材料成型及控制工程本科毕业设计研究

材料成型及控制工程本科毕业设计研究

摘要:针对毕业设计(论文)存在的问题进行了教学改革,包括改变培养方案,延长毕业设计时间,增加专业选修课;课题难度分级,因材施教;强化过程管理,注重日常管理;充分利用现代即时通讯平台进行过程管理等。

关键词:材料成型及控制工程;毕业设计(论文);选题;过程管理

毕业设计(论文)是高校培养创新人才的重要实践性教学环节,也是教学工作中的一项常规性科目。材料成型及控制工程专业因实践性比较强,毕业设计(论文)对于培养学生分析和解决材料成形与控制工程及相关领域的工程技术问题能力,提高实验动手能力和独立从事工程技术工作的能力具有重要的作用[1]。高校普遍重视毕业设计(论文)课程改革,一些高校提出了许多很好的思路,如建立毕业设计综合管理系统[2],集中培训重要分析测试仪器的工作原理、应用范围、制样方法[3],增加毕业设计时间[4-5],校企联合或在产业基地进行毕业设计[6],加强计算机应用技术,强化过程管理[7-9],注重创新能力培养等[10],并取得了良好的效果。哈尔滨工业大学材料科学与工程学科被国家确定为一流学科,对毕业生素质提出了更高的要求。为进一步提高毕业设计(论文)质量,对材料成型及控制工程专业毕业设计(论文)教学进行了改革。

一、改变选题方式和培养方案

毕业设计实施一年制,将培养方案由18周改为30周,大四只安排一些实践课程和选修课程,10月底即可全部结束。每年第六学期开学开始毕业设计课题选择工作,教师提出比学生人数多10-20%的课题题目,要求学生独立承担不同的设计(论文)题目。允许学生自定课题(自己感兴趣的有关模具设计、程序开发/数值模拟等),或者到就业单位实习,做就业单位实际课题。选题时给出每名指导教师的研究方向,学生选择指导教师但不确定具体课题内容,将选择毕业设计课题后的一年半分成两个阶段:熟悉期和实践期,熟悉期半年,实践期一年。设立熟悉期是因为以往大多数学生毕业设计(论文)课题选择比较盲目,仅凭兴趣选题,不了解毕业设计导师的研究方向,不了解课题内容,不知道自己要学习什么。为此,先不确定毕业设计具体内容,只确定导师和课题的大致方向,学生在此阶段主要是熟悉导师、同组学长和实验室设备,并参观或参与上一届毕业生的课题研究,初步了解导师研究方向和毕业设计主要内容。如果不喜欢导师的研究方向,还可以更换导师。这样做的优点是可以选择导师和毕业设计课题,提高了毕业设计兴趣,学生进行毕业设计的自主性增强;方便学生选课,选修课可选择和毕业设计课题密切相关的课程,为此培养方案中在第七学期开设了多门选修课供学生选择,包括体积成形新技术、板材成形新技术、粉末成形新技术、微成形技术、塑料成形新技术、超塑性成形技术、半固态成形技术、液压胀形技术等;因学生已经进入课题组半年,对研究内容、实验材料和实验设备都已经有了初步了解,进入实践期之后,可迅速进入课题,开题报告质量显著提高。

二、加强课题内容要求,因材施教

哈工大威海校区材料成型及控制工程专业科研任务饱满,教学实验设施齐备,共有指导教师15名,其中教授、副教授12名,每年毕业学生80~90人,每名导师指导平均不到6人,每年承担各类科研课题经费600万元以上。毕业设计选题大部分来自指导教师的科研课题,少部分为学生和教师的自拟课题或学生就业实习单位的实际课题,基本上保证了课题具有新颖性、前沿性和应用背景。无论课题来自哪里,都要求经过一定的改良,使之适合本科毕业设计(论文)要求,题目难易程度和工作量适度并有一定伸缩余地,学生在规定的时间内经努力能完成任务。学生分为保研学生、考研学生和就业学生三大类,保研学生人数占12%,特点是学习成绩好,学习主动性强,做毕业设计时间长,主观意愿高;考研学生约占60%左右,学习基础较好,热情较高,因为要花费很多精力备战考研,达到复试线的还要准备复试,未考上的还要找工作,毕业设计可利用的时间较少;就业学生约占30%左右,学习热情一般,成绩靠后,找工作要花费一定的时间,总体上可利用时间多于考研学生。材料成型及控制工程专业本科毕业设计(论文)按课题内容包括设计类(模具设计、车间设计、工艺设计等)、模拟类(有限元模拟、第一性原理模拟等)、实验类(成形实验、性能测试实验、组织分析实验等)、CAD/CAM类(三维建模、数控加工、快速原型、反求工程等)、程序开发类(软件开发和二次开发)和其它类,为此,将本科毕业设计课题根据难度和综合性分为两类:甲类课题和乙类课题。甲类课题包括以上两种或3种研究内容,如实验+模拟、设计+CAD、程序开发+模拟、实验+模拟+CAD、设计+程序开发+CAD等,特点是两种或三种研究内容,工作量多,且有一定深度,综合性强。乙类课题包含一种或者两种研究内容,和甲类课题相比,工作量略少一些,且第2种研究内容只作为辅助手段,不做深入研究。例如,模拟+实验验证,主要做数值模拟分析,最后作实验验证,或者实验+模拟分析,以实验为主,模拟分析不作为预测手段,只是作为培养学生学习数值分析的方法。第七学期开学后,学生的保研、考研和就业去向或意向已定时,由指导教师参考学生意愿确定每个学生的毕业设计课题,按照以下原则确定:保研学生原则上做甲类课题,目的是充分开发学习潜力,为硕士阶段的学习打好基础;考研学生和就业学生做乙类课题,考研学生可利用时间不多,但基础较为扎实;就业学生虽然基础差一些,但可利用时间多,能顺利完成课题,得到较为充分的训练。考研学生和就业学生根据个人意愿,也可做甲类课题。

三、强化过程管理,注重日常管理

以往只注重开题、中期检查和毕业答辩,忽视对学生的日常管理,造成学生平时松懈,快答辩时忙碌,不仅造成成形和检测设备使用阶段性紧张,也无法保证毕业设计(论文)的质量,为此采取以下措施。一是下达毕业设计(论文)任务书时,明确每个学生毕业设计的总体目标和各阶段的具体任务。二是实行考勤签到制度,初期每天签到一次,随后根据学生毕业设计的进展情况进行调整,如果进度慢则将每天签到次数增加到两次,超过10次不签到则延期答辩。指导教师每周和学生至少见面2次,每周检查签字一次毕业设计日志,了解进度,及时解决出现的问题。在企业做毕业设计的学生充分利用现代通信手段如微信、QQ等,每天将当天日志发给导师,每周汇报一次进展情况。三是在原有开题、中期检查和毕业答辩的基础上,增加毕设成果展,时间在毕设答辩之前一周,每个学生以展板的形式将所取得的成果作简要介绍,使大家了解该生的课题和成果。毕业成果展虽然不列入毕业设计(论文)的考核成绩,因为是面向全校师生展示成果,可激励学生努力做好毕业设计(论文),增强成就感,对指导教师也是一种鞭策。

四、利用即时通信平台指导学生

建立学生微信或QQ群、公共邮箱,指导教师可以利用微信或QQ群通知公告、指导意见等,学生可随时提出问题,教师及时解答问题。做实验时还可以实时模具和试样照片,展示实验结果,实况转播,教师进行远程指导。指导教师可以在QQ群或微信群或公共邮箱中各种模板、信息资料、通知公告、各项规定规范等,学生可以在QQ群或微信群或公共邮箱中发送各个阶段报告、PPT、图纸、程序、模拟云图、毕业日志等,可以共享一些参考资料和应用软件。教师对某个学生进行的指导,其他学生也可以看到,也是其他学生的学习过程,加强了导师和学生间日常联系,方便了学生日常管理,并可将微信群作为考勤工具。此外,重视提高学生文献检索、阅读和总结能力。学生撰写开题报告和毕业论文,要求查阅至少20篇参考文献,其中英文文献5篇以上,翻译1篇,并且近5年内的文献占三分之二以上。学生必须向导师提供原始文献电子版,杜绝二手文献,敦促学生写好文献综述,对毕业设计(论文)的研究背景、研究内容、技术路线和研究现状等有清醒的认识。

五、结语

自2017年以来,已经过三届毕业生共245名毕业生的实践,取得了良好的效果,其间学生共做甲类课题35个,乙类课题210个。涌现出校级优秀学士论文和省级优秀学士论文多人。每年本科生作为第一作者或第二作者发表科技论文数也显著提高。优秀率保持在约20%(教学大纲规定不得超过20%),中等、及格和不及格率从25%下降到20%(教学大纲规定不得少于20%)。每年延期答辩的学生从8~9人减少到2~3人。学生解决问题能力显著提高,往往能提出有见解的想法,做出高质量的毕业设计(论文)。调查问卷表明,学生普遍对毕业设计(论文)实施的改革表示满意。

作者:王刚 李时伟 陈刚 单位:哈尔滨工业大学