基于T-T理念的工科畢業(yè)論文指導(dǎo)模式的研究

張冠東

(上海第二工業(yè)大學(xué) 文理學(xué)部， 上海 201209)

0 引言

本科畢業(yè)論文是高校本科教學(xué)中的一項(xiàng)重要任務(wù)，它不但能夠起到檢驗(yàn)即將畢業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)，還能夠?yàn)槲磥?lái)高校教學(xué)工作的改進(jìn)提供依據(jù)。作為高校中的一個(gè)重要學(xué)科，工科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)受到了高度的重視。最近一段時(shí)間以來(lái)，工科學(xué)生的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象已經(jīng)越來(lái)越受到大家的關(guān)注。有些專(zhuān)家人士不但對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的下滑深感焦慮，還對(duì)是否需要繼續(xù)進(jìn)行本科畢業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)的工作提出了懷疑。然而，造成該問(wèn)題的一個(gè)主要原因是作為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師很難在短時(shí)間內(nèi)對(duì)所帶領(lǐng)的多個(gè)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)性的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)。雖然學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景相同，但是他們的學(xué)術(shù)特長(zhǎng)卻是各不相同。雖然指導(dǎo)老師可以選擇對(duì)學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的指導(dǎo)，但是在學(xué)生數(shù)量較多的情況下，老師通常無(wú)法對(duì)學(xué)生進(jìn)行精確地輔導(dǎo)，從而導(dǎo)致學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量下降。特別是在新冠疫情發(fā)生以來(lái)，由于指導(dǎo)老師與學(xué)生之間無(wú)法見(jiàn)面或無(wú)法經(jīng)常見(jiàn)面，本科畢業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作面臨了更加艱巨的挑戰(zhàn)。雖然一些經(jīng)驗(yàn)豐富的教師能夠得心應(yīng)手地開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)知道工作，但是有一部分教師由于經(jīng)驗(yàn)不足，往往無(wú)法很好地把握畢業(yè)設(shè)計(jì)的模式以及如何高效地指導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。目前，大多數(shù)研究的關(guān)注點(diǎn)在于高校的課程建設(shè)[1-2]。很少有研究能夠?qū)た茖W(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作提出一種統(tǒng)一的思路，以便成為指導(dǎo)老師的參照模式。本文從工科學(xué)生特長(zhǎng)各異的角度出發(fā)，建立基于三層架構(gòu)(Three-Tier)理念的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式，以便提高本科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作研究思路

在軟件開(kāi)發(fā)模式中，有一種比較流行的架構(gòu)模式：三層架構(gòu)模式(Three-Tier)。這種模式通常分為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層[3]，但是這種設(shè)計(jì)模式很少被用于軟件設(shè)計(jì)之外的設(shè)計(jì)模式中。而工科學(xué)生的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作大體上包含以下3個(gè)部分：數(shù)據(jù)的收集整理、模型的研究和應(yīng)用成果的討論與演示。該三部分指導(dǎo)工作和軟件開(kāi)發(fā)的三層架構(gòu)模式有相似之處，因此，本研究將軟件設(shè)計(jì)模式中的三層架構(gòu)體系應(yīng)用于工科學(xué)生的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作中，以便使得畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作更加規(guī)范和高效。根據(jù)高校畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求，本研究將工科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作分為3個(gè)層次：論文成果展示指導(dǎo)、論文模型研究與應(yīng)用指導(dǎo)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備整理指導(dǎo)。在這3個(gè)層次中，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備整理指導(dǎo)是基礎(chǔ)，也可稱(chēng)為數(shù)據(jù)層，其為另外兩個(gè)階段服務(wù)；論文模型研究與應(yīng)用指導(dǎo)描述了指導(dǎo)老師指導(dǎo)學(xué)生研究分析模型和業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系，也可以稱(chēng)為業(yè)務(wù)邏輯層；論文成果展示指導(dǎo)可稱(chēng)為表示層，其用于指導(dǎo)學(xué)生展示畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的成果。3個(gè)階段的關(guān)系，如圖1所示。

圖1 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)層次模型

該層次模型描述畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作各部分之間的關(guān)系。由于不同的老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求不同，因此指導(dǎo)老師也可以通過(guò)模型層次的增加和刪減等操作使得模型能夠滿足自己的實(shí)際指導(dǎo)需求。

2 以提高畢業(yè)論文質(zhì)量為目的的設(shè)計(jì)指導(dǎo)改革

工科中包含的學(xué)科種類(lèi)繁多。雖然不同學(xué)科對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求各不相同，但是這些學(xué)科的老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)方式卻是大同小異。其一般都是要求作者利用模型或者理論對(duì)事物、現(xiàn)象或者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得出一定的結(jié)論或者做出一定的創(chuàng)新。根據(jù)本研究所提出的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)層次模型，其具體的做法在不同層面有以下幾點(diǎn)。

2.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層，即數(shù)據(jù)準(zhǔn)備整理的指導(dǎo)階段。該階段的指導(dǎo)工作，一般分為如下2個(gè)部分。

(1) 文獻(xiàn)閱讀指導(dǎo)

在文獻(xiàn)閱讀階段，指導(dǎo)老師需要根據(jù)研究興趣為學(xué)生選擇一定數(shù)量和類(lèi)別的學(xué)術(shù)論文，從而確定所要做的具體課題。該階段是畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作的最初階段。通過(guò)大量的文獻(xiàn)閱讀，學(xué)生能夠了解目前的研究趨勢(shì)，從而確立畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體研究。文獻(xiàn)閱讀是畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程的必要階段，不同的指導(dǎo)老師會(huì)根據(jù)其自身研究方向的不同，來(lái)指導(dǎo)學(xué)生閱讀不同的文獻(xiàn)。

(2) 數(shù)據(jù)收集整理指導(dǎo)

畢業(yè)設(shè)計(jì)所收集的數(shù)據(jù)一般分為2種情況：可直接用于分析研究和不可直接用于分析研究。對(duì)于不可直接用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，我們需要對(duì)它進(jìn)行清洗整理，從而得到可用于分析的數(shù)據(jù)。其操作流程，如圖2所示：

數(shù)據(jù)清洗整理是畢業(yè)設(shè)計(jì)前期工作的必要階段，其指的是識(shí)別并改正數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤，包括檢查數(shù)據(jù)一致性，處理無(wú)效值和缺失值等。數(shù)據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的質(zhì)量。因此，指導(dǎo)老師需要根據(jù)研究的需要指導(dǎo)學(xué)生完成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)清洗整理，使得后續(xù)的研究工作更加順暢和高效。

圖2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段流程圖

2.2 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層，即指導(dǎo)老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用模型的研究和應(yīng)用的指導(dǎo)階段。在該階段中，學(xué)生需要運(yùn)用各種創(chuàng)新模型來(lái)分析數(shù)據(jù)。由于在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，該層面主要聚焦于業(yè)務(wù)需求的設(shè)計(jì)，軟件業(yè)務(wù)的規(guī)劃以及軟件業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)。因此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)過(guò)程中，該階段可以相應(yīng)地將指導(dǎo)工作分為研究目標(biāo)的設(shè)定，研究模型的篩選以及新模型或理論的推導(dǎo)。在該層面，是整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)部分的核心價(jià)值體現(xiàn)，與整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的研究領(lǐng)域相關(guān)。

(1) 研究目標(biāo)的設(shè)定

由于數(shù)據(jù)整理清洗是按照具體的需求來(lái)進(jìn)行的，因此，在獲得“干凈”有序的數(shù)據(jù)以后，指導(dǎo)老師需要將研究目標(biāo)按照研究方向進(jìn)行細(xì)化和具體化，以便學(xué)生能夠有目的地開(kāi)展研究工作。研究目標(biāo)的設(shè)定應(yīng)該把問(wèn)題分割成幾個(gè)小目標(biāo)。這樣不但便于各個(gè)解決，而且還易于控制，并有利于研究方向的把握，同時(shí)，可以在完成過(guò)程中對(duì)小目標(biāo)進(jìn)行微調(diào)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究目標(biāo)設(shè)定的具體過(guò)程，如圖3所示。

圖3 研究目標(biāo)設(shè)定

這種做法的優(yōu)勢(shì)在于，這些小的研究目標(biāo)難易程度不同，指導(dǎo)老師和學(xué)生都可以通過(guò)逐個(gè)完成目標(biāo)的過(guò)程從而控制畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度。即使有些小目標(biāo)無(wú)法完成，其也不會(huì)影響整體目標(biāo)的進(jìn)度。

在將總體研究目標(biāo)分割成多個(gè)子目標(biāo)的過(guò)程中，可以根據(jù)研究需求來(lái)不斷地修正子目標(biāo)，從而使得子目標(biāo)能夠符合實(shí)際的需求。

(2) 研究模型的篩選

研究模型的篩選類(lèi)似于軟件業(yè)務(wù)的規(guī)劃，主要工作就是將適合做當(dāng)前數(shù)據(jù)分析的模型篩選出來(lái)。由于不同學(xué)生的知識(shí)面廣度和深度不同，他們的研究重點(diǎn)也不相同，因此他們所選取模型的研究側(cè)重點(diǎn)也不同。但是，由于研究數(shù)據(jù)已經(jīng)確定，因此，所選用的模型的范圍也是可以確定下來(lái)。針對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生能力的高低，我們可以將學(xué)生的能力分為3個(gè)層次：一般能力型、中等能力型和優(yōu)秀能力型。對(duì)于一般能力型學(xué)生，指導(dǎo)老師在指導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)該注重為其選擇簡(jiǎn)單易懂的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)為其指定較低水平的學(xué)術(shù)論文和相應(yīng)的算法教材加以學(xué)習(xí)，使其能夠快速地掌握模型并開(kāi)展研究；對(duì)于中等能力型學(xué)生，指導(dǎo)老師在指導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)該嘗試讓其自己挑選研究模型，并注重其研究模型的可用性和可行性的把關(guān)；對(duì)于優(yōu)秀能力型學(xué)生，指導(dǎo)老師在指導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)該為其做方向性的選擇，同時(shí)引領(lǐng)其向更加深入的領(lǐng)域做創(chuàng)新性的研究。

(3) 新模型或理論的推導(dǎo)

新模型或者理論應(yīng)該以所篩選的模型為基礎(chǔ)進(jìn)行推導(dǎo)或創(chuàng)新的。指導(dǎo)老師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)的推導(dǎo)的方法和步驟，并指導(dǎo)學(xué)生尋找相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，使得學(xué)生能夠合理地評(píng)估其所建立的新模型的正確性。新模型或理論既需要符合實(shí)際情況，又要展現(xiàn)出和其他候選模型相比的優(yōu)越性。

2.3 應(yīng)用層

在軟件架構(gòu)中，應(yīng)用層是一種交互界面，其離用戶(hù)最近，用于顯示數(shù)據(jù)的運(yùn)算結(jié)果并接收用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)。根據(jù)該理念，指導(dǎo)老師可以將論文成果的展示部分歸類(lèi)為應(yīng)用層。應(yīng)用層一般寫(xiě)在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的結(jié)尾部分，其主要包括兩個(gè)部分：成果討論和成果演示。

(1) 研究成果討論

成果討論是一種有效的研究展示手段。由于很多研究成果無(wú)法全面體現(xiàn)模型或者算法的優(yōu)越性，因此，我們需要討論所開(kāi)發(fā)模型或者算法的優(yōu)缺點(diǎn)，以便讀者了解算法的適用范圍。

(2) 成果展示

畢業(yè)設(shè)計(jì)論文成果的表現(xiàn)形式，一般分為三種：數(shù)據(jù)表格、圖形展示和圖表融合可視化。數(shù)據(jù)表格是一種定量的表現(xiàn)形式，其主要作用是將數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果的精確展示；圖形展示是一種定性的可視化表現(xiàn)手段，能夠形象直觀地表現(xiàn)研究成果。這兩種表現(xiàn)形式各有優(yōu)劣：數(shù)據(jù)表格的展示形式準(zhǔn)確度高且容易使讀者信服；圖形可視化展示易于理解，以便不同種類(lèi)的讀者理解研究成果。因此，圖表融合可視化是今后畢業(yè)設(shè)計(jì)成果展示的一種重要方式。目前流行的的圖表融合可視化控件有：EChart、D3等。這些控件能夠被用于多種編程語(yǔ)言中，例如JSP、HTML、JavaScript等。很多研究也已經(jīng)將過(guò)程或者成果可視化作為一種悠閑的手段。黃惠榕等[4]對(duì)CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的外科護(hù)理教學(xué)模式的文獻(xiàn)進(jìn)行了可視化展示，清晰地描述了當(dāng)前的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和前沿技術(shù)。張文德和黃禹[5]以中國(guó)大學(xué)的MOOC (慕課)平臺(tái)為基礎(chǔ)，介紹了一種可視化分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠直觀地展示慕課課程的一些數(shù)據(jù)特性以及對(duì)課程評(píng)論的主題信息。圖表融合可視化的優(yōu)勢(shì)是，這些控件既能夠直觀地展現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)研究成果，又能將實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)在圖形上的具體位置展示出來(lái)；既能夠在數(shù)據(jù)上說(shuō)明問(wèn)題，又能夠顯示各種邏輯關(guān)系。

3 討論和應(yīng)用

基于T—T理念的畢業(yè)論文指導(dǎo)模式在總體上給出了一種畢業(yè)論文的指導(dǎo)框架，可以作為工科指導(dǎo)老師開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作的指導(dǎo)依據(jù)。對(duì)于其它學(xué)科的畢業(yè)設(shè)計(jì)(例如，文科或藝術(shù)類(lèi)學(xué)科)，該理論中的3個(gè)層次可根據(jù)學(xué)科要求做相應(yīng)的調(diào)整，從而使得其適合于不同學(xué)科的需要。因此該框架的整體結(jié)構(gòu)具有一定的通用性，能夠應(yīng)對(duì)不同學(xué)科的需要。該理論在本校應(yīng)用統(tǒng)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生做數(shù)據(jù)分析畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作中得到了實(shí)踐并且取得了良好的效果。在該框架下，指導(dǎo)老師對(duì)多個(gè)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)時(shí)，老師的工作效率以及學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成進(jìn)度均有了明顯的提升。

4 總結(jié)

以T—T為理念的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)模式將軟件設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作中，使得工科畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作有了參照模板。這種模式能夠提供畢業(yè)設(shè)計(jì)的參照依據(jù)，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展更加規(guī)范和高效。T—T理念使得畢業(yè)設(shè)計(jì)工作能夠模塊化地進(jìn)行，即使有的部分沒(méi)有完成，也不會(huì)影響其它已經(jīng)完成的設(shè)計(jì)工作。這種方式不但能夠提高教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的效率，也能夠提高學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。