踐行新工科人才培養理念的本科畢業設計改革

［摘 要］ 新一輪的科技革命和產業變革正在加速進行，培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的工程科技人才是時代的要求。對工科人才培養現狀和存在的問題進行剖析，以本科畢業設計為切入點，以新工科建設理念為引導，介紹浙江大學機械工程學院一流人才培養新模式的探索，分享在本科畢業設計產學合作、跨界交叉融合、平臺搭建等方面的核心改革舉措，并深入闡述該探索在提升本科畢業設計質量和達成人才培養目標等方面的實際成效。

［關鍵詞］ 新工科建設；本科畢業設計；跨界交叉；產學合作；人才培養

［作者簡介］ 范天慈（1989—），女，浙江杭州人，碩士，浙江大學機械工程學院教學科科員，主要從事高等教育教學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）24-0009-04［收稿日期］ 2022-12-23

當前世界范圍內，新一輪的科技革命和產業變革正在加速進行，對于新時代工程人才在學科基礎、工程能力和綜合素質方面提出了更高的標準與要求。世界高等工程教育正面臨新機遇與新挑戰，新工科建設勢在必行，亟須通過推動工程教育改革創新，探索實施工程教育人才培養的新模式，為國家的產業發展和國際競爭提供支撐。

2017年，教育部先后形成“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，對新工科的內涵特征、新工科建設與發展的路徑選擇達成共識。同時，《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》提出了“開展深化產教融合、校企合作的體制機制和人才培養模式改革研究和實踐”和“推動現有工科的交叉復合、工科與其他學科的交叉融合”的要求，實現從學科導向轉向產業需求導向，從專業分割轉向跨界交叉融合，為人才培養模式的改革指明了方向［1-2］。

實踐環節是提升學生創新能力的主戰場。本科畢業設計是本科生在校期間的最后一個也是最重要并最具綜合性的實踐環節，是對學生四年專業學習的一個總結，旨在考驗學生的學術水平、創新意識以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。同時，本科畢業設計是工程人才培養過程中最重要的教學環節之一，也是新工科建設背景下達成高素質工程科技人才培養目標的重要抓手。

根據新工科建設的理念和行動要求，浙江大學機械工程學院近年來從本科畢業設計入手，認真分析學院本科畢業設計現狀和存在問題，在此基礎上，推出了改革舉措，并在探索一流人才培養新模式上取得了一定的成效。本文主要以筆者參與組織、推進的各項改革探索為例，進行基于新工科人才培養理念的本科畢業設計改革分析介紹。

一、工科人才培養現狀和存在問題

（一）學生的工程實踐和創新能力有待提高

浙江大學機械工程學院每年暑期組織本科生前往海外一流大學訪學，在交流過程中訪學的師生發現，國外工科學生在實驗室學習的時間長，實踐能力、自主性、學習熱情和創新意識強，普遍感受到了國內學生和國外學生在工程實踐和創新能力方面的差距。加之，筆者常常聽到一些教師反映，現在工科學生的動手能力普遍較弱。

浙江大學機械工程學院于2020年11月進行了新一輪的機械工程專業認證。根據專家組的反饋，全國機械工程本科教學普遍存在重理論、輕實踐，重知識傳授、輕動手操作的現象。即使開設實驗課，也是以簡單的驗證性和演示性實驗等傳統實驗項目為主，缺乏設計類、探究性、自主性、綜合性的實驗和項目。同時，本科生參與科研實踐類的課程和項目偏少，實習時間過短，流于形式，且很多實踐環節都在計算機上操作完成，畢業設計的產品也靠“模擬”完成。這在很大程度上造成了學生動手實踐能力弱、創新能力不足的問題。

（二）人才培養與工程實際需求的結合度有待加強

近年來，機械工程學院本科畢業設計選題與工程實際結合度偏弱，每一屆有近一半的選題屬于理論研究類，工程實踐類、設計類選題比例偏少，與工程實際結合不夠緊密，人才培養和產業實際需求相脫節。

行業是高校人才培養的主要利益相關者之一，當工科學生被禁錮在象牙塔中，畢業后不能很好地解決生產、生活中迫切需要解決的問題，將科學與工程活動中的創造力和知識轉化為社會和經濟效益時，我們就需要重新審視人才培養目標和其達成度之間的差距。

（三）學生的培養口徑偏窄，學科交叉思維有待培養

目前，世界范圍內面臨的問題和工程學科發展的趨勢要求未來人才具有跨學科的思維和知識儲備，然而國內高等院?；趯W科的知識體系限制了工程人才的培養，抑制了學生學科交叉思維的培養。

針對本科畢業設計來說，很多學生在做畢業設計時往往囿于狹窄的單一學科領域。一方面，學院的畢業設計選題內容多偏重傳統機械優勢領域；另一方面，學生在完成畢業設計作品的過程中更多關注作品本身的使用功能，缺乏藝術設計、美學、商業模式、批量生產等方面的綜合考量。這些會導致學生的視野具有局限性，知識體系不夠完善，雖然有初步的想法和理念，但缺乏將其實現、落地或產業化的能力和意識，不利于創新型人才的培養，更與我國經濟轉型和產業升級的使命不匹配。

二、本科畢業設計改革措施

結合新工科建設對工程人才培養的要求，通過對國外對標工科院校理念和實踐的調研，經過教學管理委員會多次研討，浙江大學機械工程學院率先在本科畢業設計這個重要的實踐環節推出了改革舉措，在不斷探索中尋找適合學生培養和學科發展的路徑。

（一）強化產業需求導向和工程設計意識的本科畢業設計改革

《工程教育認證通用標準解讀及使用指南（2022版）》指出，畢業設計（論文）選題要結合本專業的工程實際問題，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力［3］。近年來，學院的本科畢業設計強調指導教師提供的選題要以能做出實物和展示為原則，引導學生將所學的工程知識應用于創新實踐，以解決生產生活實際問題。

同時，新工科建設要求地方高校對區域經濟發展和產業轉型升級發揮支撐作用。學院已與成飛、西飛、中物院、徐工等20多家行業龍頭企業合作建立實踐基地，為學生的實習、畢業設計提供平臺和指導，讓學生與行業“巨人”同行。利用學院不少教師與中小企業深入合作的關系，學院大力推進校企聯合畢業設計項目，通過向企業征集項目，讓學生參與到企業實際項目中去。由業界提出需求，通過實踐指導分享技術經驗；院校用專業知識教授和支持學生，以激發學生科學研究和解決問題的激情和智慧。在校企合作過程中，要鼓勵學生“真刀真槍”地做畢業設計，解決實際工程問題。

（二）跨界交叉的聯合本科畢業設計改革

新工科建設有助于推動學科交叉融合和跨界整合，產生新的技術，培育新的工科領域，促進科學教育、人文教育、工程教育有機融合，培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的人才，掌握我國未來技術和產業發展的主動權［4］。機械工程學院自2019年起與中國美術學院設計藝術學院開展畢業設計跨界合作，探索工程與美學相結合的本科畢業設計聯合指導機制。

設計是科技與藝術結合的產物?？萍寂c藝術的融合是設計出“創意新、外觀美、功能好、性能優”產品的關鍵，需要學生具有高度的綜合能力?？缃绾献骷窗巡煌瑢W科背景、富有創造激情與創新能力的年輕人聚集到一起，在設計領域高層次人才培養中播下科藝融合的種子。依托跨界聯合教學模式，尋求能夠提高學生專業設計理論知識水平與專業設計能力的教學方法，從跨界思維訓練到專業整合能力，再到溝通與合作能力，真正培養學生的綜合能力［5］。

同時，學院鼓勵學生和其他學院的師生團隊一起開展科研活動，參加各級各類的交叉學科競賽，最終將科研或競賽項目深化成畢業設計，進一步促進機械學科與各學科的交叉融合。

（三）搭建畢業設計作品展示平臺

作為通過本科畢業設計探索一流人才培養模式的改革舉措之一，機械工程學院自2019年起，每年舉辦以“智慧機械·創意未來”為主題的本科畢業設計節。本科畢業設計節歷時一周左右，設置了開幕式、畢業設計答辯、畢業設計展、優秀畢業設計評選等環節，邀請了學校領導、企業專家、合作院校教師、學院畢業設計指導教師多方參加，全方面搭建本科畢業設計作品的展示平臺。

其中，本科畢業設計展是一個集中展示學生畢業設計作品的環節。所有做畢業設計的本科生都要積極參與設計展，通過實物、視頻和展板等多樣的形式對畢業設計作品進行展示。學院要鼓勵學生盡可能發揮自己的創新實踐能力，動手做出實物，并對參觀者進行講解。評審專家和指導教師對作品逐一進行打分，評出“最佳展示獎”；參觀者可以線上線下同時參與互動，并對最喜愛的作品進行投票，評出“最佳人氣獎”。

三、本科畢業設計改革成效

（一）學生交叉學科思維得到培養

近三年，機械工程學院跨院系做畢業設計的學生比例從5%逐年上升至近10%。學生在本學院導師和信息、控制、經濟、管理、工業設計、醫學等學科導師的共同指導下，在交叉學科領域學習研究，培養了運用多學科、跨學科思維解決問題的能力，取得了豐碩的畢業設計成果。

機械工程學院的交叉學科聯合本科畢業設計獲得了“全國大學生工業設計大賽中國新銳設計優秀獎”“中國設計智造大獎佳作獎”和“金蘆葦工業設計獎提名獎”等獎項。

同時，學生積極參與各類跨學科交叉競賽，每年獲省級以上交叉學科競賽獎項超過10項，跨界交叉理念改革探索的成效得到了充分體現。

（二）學生科學研究和創新實踐能力顯著提高

高水平論文的發表是學生畢業論文成果的重要體現。機械工程學院2012級本科生赴新加坡科技設計大學開展畢業設計并參與在SCIENCE ADVANCES雜志上發表論文；2015級本科生以第一作者的身份在影響因子為8.097的期刊ACS Applied Materials & Interfaces上發表論文；2016級本科生參與在影響因子為10.204的期刊Resources， Conservation & Recycling上發表原創研究論文。

自由中國機械工程學會、中國機械行業卓越工程師教育聯盟共同主辦的“恒星杯”畢業設計大賽開辦至今，我校機械工程學院獲銀獎及以上獎牌數量名列全國高校第一。其中，學生的創新設計作品亮相了“進博會”，受到央視新聞的專題報道。

（三）校企協同助力生產生活

機械工程學院本科生畢業設計與企事業單位開展了有聲有色的合作，例如與當地三甲醫院合作，開展基于深度機器學習的超聲成像關鍵技術研究；與知名家具企業合作設計健康辦公家具一體化系統；與國內大型裝備企業共同研發隧道施工智能裝備機器人。另外，2017級本科生與醫療器械企業合作的本科畢業設計獲得第四屆“恒星杯”畢業設計大賽銀獎。

通過結合機械行業工程實際開展課程改革，學生更加深入地了解了機械行業發展現狀與趨勢，運用綜合知識、掌握現代工具、解決工程問題的能力得到了培養，創新意識顯著提高。通過上述改革舉措，學院致力于成為工程實踐引導式的中國高校機械類專業本科畢業設計示范。

（四）社會影響力提升

機械工程學院的本科畢業設計改革一定程度上提升了學院和機械學科的社會影響力，在學生就業與企業合作等方面具有積極的推動作用。

機械工程學院舉辦的本科畢業設計節吸引了不少校內外師生、家長、校友及社會各界人士線上線下參與，展示了學生的個人能力，增加了大眾對機械學科的認知，也展現了機械學科的魅力。同時，作品展示為低年級學生提供了學術范本，樹立了信心；學院畢業設計節得到了合作企業的贊助，合作企業專門設置畢業設計獎學金，用于獎勵學院每年獲得優秀本科畢業設計的學生。

高素質工程科技人才是支撐產業轉型升級、實施國家重大發展戰略的重要保障［6］。而本科畢業設計質量提升是新工科建設背景下高素質工程科技人才培養目標達成的一個重要抓手。

浙江大學機械工程學院在本科畢業設計方面的多項改革探索積極踐行了新工科建設的理念，向產教融合、多學科交叉、跨界合作方向邁出了重要的一步，為一流人才培養改革探索提供了思路，在培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的工程科技人才方面取得了初步成效。

人才培養任重道遠，改革探索仍需繼續。我們有理由相信，在新工科建設理念的引領下，更多的高?？梢酝ㄟ^畢業設計環節的持續改革，進一步提高教學質量，全面提升學生的創新實踐能力，增加人才培養與產業經濟發展的協同性，從而達成高素質工程科技人才的培養目標。

參考文獻

［1］教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知：教高司函〔2017〕6號［A/OL］.（2017-02-20）［2022-11-26］.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

［2］教育部.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）［J］.高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

［3］中國工程教育專業認證協會.關于印發《工程教育認證通用標準解讀及使用指南（2022版）》的通告：工程教育認證通告〔2022〕第7號［A/OL］.（2022-11-08）［2022-11-26］.https：//www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/xwdt/tzgg56/631560/index.html.

［4］教育部.“新工科”建設復旦共識［J］.高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

［5］成朝暉.跨界解碼協同創新：中國美術學院跨界聯合畢業設計教學探索［J］.創意與設計，2019（1）：87-91.

［6］教育部.新工科建設形成“北京指南”新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議在京召開［EB/OL］.（2017-06-10）［2022-11-26］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

The Undergraduate Senior Design Project Reform based on the Talent Cultivation Concept of “New Engineering Construction”

FAN Tian-ci

（School of Mechanical Engineering， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310027， China）

Abstract： With the acceleration of the new round of technological revolution and industrial transformation， cultivating high-quality engineering and scientific talents is the call of the times. This paper analyzes the status quo and existing problems of engineering talent cultivation. Under the guidance of the ideas of “Emerging Engineering Education”， this paper starts with the undergraduate senior design project of the School of Mechanical Engineering， Zhejiang University， introduces the reform actions on the undergraduate senior design project from the aspects of industry-university collaboration， interdisciplinary integration， and platform construction as one of the attempts in the new model of first-class talent cultivation， and enumerates the achievements on talent cultivation and the quality improvement in the undergraduate senior design project in the process of the reform.

Key words： new engineering construction; undergraduate senior design project; interdisciplinary; industry- university collaboration; talent cultivation