卓越工程师背景下的机械专业毕业设计教学改革与实践

范佳艺 李明昊 孙岩 叶长龙 马宁

摘 要：机械专业的毕业设计是专业培养计划中最后一个教学实践环节，也是培养学生工程实践能力、融合创新能力、应用理论能力的重要环节。文章针对机械专业毕业设计的教学改革背景进行了分析，提出了实施方案。基于产教融合，建议建立三指导教师制度，通过加强过程管理，提高指导教师的综合能力，建立可持续循环的毕业设计教学改革监控机制，形成产教融合的毕业设计培养和过程管理机制，提高毕业设计质量和学生解决工程问题的能力，达到培养 “卓越工程师”的教学目的。

关键词：机械；毕业设计；产教融合；教学改革；实践

Reform and Practice of Graduation Design Teaching for Mechanical MajorsUnder the Background of Excellent Engineers

Fan Jiayi1 Li Minghao2 Sun Yan1 Ye Changlong1 Ma Ning1

（1.School of Mechanical & Electrical Engineering，Shenyang Aerospace University，Shenyang 110136；2.School of Mechanical Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159）

Abstract：The graduation design of mechanical major was the last teaching practice link in the professional training plan，and it was also an important link to train students engineering practice ability，integration and innovation ability，and application theory ability.This paper analyzes the teaching reform background of graduation design of mechanical specialty，and put forward the implementation plan.Based on the industry-education integration，three tutor system should be set up to improve the comprehensive ability of teachers through strengthening the process management.The sustainable circulation monitoring system of graduation design teaching reform should be established to form the management mechanism of graduation design training and process of industry-education integration to improve the quality of graduation design and the  ability of students to solve engineering problems，and achieves the teaching purpose of cultivating “excellent engineers” in schools.

Key words：machinery;graduation design;the industry-education integration;teaching reform;practic

“卓越工程師”计划是我国促进工程教育由大向强转变所提出的培养模式，到现在，全国已经有300多所高校，共400多个本科专业、120多个研究生专业加入了“卓越工程师”计划。

机械专业作为“卓越工程师”计划的典型工科专业，经过几十年的发展，已涵盖工程力学、机械设计、机械制造、自动化控制、测试系统和现代机械设计方法等众多知识体系，涉及交叉学科复杂。机械专业的毕业设计是学生学习完成所有理论课程和实践课程之后，综合利用所学知识进行复杂机械设备的设计与研发，专业培养体系课时最长，是培养计划中最后一个教学实践环节，也是培养学生工程实践能力、融合创新能力、应用理论能力的重要环节。学生在经过毕业设计环节之后，即将授予学位，进入用人单位参加工作或者升学深造学习，在学校和企业用人单位之间起到承上启下的作用。因此，认真做好机械专业毕业设计教学改革与探索工作，对培养“卓越工程师”具有重要的作用。［1-2］目前，学生完成毕业设计的质量已经出现瓶颈，因此，如何有效提高毕业设计质量，形成可持续循环改进的毕业设计教学改革模式和监控机制是目前高校面对的问题。本文结合沈阳航空航天大学人才培养方案特色，分析制约毕业设计质量的因素，提出有效的毕业设计教学改革措施和监控机制。

一、机械专业毕业设计的教学改革背景

（一）专业学科层面

机械设计制造及其自动化专业的核心课程包括工程制图、机械工程材料、材料力学、机械原理、机械设计、机械工程控制基础、计算机程序设计和机械制造装备设计等。相对于其他专业，毕业设计题目涵盖专业知识点广，学科之间交叉点多，虽然毕业设计题目要求3年内不重复，且需要一人一题，但是在经过统计和调研发现，仍存在毕业设计题目陈旧、缺乏时代创新性、重计算轻实践的问题。陈旧的题目使学生可以利用发达的互联网寻找相关资料，出现过度借鉴甚至抄袭的情况。［3］另外，机械专业设计知识点众多，导致毕业设计题目类型较多，在学生进行选题时，由于学生对知识体系了解得不够深入，选题具有一定程度的主观性和随意性。

（二）学生层面

教师经过多轮次的毕业设计指导经历，通过调查问卷和随访的方式了解到：大四学生认为最后一个学期没有理论课，产生大学课程已经学习完成和毕业设计是复杂的课程设计的错误心理，主观上对毕业设计不重视；由于毕业设计涉及的理论课程距离毕业设计时间较久，例如机械专业毕业设计涉及的工程力学分析课程在大二学期已经完成，导致毕业设计过程中存在理论基础不扎实的问题，因此不能及时将理论与实践相结合以解决毕业设计中的工程问题；由于机械专业的毕业设计对学生要求较高，需要综合运用所学知识解决复杂机械设备的实际工程问题，学生任务量大，时间跨度小，投入精力有限。［4］在时间安排上与实习、就业和考研复试等有一些冲突，在调研和开题报告阶段，学生不能投入全部精力，指导教师也无法渗透到每一个环节监控学生学习情况，对学生的毕业设计情况掌握不够深入，致使毕业设计前期基础不牢、后期完成质量较低。

（三）教师层面

由于高校中部分教师在一定程度上缺乏企业实践经历，导致毕业设计题目工程应用性不强。且目前高校教师要面对科研、学术研究、教学、项目与竞赛等各种活动，压力较大，投入到毕业设计的精力不足。当指导教师疏于管理和减少督促，毕业设计的完成质量必然出现下降。另外，青年博士教师设计的毕业设计选题存在理论计算难、学生理解差、工程应用性不强的问题。在学生毕业设计完成的后期，学生的就业去向大都已经明确，当毕业设计题目与其就业去向不是完全符合甚至相悖时，学生会出现消极应对的心理，主观态度不积极致使毕业设计完成质量较低。［5］

（四） 管理层面

尽管学校和学院积极推动和制定了毕业设计的工作流程，在各环节规定了考核标准，但是由于标准不明确，执行存在滞后，致使规定不能贯彻全过程。同时，指导教师的毕业设计培训学时和机会较少，目前网络培训或者线下培训大多针对单一课程或者课程群的内容，面向毕业设计开展的教学改革研讨会较少，指导教师不能得到及时且持续的培训，不能准确把握毕业设计各环节。毕业设计所在的大四下学期是学生就业的关键时期，学生有时候疲于就业面试，基于此，指导教师一般采用宽容迁就的态度，不能过于严格要求时间，也致使毕业设计最终完成质量不高。

综上所述，突破毕业设计质量的瓶颈期，全方位提高毕业设计的质量，要解决多方面的问题，既要从学生的角度入手，也要考虑指导教师和管理者的难处。要实现培养高素质应用型人才的目标，迫切地需要从各角度进行毕业设计的教学改革与探索，使培养的学生更加符合“卓越工程师”的定位和企业用人的需求。

二、 产教融合促进机械专业毕业设计教学改革的实施方案

产教融合促进机械专业毕业设计教学改革的实施方案主要从毕业设计选题、提高指导教师的综合能力、企业参与毕业设计过程的教学改革、利用互联网技术、完善毕业设计过程管理体系等措施，［6-7］如图1所示。

（一） 毕业设计选题内容和选题方式的改革

机械设计制造及其自动化专业毕业设计的选题内容应着重围绕解决实际机械工程实践问题来选取。毕业设计的选题围绕指导教师近3年的科研课题展开，毕业设计题目应该具有创新性和可操作性，达到科研反哺教学的目的。同时，要因材施教地确定毕业设计题目。

毕业设计的选题在大四上学期末进行，该阶段，有的学生已经签约了工作单位，有的学生已经完成了考研初试。笔者通过调研问卷的方式，在毕业设计选题之前，预先了解学生实际情况，针对已经就业的同学，指导教师预先调研该学生的就业单位。例如在2022年指导的学生中，有一位同学已经签约某航天电器股份有限公司，指导教师通过调研发现，该用人单位与学院的科研课题组有科研项目合作。指导教师通过产教融合的方式，利用科研反哺教学，结合该用人单位的典型机械设备，设计了“航天电器导线预处理设备结构设计”的毕业设计题目。该学生选题兴趣变得非常浓厚，在寒假期间提前去用人单位进行调研实习，学习该设备的基本结构和工作原理，且该生积极的學习态度贯穿整个毕业设计流程，最终综合答辩成绩为优秀。目前，该毕业生已经进入用人单位的设计研发部门工作，通过学院辅导办对毕业生的调研随访，该生反馈毕业设计的选题对其工作具有积极正向的作用。

2021年笔者指导的所有考研的毕业生，针对学生意向导师的科研方向，因材施教的设计了毕业设计题目。基于指导教师的近3年的科研课题，设计了机械可靠性设计、机械结构有限元分析和机械动力学分析与控制等方向的题目，供学生选择。学生选题兴趣浓厚，认真完成了毕业设计的内容，一定程度上解决了大四下学期学生考研面试和毕业设计冲突的问题，并在考研复试的表现上赢得了考研院校的认可。

机械创新设计竞赛和大学生创新创业训练计划等各类竞赛同样给予了毕业设计重要支撑。指导教师指导了学生的大创项目，通过与学生的积极沟通，学生选择了大创的指导教师作为毕业设计指导教师，完成了更复杂的毕业设计题目。［8］因为指导教师的大创题目是基于教师的科研项目制定的，与科研反哺教学的思路具有异曲同工之处。

（二）产教融合，提高指导教师的综合能力

指导教师作为负责毕业设计质量的第一人，其工程实践经验影响着毕业设计的质量，因此，开展指导教师毕业设计能力培训，对于提高指导教师的综合能力是必要的。

对于指导教师，学院提出增加工程实践经验。为此，学院积极联系本市各相关企业，建立了大量的校企基地，为学院教师提供了积累工程实践经验的机会。对于新引进的青年博士教师，学校采用“辅助指导”的方式，即每位青年博士教师配备一名具有丰富毕业设计指导经验的教授或者正高级工程师级别的教师作为导师，共同组成课程团队。在入职第一年，青年教师需辅助导师指导毕业设计，熟悉、参与到毕业设计的各个指导过程。第二年可以在导师的总体把控下，独立指导毕业设计，并且全程接受导师的监控。

将对指导教师培训的监督渗入到年度考核和聘期考核中，考核要求指导教师每年参加一次国际学术交流会议，且每年或3年主持一项纵向或者横向科研课题，并且在教师每年上报毕业设计题目时，每个题目需要有对应科研立项，为毕业设计题目的设计提供了项目基础和保障。指导教师的科研项目与毕业设计进行融合，可以培养学生的责任感和团队意识，并且相关联的科研项目一般为指导教师已经结题或者接近结题的项目，指导教师在指导过程中轻车熟路，一定程度上减轻了指导教师的教学负担。

（三） 企业参与毕业设计过程的教学改革

积极推进企业参与毕业设计过程的教学改革，建立“指导教师—辅导员—企业工程师”三指导教师制度。教师课程组联合学院辅导办成立毕业设计指导小组，积极引入与教师有科研项目合作关系的企业工程师参与到毕业设计过程中，实施三指导教师制度。辅导员负责学生日常管理和思想教育；指导教师负责毕业设计的过程管理；企业导师负责学生毕业设计题目在工程应用环节的指导。并在最终的毕业设计答辩环节，每个答辩组需要配备一名企业导师参与答辩，且评分权限与校内教师一致。作为提高毕业设计质量责任人，指导教师、辅导员和企业导师需要建立沟通机制，定期沟通，相互合作，取长补短，各尽其责。其中企业导师应由具有高级职称且具备一线工程经验5年及以上的人员担任。

由于指导教师与企业工程师具有项目合作关系，可以依据企业的用人需求，在大四上学期共同设计毕业设计题目，如果学生完成毕业设计质量尚佳，企业可以考虑引进该学生。这样学生可以提前熟悉企业的产品设计研发过程，有利于今后工作的开展。笔者利用该教学改革模式近3年促进学生就业4人次，均进入企业的设计与研发部门。

（四）利用互联网技术，促进多模式师生沟通

考虑到目前的学生实际情况，利用互联网技术，可以促进多模式师生沟通。多模式沟通方式包括利用微信、QQ、邮箱、腾讯会议、钉钉和Todesk远程操作软件等即时通讯软件。以前的传统指导形式多采用面对面指导，目前利用互联网技术可以直接指导，利用腾讯会议的互动批注功能进行坐标化的标记，如图2所示。

Todesk软件可以远程指导学生绘制三维图或者处理软件操作问题，提高指导效率，同时直观地进行过程监督。学生可以通过微信、QQ、邮箱等软件实现与指导教师的即时问答，也可以在毕业设计指导群留言，遇见共性的问题，指导教师可以在指导群统一回复。这样，即使导师不能经常面对面指导，也可以保证毕业设计进程，并且相对于面对面指导，利用互联网技术可以实现更高效的沟通。

（五） 完善毕业设计过程管理体系，强调各环节的完成度考核力度

完善合理的毕业设计过程管理体系是对毕业设计质量的保障和监控。学校和学院应该从顶层设计完善合理的制度，指导教师应从各个环节进行毕业设计质量的监控。指导教师利用面对面或者互联网技术对每一个同学的完成进度进行监控，要求学生每周汇报2次进度，在毕业设计答辩前完成30次及以上的过程记录。

开题报告是毕业设计过程中的关键环节，起到承上启下的作用。学生和部分指导教师对开题报告不是很重视，认为开题只是其中一个普通的环节。然而开题报告需要前2周大量的文献和实践调研，这样才能形成扎实的基础，对自己的题目有清晰且实际的认识。针对该情况，笔者近几年对学生开题报告工作做了提前布置，在大四上学期选题结束，就发放毕业设计题目相关资料，在寒假期间，安排学生进行文献查找和整理。在大四下学期开学前学生对自己的题目、结构和内容基本有了清晰的了解，开题报告答辩表现大多良好。但是学生的基本知识掌握程度和学习态度并不完全一致，在笔者近几年的教学工作中，发现部分学生对开题报告不重视，仅仅是做简单的文献堆叠。所以教师组针对这样的情况，在开题报告答辩中，引入二次答辩机制，对学生施加压力，严格把关开题报告质量。结果发现，经过开题报告二次答辩的学生，在中期检查和终答辩时，表现较好，思路清晰，答辩过程流畅。由于二次答辩机制体现出较高的答辩有效性，目前教师组在开题报告和中期答辩阶段皆引入了二次答辩机制，一定程度上保障了毕业设计的完成质量，使监控和考核机制贯穿整个毕业设计过程。

指导教师的科研方向不尽相同，所以在组建答辩组时，应充分考虑指导教师的科研方向，组建科研方向完善的答辩组，这样可以各取所长，［9］对毕业设计的质量评价较为合理，也利于客观地评价毕业设计的评分等级。

三、产教融合的毕业设计教学改革的监控机制

毕业设计的图纸、程序等资料的质量评定及答辩对毕业设计质量有着决定性的影响。毕业设计的成绩评定应该充分考虑过程管理评价，一定程度考虑学生态度、投入毕业设计的精力程度，综合过程管理评价，给定毕业设计最终成绩。在毕业设计教学任务完成后，及时总结本年度毕业设计的每一个过程，以教师组为单位，组织教师进行毕业设计工作总结，再进一步改进，持续提高。建立毕业设计随机抽查机制，在第二个年度的毕业设计选题开始之前，完成随机抽查、评价的过程。［10］形成可持续循环改进的毕业设计教学改革监控机制，如图3所示。

四、 教学改革的效果

基于产教融合，建立校企合作实践基地，依托指导教师近几年的科研项目，针对学生的不同个人情况，导师可以因材施教地设计毕业设计题目，建立新的毕业设计选题方式。通过对毕业设计指导教师的持续培训和“导师制”的安排，持续提高指导教师的综合能力。学校要积极推进企业参与毕业设计过程的教学改革，建立“指导教师—辅导员—企业工程师”的三指导教师制度。既可以使学生提前熟悉企业产品的设计研发过程，又可以促进就业率，实现校企共赢，产教融合，协同育人共赢发展。利用互联网技术，可以实现多模式的师生沟通方式，沟通方式具有即时性、互动性和远程操作指导等优点，可以提高指导效率，加强过程管理监控。完善毕业设计过程管理体系，强调各环节的完成度考核力度，使过程考核的分数比例提升。在各个考核阶段引入二考答辩机制，施加学习压力，使学生更加注重毕业设计过程的质量，进而保障毕业设计高质量完成。

五、结论

本文针对当前机械专业毕业设计的教学改革背景，提出了基于产教融合的机械专业毕业设计教学改革实施方案，进行机械专业毕业设计教学改革与探索。实践过程表明：加强毕业设计过程管理，提高指导教师的综合能力，产教融合，与企业用人需要相结合以及与教师近几年的科研项目相结合，进行毕业设计教学改革是有效的和可行的。实施过程以来，毕业设计的完成质量持续提高，形成了产教融合的毕业设计培养和过程管理机制。学校建立“指导教师—辅导员—企业工程师”的三指导教师制度，提高了学生毕业设计完成质量，增强了学生解决实际工程问题的能力，达到培养“卓越工程师”的育人目的。

参考文献：

［1］李宏娟，杨恒，高有山，杨明亮.基于能力导向的本科机械专业毕业设计实践教学改革探索［J］.教育教学论坛，2020（16）：33-34.

［2］卜赫男，李磊.面向“新工科”的机械工程专业本科毕业设计改革研究［J］.教育现代化，2019，6（94）：51-52.

［3］齐继阳，王凌云，李金燕，孟洋.面向卓越工程师的机械类专业毕业设计改革探索［J］.教育教学论坛，2016（2）：86-87.

［4］刘辉，张伟庚，关开荣，林玲，常军然，刘伟.提高应用型本科机械类专业毕业设计质量的实践探索［J］.南方农机，2020，51（6）：75-76.

［5］黄志东.转型背景下机械设计制造及其自动化专业毕业设计的改革与实践［J］.辽宁科技学院学报，2017，19（3）：41-42.

［6］孙学雁，李延斌.机械类专业毕业设计与生产实习相结合的实践教学模式探索［J］.教育教学论坛，2016（37）：43-44.

［7］吴伟辉，刘佳鑫，黄长征.应用型本科机械专业毕业设计指导改革研究［J］.轻工科技，2018，34（4）：170-171、173.

［8］沈凤龙，赵业平.以校企合作为核心的毕业设计改革探索——以辽东学院机电学院为例［J］.辽宁师专学报（自然科学版），2014，16（4）：45-49.

［9］卜赫男，李磊.面向“新工科”的机械工程专业本科毕业设计改革研究［J］.教育现代化，2019，6（94）：51-52.

［10］何荣华，王一鹏.机械设计制造及其自动化专业毕業实习的改革［J］.实验室科学，2013，16（1）：193-195.

（责任编辑 郭晓勇）