示的分離，使得系統更加容易維護。View 對應系統的界面層，Control對應系統的交互控制層，Service對應系統的業務邏輯層，Model對應系統的數據訪問層。系統的技術架構如圖3所示。

系統采用Java語言完成前臺用戶功能和后臺數據維護的程序設計，保證系統具有良好的可移植性。根據畢業設計在線指導系統功能的需要，系統還采用了先進的工作流技術和數據比對技術。工作流技術用以實現對畢業設計過程的定制和監控，數據比對技術用以實現對雷同論文鑒別。

系統界面采用Framework框架技術進行結構設計，界面以組裝的方式進行搭建，而每個具體界面的設計又采用了DIV＋CSS技術，使得界面具有統一的設計風格和靈活的表示形式，以實現操作簡單、使用方便的界面設計目標。

4.1 學生角色功能

圖3 系統技術架構圖

學生角色功能主要包括瀏覽確認畢業設計任務計劃，填寫設計周記，完成并提交外文翻譯、畢業設計作品、畢業設計論文和答辯PPT，查閱指導教師的評閱意見，并根據評閱意見對各類材料進行修改，在設計過程中與所有學生和教師進行在線交互。

4.2 教師角色功能

教師角色的主要功能包括維護畢業設計的各種規范要求和參考資料，填寫畢業設計選題與設計要求，制定畢業設計流程計劃、評閱學生提交的設計作品，根據學生畢業設計各階段任務的完成情況，給出設計成績（占總成績50%），并填寫教師評語，在整個畢業設計過程中，教師可以隨時登錄在線交互與所有在線學生和教師進行互動。

4.3 監管者角色功能

監管者角色的主要功能包括監控每個學生的畢業設計選題是否符合要求，在設計過程中監控學生完成各階段設計任務的情況和指導教師評閱階段設計成果的情況，在發現問題時給出合理的意見和建議；在論文答辯前，對雷同論文進行比對；最后在答辯結束后填寫答辯成績并匯總出學生總成績，并可以對學生成績進行統計。部分功能界面如圖4所示。

圖4 雷同論文比對

5 結束語

本研究設計與開發的面向過程管理的畢業設計在線指導系統基本覆蓋了畢業設計過程管理的各個方面，通過在本校計算機專業畢業設計中的實踐應用證實:該系統能夠對畢業設計中使用的各種資源和產生的各種信息進行行之有效的管理，系統包含的畢業設計流程定制、設計成果在線提交與評閱、流程監控等功能，實現了對畢業設計全過程的管理，減少了學生和指導教師的重復性和事務性的工作，使指導教師和學生可以更加關注畢業設計的過程和質量，取得了良好的應用效果。

系統在使用過程中也發現了一些不足之處，如軟件交互設計不夠友好、缺少與教務系統的信息集成、論文比對的精度和效率有待提高等，下一步將在這幾方面進行改進，同時著力于系統的通用性方面的研究，期望能在其他專業進行推廣應用。

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