基于OBE教育理念的本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革與實踐

劉景華 田暉 楊麗潔 彭佳林 張洪博

摘?要：針對當(dāng)前計算機(jī)類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計存在的問題及其原因，以O(shè)BE理念為指導(dǎo)思想，結(jié)合華僑大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計的總體情況，從制定認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下畢業(yè)設(shè)計的課程目標(biāo)、規(guī)范畢業(yè)設(shè)計實施過程與評價機(jī)制、推行校企導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)制度、施行本科導(dǎo)師制助推畢業(yè)設(shè)計抓早抓好等方面進(jìn)行了探索和實踐，針對性地提出改進(jìn)措施，并應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革與實踐中，以期提高本科畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE理念；畢業(yè)設(shè)計；計算機(jī)類專業(yè)；課程目標(biāo)

中圖分類號TP34；G642.477

1?概述

基于成果導(dǎo)向的教育模式（OBE，OutcomeBased?Education）是一種以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)優(yōu)化的理念［1］。OEB理念關(guān)注于學(xué)生受教育后能獲得的能力，并將學(xué)生所完成的工作和學(xué)習(xí)成果作為評價依據(jù)。本科畢業(yè)設(shè)計作為高校本科人才培養(yǎng)的最后一個綜合實踐環(huán)節(jié)，是本科工程教育的出口培養(yǎng)環(huán)節(jié)［2］。畢業(yè)設(shè)計是以學(xué)生分析、解決問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生的設(shè)計成果為評價標(biāo)準(zhǔn)，是學(xué)生解決專業(yè)復(fù)雜工程問題能力的綜合體現(xiàn)，這與OBE理念完全契合。因此，將工程教育認(rèn)證OBE理念落實于畢業(yè)設(shè)計的實踐過程中，有助于提升畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的工程綜合實踐能力，提高工科教育水平。

華僑大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院有計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、人工智能和信息安全?5個本科專業(yè)，其中計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程?2個專業(yè)已通過中國工程教育專業(yè)認(rèn)證。本文結(jié)合近年來學(xué)院畢業(yè)設(shè)計的總體情況，分析當(dāng)前本科畢業(yè)設(shè)計的現(xiàn)狀，在OBE教學(xué)理念下探討解決辦法并應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計改革實踐中，以保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，促進(jìn)畢業(yè)要求達(dá)成。

2?畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀分析

2.1?課程目標(biāo)不能圍繞“復(fù)雜工程問題”能力培養(yǎng)的需求

在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的?12?條畢業(yè)要求中，其中有8條著重強(qiáng)調(diào)“復(fù)雜工程問題”。畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生具有解決“復(fù)雜工程問題”能力的主要教學(xué)環(huán)節(jié)，其課程目標(biāo)必須圍繞這一要求，體現(xiàn)對學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)。但是在實際的教學(xué)工作中，由于對“復(fù)雜工程問題”的理解存在偏差，部分高校在畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)實施過程中未能體現(xiàn)將學(xué)生解決計算機(jī)領(lǐng)域“復(fù)雜工程問題”能力的培養(yǎng)作為重點(diǎn)［3］。

2.2?畢業(yè)設(shè)計實施缺乏良好的過程管理和合理的評價體系

在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)實施過程中，良好的教學(xué)過程管理和合理的評價體系可以保障不同教學(xué)環(huán)節(jié)對課程目標(biāo)的全面支撐［4］。然而，以往的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式在各環(huán)節(jié)對學(xué)生的管控較為自由，對畢業(yè)設(shè)計中間環(huán)節(jié)更是缺乏有效的過程管理。再者，以往的畢業(yè)設(shè)計對教學(xué)效果的評價缺乏定量的評價機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)，無法保證課程目標(biāo)設(shè)定的有效性和準(zhǔn)確性。

2.3?畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師類型單一，企業(yè)專家參與度不高

由于畢業(yè)設(shè)計課程的特殊性，課題主要來源于指導(dǎo)老師的科研方向。但由于部分教師研究領(lǐng)域過分側(cè)重理論研究，容易導(dǎo)致課題方向不符合工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前計算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展迅速，申報的課題要滿足對學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”有幫助，需要指導(dǎo)教師與時俱進(jìn)，緊隨行業(yè)發(fā)展前沿，了解當(dāng)前企業(yè)的需求［5］。聯(lián)合企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)，是培養(yǎng)學(xué)生具有解決“復(fù)雜工程問題”能力的有效模式之一。

2.4?師生在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)中缺乏“師生共同體”的理念

與其他教學(xué)環(huán)節(jié)不同，畢業(yè)設(shè)計是以學(xué)生為主體，基于實際的工程實踐問題，以“學(xué)生分析并解決問題”為核心的高層次學(xué)習(xí)方式［6］。以往的畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式中，在師生之間事先未進(jìn)行溝通下，通過教務(wù)平臺達(dá)成雙選，容易導(dǎo)致學(xué)生在確認(rèn)選題后發(fā)現(xiàn)題目不符合期望，教師在指導(dǎo)過程發(fā)現(xiàn)學(xué)生能力不足等問題。實際上，畢業(yè)設(shè)計并不是學(xué)生或指導(dǎo)老師個人的任務(wù)，需要師生之間具有共同體的理念、緊密協(xié)作。

3?基于OBE的畢業(yè)設(shè)計實踐探索

3.1?制定認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下畢業(yè)設(shè)計的課程目標(biāo)

認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下的畢業(yè)要求明確提出畢業(yè)生應(yīng)具備解決“復(fù)雜工程問題”的能力。華僑大學(xué)計算機(jī)類專業(yè)根據(jù)OBE理念，對照認(rèn)證的12條畢業(yè)要求，將畢業(yè)要求分解為若干個指標(biāo)點(diǎn)，每個指標(biāo)點(diǎn)再落實到畢業(yè)設(shè)計的課程體系中，重新制定畢業(yè)設(shè)計課程目標(biāo)如下：

目標(biāo)1：在解決畢設(shè)任務(wù)書提出的問題過程中思考并理解環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的含義，對創(chuàng)新有所理解，了解畢業(yè)設(shè)計（論文）所涉及的技術(shù)發(fā)展前沿和趨勢。

目標(biāo)2：具有一定的國際視野，能夠跟蹤畢業(yè)設(shè)計（論文）所涉及的計算機(jī)領(lǐng)域及其相關(guān)行業(yè)的國內(nèi)外最新技術(shù)。

目標(biāo)3：在完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的過程中能夠?qū)⒂嬎銠C(jī)專業(yè)知識用于計算機(jī)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的分析和改進(jìn)。

目標(biāo)4：掌握一定的經(jīng)濟(jì)和管理知識，能夠在計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)中考慮經(jīng)濟(jì)因素，并在論文撰寫過程中對論文的架構(gòu)和綱目進(jìn)行合理設(shè)計和管理。

目標(biāo)5：了解信息領(lǐng)域主要資料來源及獲取方法，能夠利用網(wǎng)絡(luò)查詢和檢索本專業(yè)文獻(xiàn)、資料及相關(guān)軟件工具，了解相關(guān)工作的國內(nèi)外現(xiàn)狀。

目標(biāo)6：在畢業(yè)設(shè)計（論文）完成過程中能夠理解和評價計算機(jī)安全與隱私問題對社會發(fā)展的影響，對所完成的內(nèi)容做恰當(dāng)?shù)姆治龊陀懻摗?/p>

目標(biāo)7：能運(yùn)用基本原理分析畢業(yè)設(shè)計（論文）所涉及的復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵影響因素，并獲得有效結(jié)論。

目標(biāo)8：能傾聽其他團(tuán)隊成員意見，并組織團(tuán)隊成員開展工作。

目標(biāo)9：能夠用報告或軟硬件等形式，呈現(xiàn)論文（設(shè)計）成果。

所制定的?9?項課程目標(biāo)均可在畢業(yè)設(shè)計的不同教學(xué)環(huán)節(jié)中得到體現(xiàn)。例如，開題報告、外文翻譯、中期考察對課程目標(biāo)1～4提供支撐，論文評審對課程目標(biāo)3～6提供支撐，及論文答辯對課程目標(biāo)6～9提供支撐。

3.2?規(guī)范畢業(yè)設(shè)計實施過程與評價機(jī)制

為了促成畢業(yè)設(shè)計課程目標(biāo)的有效達(dá)成，在原畢業(yè)設(shè)計教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確畢業(yè)設(shè)計的實施過程，包括：題目申報和審核、師生雙選、課題設(shè)計與實現(xiàn)、成果驗收以及論文答辯5個階段。其次，采用學(xué)校、學(xué)院、系部多級管理模式，在各階段明確不同角色參與的活動和任務(wù)，并設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量監(jiān)控措施。畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)過程組織和各階段的監(jiān)控措施如圖1所示。

細(xì)化畢業(yè)設(shè)計的評價環(huán)節(jié)，按照指標(biāo)點(diǎn)將畢業(yè)設(shè)計分為三部分。由中期考察、論文評審和論文答辯按照指標(biāo)點(diǎn)分項評價，占比分別為20%、40%和40%，最后綜合各項評分為計算最終成績。中期考察又細(xì)分為：開題報告、文獻(xiàn)翻譯、上半程成果、中期檢查匯報，這4項分別對應(yīng)上課程目標(biāo)1～4。論文評審環(huán)節(jié)，需要審查學(xué)生的畢業(yè)論文、查重報告、格式檢查報告、成品的相關(guān)代碼和視頻等方面，該環(huán)節(jié)對應(yīng)課程目標(biāo)3～6。其中論文評審，學(xué)院采用全盲審方式，并抽取10%～20%的學(xué)生送校外專家評審。論文答辯環(huán)節(jié)側(cè)重審查學(xué)生運(yùn)用基本原理分析畢業(yè)設(shè)計（論文）所涉及的復(fù)雜工程問題，對所完成的內(nèi)容做恰當(dāng)?shù)姆治龊陀懻摚軌蛴脠蟾婊蜍浻布刃问竭M(jìn)行展示的能力。此外，學(xué)院為了規(guī)范選題到答辯的全過程，通過制定完善的管理機(jī)制，對畢業(yè)設(shè)計各個環(huán)節(jié)保留相關(guān)過程性文檔，如圖2所示。

3.3?推行校企導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)制度

計算機(jī)類專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計具有一定的特殊性，大部分項目不僅需要綜合應(yīng)用大學(xué)四年所學(xué)知識，而且項目需要緊隨行業(yè)的發(fā)展前沿。合理利用學(xué)生實習(xí)的企業(yè)資源，引入企業(yè)專家作為指導(dǎo)教師，不僅可以確保畢業(yè)設(shè)計課題能夠緊跟行業(yè)發(fā)展，而且能夠有效解決學(xué)生畢業(yè)設(shè)計與實習(xí)時間上的沖突。推行校企導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)制度的模式符合畢業(yè)設(shè)計綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，充分利用教師和企業(yè)資源，極大提高學(xué)生的實踐能力和解決實際工程問題，有利于提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

為了避免企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)指導(dǎo)教師之間課題沖突、信息不透明的問題，學(xué)院在教師申報課題階段組織企業(yè)導(dǎo)師、校內(nèi)教師和學(xué)生三者之間進(jìn)行溝通和交流。以學(xué)生為中心，結(jié)合工程實踐問題，由師生共同商定題目。在課題發(fā)布時將課題分為兩類，一類是經(jīng)過與學(xué)生的溝通確定下來的題目，稱為指定學(xué)生題目，一類是教師根據(jù)專業(yè)方向和企業(yè)導(dǎo)師的建議設(shè)定的公開雙選題目。學(xué)生可以根據(jù)實習(xí)內(nèi)容、興趣或特長選擇畢業(yè)設(shè)計課題，該方式將畢業(yè)設(shè)計與學(xué)生未來的職業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系，有助于進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。作為校外指導(dǎo)老師，企業(yè)導(dǎo)師也將全程參與畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)組織過程，主要參與環(huán)節(jié)見圖1。

3.4?施行本科導(dǎo)師制助推畢業(yè)設(shè)計抓早抓好

學(xué)院從大一下學(xué)期開始實行本科生導(dǎo)師制度，學(xué)生可以根據(jù)興趣選擇指導(dǎo)老師。為了保證導(dǎo)師制的實行效果，每個指導(dǎo)老師在同一年級最多可帶5名本科生。本科生導(dǎo)師制中，明確規(guī)定指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生的實際情況，全面負(fù)責(zé)學(xué)生的學(xué)業(yè)指導(dǎo)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃。在本科生導(dǎo)師制的推動下，學(xué)生可以更多地了解和學(xué)習(xí)導(dǎo)師的研究方向，提前對接和規(guī)劃畢業(yè)設(shè)計，實現(xiàn)將畢業(yè)設(shè)計抓早抓好。

通過本科導(dǎo)師制，學(xué)院鼓勵和支持指導(dǎo)老師帶隊指導(dǎo)學(xué)生參加科技競賽和科研課題。在科技競賽和科研課題活動過程中，加強(qiáng)師生的互動與協(xié)作，踐行師生共同體的理念。通過本科生導(dǎo)師制，學(xué)生在近兩年國家級科創(chuàng)競賽中取得了豐碩的成果，具體如上表所示。通過參加競賽的方式，師生之間提前培養(yǎng)良好的協(xié)作關(guān)系，這是一種實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計預(yù)演的有效模式。

結(jié)語

華僑大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和軟件工程專業(yè)分別在2019年和2021年通過中國工程教育專業(yè)認(rèn)證。學(xué)院結(jié)合專業(yè)認(rèn)證要求，從制定認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下畢業(yè)設(shè)計的課程目標(biāo)、規(guī)范畢業(yè)設(shè)計實施過程與評價機(jī)制、推行校企導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)制度、施行本科導(dǎo)師制助推畢業(yè)設(shè)計抓早抓好等措施有針對性地提出持續(xù)改進(jìn)。自2019年來對本科畢業(yè)設(shè)計過程的教學(xué)管理實踐，構(gòu)建了基于OBE教育理念的本科畢業(yè)設(shè)計過程管理和評價體系，我院畢業(yè)設(shè)計教學(xué)組織過程更為規(guī)范，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量有了明顯的改善。

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項目基金：本文得到第二批國家級新工科研究與實踐項目（EJSJRJ20201323）；福建省本科高校教育教學(xué)改革研究項目（No.FBJG20190036）；華僑大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目（HQJGXB2203）資助；2019年度中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金（No.ZQN710）；福建省自然科學(xué)基金面上項目（2022J01317）；數(shù)據(jù)科學(xué)與智能應(yīng)用福建省高校重點(diǎn)實驗室開放課題（D202001）

作者簡介：劉景華（1989—?），女，漢族，福建漳州人，博士，講師，研究方向：機(jī)器學(xué)習(xí)；田暉（1982—?），男，漢族，湖北赤壁人，博士，教授，研究方向：網(wǎng)絡(luò)與信息安全、人工智能安全；楊麗潔（1982—?），女，滿族，河北圍場人，博士，副教授，研究方向：計算機(jī)視覺；彭佳林（1985—?），男，漢族，河北石家莊人，博士，教授，研究方向：深度學(xué)習(xí)；張洪博（1986—?），男，漢族，福建泉州人，博士，副教授，研究方向：計算機(jī)視覺。