新工科背景下自動化專業畢業論文（設計）的創新途徑探索和實踐

梁軍 侯迪波 趙豫紅

摘 要：隨著新工科專業建設的逐步展開，傳統的畢業論文（設計）模式面臨極大挑戰。本文從新理念、新結構、新模式、新質量、新體系五個方面開展本科畢業論文（設計）的創新途徑探索和經驗介紹，為類似專業新工科建設積累經驗、提供借鑒。

關鍵詞：畢業論文（設計）;自動化專業;新工科;教育教學改革

作為高校本科階段實踐教學的最后環節，畢業論文（設計）在整個教學培養計劃中占有非常重要的地位，是實現教學、科研與社會實踐相結合的主要教學方式，是學生對所學知識的綜合應用和成效檢驗，是其他教學環節無法替代的。然而，國內高校一個較為普遍的現象是，畢業論文（設計）質量不理想，成為人才培養計劃的薄弱環節[1-2]。造成這種現象的原因很多，但畢業論文（設計）教學模式陳舊，無法適應新理念、新結構、新模式、新質量、新體系的新工科要求也是主要原因之一[3-4]。本文以浙江大學自動化專業為實踐背景，針對新工科戰略下自動化專業所面臨的機遇和挑戰，結合新工科建設要求，從新理念、新結構、新模式、新質量、新體系五個方面開展自動化專業本科畢業論文（設計）的創新途徑探索與實踐，為類似專業新工科建設積累經驗、提供借鑒。

一、新工科專業畢業論文（設計）的創新途徑

1.樹立畢業論文（設計）指導和管理新理念，引領新工科工程教育達到新高度

第一，畢業論文（設計）要貫徹以學生為中心的理念，改變“教師出題、學生做題”的思維定式，在立題、選題階段與學生充分溝通，甚至可以為學生量身定制，做到研究、設計的內容、難度、工作量等符合每個學生的具體情況，既兼顧學生的專業興趣，又充分挖掘學生的學習實踐潛能。第二，畢業論文（設計）的立題要充分體現新技術、新產業的特點，破除單一專業研究、設計內容的束縛，使題目既具有多學科交叉融合，又給學生一定的創新實踐空間，充分發揮年輕人思維活躍、創新潛力大的優勢。第三，重視畢業論文（設計）與專業課程教學的協調，在畢業環節前適當加強實踐性、應用性強的課程分量，甚至可以開設針對畢業論文（設計）的專門課程，集中傳授畢業論文（設計）中重要的共性知識，分析講解往屆遇到的共性問題，訓練選題、文獻檢索、開題、撰寫報告、答辯等實際技能。第四，推行“高校+企業”雙導師指導模式，努力創造條件引入有技術造詣和實際工作經驗的企業導師，剖析實際應用場合產生的科學和工程問題，使學生的畢業環節超越學校實驗室環境，提前介入對新技術、新產業的體驗。第五，以“線”代“點”，加強畢業論文（設計）的全流程監控和管理，摒棄以往開題、中期檢查、答辯的三段式管理模式，從監管環節促進質量的提升。

2.構筑畢業論文（設計）流程和任務新結構，保障新工科工程教育實現新飛躍

畢業論文（設計）流程一般由選題、開題、論文（設計）研究開發實施、中期檢查、畢業論文（設計）評審、論文（設計）答辯等六個環節構成。各個環節具體任務包括：教師給出畢業論文（設計）題目后由學生選題，經過一段時間的準備后進入開題環節。開題完成后，開始實質性的畢業論文（設計）研究工作，并在規定時間進行中期檢查。學生完成畢業論文（設計）研究后撰寫畢業論文報告，通過院內匿名評審后，進入答辯環節。

從新工科建設視角，上述流程和任務還有許多可以改進之處。第一，應在正常任務環節之上建立全流程監控和管理機制，制定一整套監管制度，在功能上要細化到任務級，在時間上要細化到周，尤其防止在開題后長達三個月的研究實施階段疏于監管，造成前松后緊的狀況。第二，在選題前增加一個立題環節，由多位教師共同討論和審查題目，一則防止題目重復，二則減少教師自行出題的盲目性，通過集體討論可以充分把握新技術、新方向和技術路線的交叉融合性，更加符合新工科要求。第三，研究實施過程要強化“任務—指標—時間節點”管理和師生定時見面制度，作為考核學生和指導教師的過程依據之一。實踐證明，這些措施客觀上能提高工作效率，加強責任感，防止松懈敷衍現象。第四，畢業論文（設計）評審不僅要有院內匿名評審，還要盡可能創造院外匿名評審的條件，尤其是那些具有學科交叉特點的畢業論文（設計）。這不僅能提升畢業論文（設計）質量，對指導教師也有啟發。第五，增加一個答辯后環節。目前普遍的做法是，根據答辯意見對畢業論文（設計）進行適當修改，然后材料歸檔。評審和答辯環節是學生總結形成研究成果、創新研究能力由量變向質變轉換的關鍵環節。如果沒有這樣一個明確的答辯后環節，學生可能因忙于畢業手續而無心對畢業論文（設計）研究加以總結提高，完善修改也流于形式。因此，有必要明確增加這樣一個答辯后環節并留有足夠時間，使教師、學生都重視。第六，在整個畢業論文（設計）流程和任務中，充分使用專門的信息平臺來實現全流程監控和管理，提高工作效率，并對流程和任務留下可以追溯的完整記錄。第七，也是最重要的一條，就是加強過程監督和質量保障措施。這一點后面專門闡述。

3.強化畢業論文（設計）研究和實踐新模式，推動新工科工程教育走向多元創新

新工科工程教育的一個顯著特點是實踐創新，而作為本科工程教育最后一個綜合教學實踐環節的畢業論文（設計），更是實踐創新目標的最后一個承接者。為此，從畢業論文（設計）的各個環節入手，通過多種途徑和模式實現多元創新目標。

在立題（選題）環節，充分發揮專業教師的科研能力和水平優勢，使題目設置具備以下幾方面特點：一是以國家級、省部級科研項目為研究開發背景，以解決關鍵問題為研發目標，強調其創新性。二是以校企合作的工程課題為依托，強調其實踐性。三是要體現多學科交叉與融合，培養具有交叉創新能力的復合型人才。四是遵循小而全的原則立題，使學生得到科研過程的完整體驗，避免因題目太大學生只能經歷其中的某一片段。五是題目的科研產出要明確，訓練提高學生把研究結果轉化為研究成果的能力。六是優先考慮跨專業、跨學校、校企協同培養的選題，聘請校外專家尤其是企業專家合作指導。七是適當考慮一定比例的師生共同定題，充分激發學生的自主能動性。八是在立題、選題的審核中，特別強調創新實踐標準，堅決舍棄內容陳舊、技術落后、缺乏新工科特色的選題。

在開題和中期審查環節，按照實踐創新的標準，通過審查專家的干預，進一步將畢業論文（設計）的實施引導到具有實踐創新目標和內容的軌道上來，形成實踐創新的風氣，注重對學生實踐創新能力的培養和對研究開發成果的歸納總結。

在研究開發實施環節，通過以下多個措施來保障實踐創新目標的實現：一是充分利用高校已經建立的國家重點實驗室、國家工程實驗室、各類創新實踐平臺、各級教育教學平臺等資源和條件。二是充分依托各種國家項目和行業項目，從中提煉出科學和工程技術問題作為研究內容，注重培養學生獨立研究問題的能力和相互協作的團隊意識，提升分析問題和解決問題的能力。三是將畢業論文（設計）過程與各級各類學科競賽和科研訓練深化充分結合，不僅激發學生的潛能，而且具有規范的檢驗標準，有利于研究開發的不斷改進和水平的不斷提升。四是鼓勵學生走向企業、走向工程、走向實踐，將畢業論文（設計）由學校搬到應用現場，培養學生解決實際問題的能力。五是引導本科生盡早加入專業教師的科研實驗室，在教師和博士生、碩士生幫助下快速融入教師的具體科研項目，并在有能力獨立承擔一部分研究任務后將其拓展為自己的畢業論文（設計）工作。六是利用學生思想活躍、創新意識強、不拘泥于傳統、敢于挑戰權威的特點，鼓勵學生積極申請國家發明專利，撰寫高水平論文，并為今后從事科學研究工作打下基礎。七是通過學校、學院和教師，積極搭建學科交叉、學術交流和國際合作的平臺，拓展學生的科研視野，培養學生的合作精神。

在評審、答辯、答辯后階段，以實踐創新作為畢業論文（設計）成績評定的主要標準之一，全面評價整個工作的實踐創新水平。一方面，給當屆學生留下足夠深刻的印象，使其在今后學習和工作中更加注重實踐創新。另一方面，促進低年級學生逐漸形成基于實踐創新的良好習慣和學風、校風。

4.健全畢業論文（設計）評價考核新質量，提升新工科工程教育達到新水平

畢業論文（設計）的評價考核和質量保障向來是一個難點。在傳統的畢業論文（設計）教學中，評價考核主要通過開題成績、中期檢查結果和最終評審答辯成績體現，采用的是以時間節點為考核要素、以事后評價為考核依據、以考核組主觀判斷為考核結論的模式，缺乏全過程的監控和客觀、科學的考核標準，甚至同一份評審材料在匿名評審中會出現結果大相徑庭的現象。因此，在新工科建設背景下開展畢業論文（設計）的評價考核和質量保障，既具有理論意義，又具有實踐價值。

對于工科專業，畢業論文（設計）內容一般包括理論研究、技術方法研究和工程應用實踐，時間跨度長達四個月或更長，即學生必須經過一個完整的分析、設計、實現和總結過程，才能得到最終結果，具有很強的“過程性”特點。因此，對這樣一個“過程性”，既不能僅僅以某個或某幾個時間節點的成效來評價考核，更不能僅僅靠幾個時間節點的評價考核作為質量保障的控制手段，必須以點連線、以線網面，切實貫徹全過程質量管理方針，在畢業設計的各個階段進行全面質量監控。對于過程中的每個環節，都要制定相應的評價指標和評價方法，建立完整的質量控制和考核評價體系。實踐表明，相較于傳統的事后性考核只注重最終成績的教學弊端，全過程考核更有利于調動學生的學習積極性，教師和教學管理人員易于把握和調控，也更能夠提高畢業論文（設計）的質量。

新工科建設打破了原有的專業壁壘，促進了各專業的交叉、融合，使畢業論文（設計）工作具有了學科交叉、專業融合的特點，題目更加寬泛、內容更加獨特、知識更加全面、結果更加多樣。這不僅要求學生知識面寬廣、接受新知識迅速、獨立工作能力強，而且對指導教師提出了更高的要求。為保障畢業論文（設計）質量，應該在畢業論文（設計）工作正式開始之前，有針對性地在相關課程教學中涵蓋與新工科專業發展有關的知識內容，或在專業培養計劃中專門設置與畢業論文（設計）有關的課程，加強前期專業課程與畢業論文（設計）環節之間的銜接，必要時還要對學生甚至教師開展一些專門培訓工作。這樣，不論學生還是教師，都能做到有備而行，從而提高畢業論文（設計）的效率和質量。另一方面，在評價考核體系中充分體現新工科專業培養的特點，推進新工科專業建設。

5.優化畢業論文（設計）三位一體新體系，促進新工科工程教育實現新發展

畢業論文（設計）是由學生、指導教師和教學管理部門三方參與的教學環節，三者共同組成了一個完整體系。在這個體系中，運行機制是否協調、任務分工是否明確、工作流程是否流暢，會對教學質量產生很大影響。

在這個畢業論文（設計）體系中，學生的主要責任和義務是服從教學管理部門的管理、接受教師的學業指導、認真完成各項畢業論文（設計）任務。教師的責任和義務是在教學管理部門的統一安排下，按既定日程計劃對學生進行學業指導，并監督學生完成工作任務。教學管理部門的主要職責是制定整個過程的工作計劃，協調各種畢業論文（設計）資源，監督檢查工作計劃的執行情況，組織安排立題選題、開題、中期檢查、評審答辯等各個環節的工作。因此，任何一方責任和義務的缺失，或者體系結構不合理、運行不流暢、工作不到位，都會導致畢業論文（設計）達不到目的。

構建和優化三位一體的畢業論文（設計）新體系，需加強以下幾個方面的工作：第一，需要強有力的行政領導機構。跟普通課程不同，每學年的畢業論文（設計）是涉及全體應屆畢業生、幾乎全體專業教師參加，各行政管理部門優先支持、各級各類實驗室全力保障的一項全專業性工作，不能沒有強有力的行政領導機構。第二，需要一套完善的管理規章制度。管理規章制度形式上由教學管理部門制定并監督執行，但具體文件規定是否合理、未來執行是否順暢、執行效果是否良好等，都需要專業教師和學生雙方的積極參加，得到他們的理解和認可。第三，需要有一個三方共同交互的平臺。它把畢業論文（設計）體系中的三方緊密聯系在一起，教學管理部門和指導教師能清楚了解學生的工作進展，學生也能在第一時間了解院系有關通知、接受指導教師的框架性指導（細節指導還需要教師與學生的面對面溝通）。同時，立題選題、開題、中期檢查、評審答辯等工作安排也通過平臺完成，從而提高工作效率。第四，在院系領導小組和工作小組內建立覆蓋畢業論文（設計）全程的督導、反饋和申訴機制，保障過程的順利執行，搜集和反饋學生、教師對過程執行各階段工作的意見和建議，聽取和處理學生對指導教師工作的反映、對中期考核和評審答辯結果的申訴。第五，重視對學生思政教育和心理疏導。在大四最后一個學期，學生面臨畢業、讀研、就業甚至個人感情等人生重大關頭的第一次自主抉擇，心理壓力容易導致其情緒和行為失衡，指導教師和教學管理部門應幫助學生順利渡過這一心理難關。

二、新工科自動化畢業論文（設計）的教學實踐

浙江大學自動化專業（以下簡稱“本專業”）始建立于1956年。本專業傳承自早期的化工自動化專業，60多年的發展歷史使面向各類流程工業的控制工程成為本專業的特色方向，畢業論文（設計）環節具有很強的流程工業自動化特色，選題多以石油化工、冶金鋼鐵、造紙、制藥、發電、食品加工等流程行業的建模、優化、控制、儀器儀表、控制裝置研究開發為主。目前，本專業秉承新工科建設理念，制定并加快推進“一體兩翼、創新驅動”的新工科建設方案（“一體”為自動化控制，“兩翼”為人工智能與大數據、機器人與智能系統），重點開展新工科課程體系建設、開放式教學模式創新、全鏈條創新能力培養、國際化視野與領導力培育四項主要工作，努力踐行“知行合一、學養兼修、健全人格、提升素質”的本科培養目標。

1.建立健全畢業論文（設計）選題的院級審核制度，引導和鼓勵符合新工科建設目標的研究內容

近年來，本專業建立了畢業論文（設計）院所兩級選題審核制度，根據本專業師資力量、研究資源、發展規劃等具體情況，引導和鼓勵全院教師向符合新工科自動化建設要求的選題側重，支持和資助具有新工科特征的研究課題，使符合新工科建設目標的選題具有較大占比，逐漸形成了建設新工科自動化專業的良好氛圍。智能無人系統（機器人、無人機、智能汽車）、機器視覺、大數據分析與云技術、人工智能與機器（深度）學習、智能傳感與檢測、工業網絡安全、高端智能（生物）芯片與公共安全網絡、移動物聯網、學科交叉與融合（智慧城市、智慧農業、金融經濟、智慧醫療、智能交通）已成為本專業畢業論文（設計）的核心主題，是傳統自動化專業向新工科自動化專業拓展的典型方向。

2.優化和整合各類畢業論文（設計）資源，提升本科畢業生的創新實踐能力和學術研究水平

根據20年來的數據統計，本專業約85%畢業生的去向是繼續深造，包括出國留學、國內攻讀碩士博士學位等。因此，在畢業論文（設計）環節強力提升本科畢業生的創新實踐能力和學術研究水平，是本專業人才培養的首要任務。為此，學院所有研究平臺對畢業論文（設計）學生開放，提供各類高水平研究和開發資源，幫助學生完成基礎研究和工程技術研究。

新工科本科畢業論文（設計）的一個重要標志，是與工程實踐相結合，走出校園、走出實驗室，培養學生解決實際問題的能力，介入對新技術、新產業的深度體驗。本專業畢業論文（設計）每屆70%以上選題都有很強的行業應用背景，30%以上選題需要與不同行業的企業展開實質性合作，20%以上工作成果需要經過工程應用檢驗。這為本專業畢業生未來從事行業創新研發奠定了基礎。

3.嚴把畢業論文（設計）出口關畢業論文（設計）出口主要指查重檢測、評閱和答辯三個環節。

在查重檢測環節，學校提供統一論文檢測平臺，學院負責組織落實畢業論文（設計）的檢測工作，產生檢測報告，重復率低于文件規定閾值者方可進入評閱環節。

在評閱環節，執行“雙盲”評閱政策（送審論文不含作者和指導教師信息，返回的評閱結果也不含評閱專家信息），一律由學院統一送審。每篇畢業論文（設計）須送達2～3位由專家庫隨機抽選的盲審專家，至少有一位為本校其他學院或外校專家。第一次“雙盲”評閱（一審）通過者可正常參加答辯。未通過者須根據評閱意見，修改后申請再次“雙盲”評閱（復審）。復審未通過者被終止本次畢業論文（設計）。

在答辯環節，學院統一組織多個答辯專家組，每個答辯組由3～5位同領域專家組成，且盡可能安排本校其他學院或外校的專家進入答辯組。一審通過者，可參加第一次答辯。第一次答辯不通過者，根據答辯意見修改后，與復審通過者一起參加第二次答辯。第二次答辯采用全院不分組統一公開答辯形式，答辯組由5位以上專家組成，且至少有1人為本校其他學院或外校的專家。答辯組根據學生畢業論文（設計）完成情況、答辯情況做出評價并評定成績。

學院基層教學組織下設的督導組全程監督評閱、答辯和成績評定環節。

參考文獻：

[1]凌振寶，程德福，林君. 加強全程監控與管理，提高畢業設計質量[J]. 實驗技術與管理，2012（4）：14-16.

[2]吳益鋒，張淑敏，田夏. 上海交通大學提升本科畢業設計（論文）質量的改革與實踐[J]. 實驗技術與管理，2014（7）：193-195，205.

[3]孫科學，郭宇鋒，等. 面向新工科的工程實踐教學體系建設與探索[J]. 實驗技術與管理，2018（5）：233-235.

[4]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等. 加快發展和建設新工科，主動適應和引領新經濟 [J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[本研究工作得到了浙江省高等教育“十三五”第一批教學改革研究項目（JG201800

03）、教育部高等學校自動化類專業教學指導委員會專業教育教學改革研究課題（2019A03）和浙江大學2018 年度教學改革項目的資助]

[責任編輯：夏魯惠]