践行新工科人才培养理念的本科毕业设计改革

［摘 要］ 新一轮的科技革命和产业变革正在加速进行，培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高的工程科技人才是时代的要求。对工科人才培养现状和存在的问题进行剖析，以本科毕业设计为切入点，以新工科建设理念为引导，介绍浙江大学机械工程学院一流人才培养新模式的探索，分享在本科毕业设计产学合作、跨界交叉融合、平台搭建等方面的核心改革举措，并深入阐述该探索在提升本科毕业设计质量和达成人才培养目标等方面的实际成效。

［关键词］ 新工科建设；本科毕业设计；跨界交叉；产学合作；人才培养

［作者简介］ 范天慈（1989—），女，浙江杭州人，硕士，浙江大学机械工程学院教学科科员，主要从事高等教育教学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）24-0009-04 ［收稿日期］ 2022-12-23

当前世界范围内，新一轮的科技革命和产业变革正在加速进行，对于新时代工程人才在学科基础、工程能力和综合素质方面提出了更高的标准与要求。世界高等工程教育正面临新机遇与新挑战，新工科建设势在必行，亟须通过推动工程教育改革创新，探索实施工程教育人才培养的新模式，为国家的产业发展和国际竞争提供支撑。

2017年，教育部先后形成“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，对新工科的内涵特征、新工科建设与发展的路径选择达成共识。同时，《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》提出了“开展深化产教融合、校企合作的体制机制和人才培养模式改革研究和实践”和“推动现有工科的交叉复合、工科与其他学科的交叉融合”的要求，实现从学科导向转向产业需求导向，从专业分割转向跨界交叉融合，为人才培养模式的改革指明了方向［1-2］。

实践环节是提升学生创新能力的主战场。本科毕业设计是本科生在校期间的最后一个也是最重要并最具综合性的实践环节，是对学生四年专业学习的一个总结，旨在考验学生的学术水平、创新意识以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。同时，本科毕业设计是工程人才培养过程中最重要的教学环节之一，也是新工科建设背景下达成高素质工程科技人才培养目标的重要抓手。

根据新工科建设的理念和行动要求，浙江大学机械工程学院近年来从本科毕业设计入手，认真分析学院本科毕业设计现状和存在问题，在此基础上，推出了改革举措，并在探索一流人才培养新模式上取得了一定的成效。本文主要以笔者参与组织、推进的各项改革探索为例，进行基于新工科人才培养理念的本科毕业设计改革分析介绍。

一、工科人才培养现状和存在问题

（一）学生的工程实践和创新能力有待提高

浙江大学机械工程学院每年暑期组织本科生前往海外一流大学访学，在交流过程中访学的师生发现，国外工科学生在实验室学习的时间长，实践能力、自主性、学习热情和创新意识强，普遍感受到了国内学生和国外学生在工程实践和创新能力方面的差距。加之，笔者常常听到一些教师反映，现在工科学生的动手能力普遍较弱。

浙江大学机械工程学院于2020年11月进行了新一轮的机械工程专业认证。根据专家组的反馈，全国机械工程本科教学普遍存在重理论、轻实践，重知识传授、轻动手操作的现象。即使开设实验课，也是以简单的验证性和演示性实验等传统实验项目为主，缺乏设计类、探究性、自主性、综合性的实验和项目。同时，本科生参与科研实践类的课程和项目偏少，实习时间过短，流于形式，且很多实践环节都在计算机上操作完成，毕业设计的产品也靠“模拟”完成。这在很大程度上造成了学生动手实践能力弱、创新能力不足的问题。

（二）人才培养与工程实际需求的结合度有待加强

近年来，机械工程学院本科毕业设计选题与工程实际结合度偏弱，每一届有近一半的选题属于理论研究类，工程实践类、设计类选题比例偏少，与工程实际结合不够紧密，人才培养和产业实际需求相脱节。

行业是高校人才培养的主要利益相关者之一，当工科学生被禁锢在象牙塔中，毕业后不能很好地解决生产、生活中迫切需要解决的问题，将科学与工程活动中的创造力和知识转化为社会和经济效益时，我们就需要重新审视人才培养目标和其达成度之间的差距。

（三）学生的培养口径偏窄，学科交叉思维有待培养

目前，世界范围内面临的问题和工程学科发展的趋势要求未来人才具有跨学科的思维和知识储备，然而国内高等院校基于学科的知识体系限制了工程人才的培养，抑制了学生学科交叉思维的培养。

针对本科毕业设计来说，很多学生在做毕业设计时往往囿于狭窄的单一学科领域。一方面，学院的毕业设计选题内容多偏重传统机械优势领域；另一方面，学生在完成毕业设计作品的过程中更多关注作品本身的使用功能，缺乏艺术设计、美学、商业模式、批量生产等方面的综合考量。这些会导致学生的视野具有局限性，知识体系不够完善，虽然有初步的想法和理念，但缺乏将其实现、落地或产业化的能力和意识，不利于创新型人才的培养，更与我国经济转型和产业升级的使命不匹配。

二、本科毕业设计改革措施

结合新工科建设对工程人才培养的要求，通过对国外对标工科院校理念和实践的调研，经过教学管理委员会多次研讨，浙江大学机械工程学院率先在本科毕业设计这个重要的实践环节推出了改革举措，在不断探索中寻找适合学生培养和学科发展的路径。

（一）强化产业需求导向和工程设计意识的本科毕业设计改革

《工程教育认证通用标准解读及使用指南（2022版）》指出，毕业设计（论文）选题要结合本专业的工程实际问题，培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力［3］。近年来，学院的本科毕业设计强调指导教师提供的选题要以能做出实物和展示为原则，引导学生将所学的工程知识应用于创新实践，以解决生产生活实际问题。

同时，新工科建设要求地方高校对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用。学院已与成飞、西飞、中物院、徐工等20多家行业龙头企业合作建立实践基地，为学生的实习、毕业设计提供平台和指导，让学生与行业“巨人”同行。利用学院不少教师与中小企业深入合作的关系，学院大力推进校企联合毕业设计项目，通过向企业征集项目，让学生参与到企业实际项目中去。由业界提出需求，通过实践指导分享技术经验；院校用专业知识教授和支持学生，以激发学生科学研究和解决问题的激情和智慧。在校企合作过程中，要鼓励学生“真刀真枪”地做毕业设计，解决实际工程问题。

（二）跨界交叉的联合本科毕业设计改革

新工科建设有助于推动学科交叉融合和跨界整合，产生新的技术，培育新的工科领域，促进科学教育、人文教育、工程教育有机融合，培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高的人才，掌握我国未来技术和产业发展的主动权［4］。机械工程学院自2019年起与中国美术学院设计艺术学院开展毕业设计跨界合作，探索工程与美学相结合的本科毕业设计联合指导机制。

设计是科技与艺术结合的产物。科技与艺术的融合是设计出“创意新、外观美、功能好、性能优”产品的关键，需要学生具有高度的综合能力。跨界合作即把不同学科背景、富有创造激情与创新能力的年轻人聚集到一起，在设计领域高层次人才培养中播下科艺融合的种子。依托跨界联合教学模式，寻求能够提高学生专业设计理论知识水平与专业设计能力的教学方法，从跨界思维训练到专业整合能力，再到沟通与合作能力，真正培养学生的综合能力［5］。

同时，学院鼓励学生和其他学院的师生团队一起开展科研活动，参加各级各类的交叉学科竞赛，最终将科研或竞赛项目深化成毕业设计，进一步促进机械学科与各学科的交叉融合。

（三）搭建毕业设计作品展示平台

作为通过本科毕业设计探索一流人才培养模式的改革举措之一，机械工程学院自2019年起，每年举办以“智慧机械·创意未来”为主题的本科毕业设计节。本科毕业设计节历时一周左右，设置了开幕式、毕业设计答辩、毕业设计展、优秀毕业设计评选等环节，邀请了学校领导、企业专家、合作院校教师、学院毕业设计指导教师多方参加，全方面搭建本科毕业设计作品的展示平台。

其中，本科毕业设计展是一个集中展示学生毕业设计作品的环节。所有做毕业设计的本科生都要积极参与设计展，通过实物、视频和展板等多样的形式对毕业设计作品进行展示。学院要鼓励学生尽可能发挥自己的创新实践能力，动手做出实物，并对参观者进行讲解。评审专家和指导教师对作品逐一进行打分，评出“最佳展示奖”；参观者可以线上线下同时参与互动，并对最喜爱的作品进行投票，评出“最佳人气奖”。

三、本科毕业设计改革成效

（一）学生交叉学科思维得到培养

近三年，机械工程学院跨院系做毕业设计的学生比例从5%逐年上升至近10%。学生在本学院导师和信息、控制、经济、管理、工业设计、医学等学科导师的共同指导下，在交叉学科领域学习研究，培养了运用多学科、跨学科思维解决问题的能力，取得了丰硕的毕业设计成果。

机械工程学院的交叉学科联合本科毕业设计获得了“全国大学生工业设计大赛中国新锐设计优秀奖”“中国设计智造大奖佳作奖”和“金芦苇工业设计奖提名奖”等奖项。

同时，学生积极参与各类跨学科交叉竞赛，每年获省级以上交叉学科竞赛奖项超过10项，跨界交叉理念改革探索的成效得到了充分体现。

（二）学生科学研究和创新实践能力显著提高

高水平论文的发表是学生毕业论文成果的重要体现。机械工程学院2012级本科生赴新加坡科技设计大学开展毕业设计并参与在SCIENCE ADVANCES杂志上发表论文；2015级本科生以第一作者的身份在影响因子为8.097的期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表论文；2016级本科生参与在影响因子为10.204的期刊Resources， Conservation & Recycling上发表原创研究论文。

自由中国机械工程学会、中国机械行业卓越工程师教育联盟共同主办的“恒星杯”毕业设计大赛开办至今，我校机械工程学院获银奖及以上奖牌数量名列全国高校第一。其中，学生的创新设计作品亮相了“进博会”，受到央视新闻的专题报道。

（三）校企协同助力生产生活

机械工程学院本科生毕业设计与企事业单位开展了有声有色的合作，例如与当地三甲医院合作，开展基于深度机器学习的超声成像关键技术研究；与知名家具企业合作设计健康办公家具一体化系统；与国内大型装备企业共同研发隧道施工智能装备机器人。另外，2017级本科生与医疗器械企业合作的本科毕业设计获得第四届“恒星杯”毕业设计大赛银奖。

通过结合机械行业工程实际开展课程改革，学生更加深入地了解了机械行业发展现状与趋势，运用综合知识、掌握现代工具、解决工程问题的能力得到了培养，创新意识显著提高。通过上述改革举措，学院致力于成为工程实践引导式的中国高校机械类专业本科毕业设计示范。

（四）社会影响力提升

机械工程学院的本科毕业设计改革一定程度上提升了学院和机械学科的社会影响力，在学生就业与企业合作等方面具有积极的推动作用。

机械工程学院举办的本科毕业设计节吸引了不少校内外师生、家长、校友及社会各界人士线上线下参与，展示了学生的个人能力，增加了大众对机械学科的认知，也展现了机械学科的魅力。同时，作品展示为低年级学生提供了学术范本，树立了信心；学院毕业设计节得到了合作企业的赞助，合作企业专门设置毕业设计奖学金，用于奖励学院每年获得优秀本科毕业设计的学生。

高素质工程科技人才是支撑产业转型升级、实施国家重大发展战略的重要保障［6］。而本科毕业设计质量提升是新工科建设背景下高素质工程科技人才培养目标达成的一个重要抓手。