能源与动力工程专业本科毕业设计革新思路与实践探索

摘  要：该文立足于新工科建设的人才培养目标，结合兰州理工大学能源与动力工程专业属性及近年来毕业设计培养现状，针对毕业设计培养环节中所面临的学生主题素养与能力的多维挑战、导师责任担当意识薄弱、课题选择与深度挖掘策略不足等诸多问题，重点从时间管理与进度优化、指导教师综合评价体系的构建、多元化选题机制的建立和考核评价体系优化等方面提出改革对策。该文旨在为新工科建设背景下能源与动力工程专业本科毕业设计质量的提升提供有益的参考和借鉴。

关键词：能源与动力工程；毕业设计；教学模式；改革对策；考核评价

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2024）33-0080-05

Abstract： Based on the talent training objectives of new engineering construction， this paper combines the characteristics of Energy and Power Engineering at Lanzhou University of Technology with the current status of graduation design training in recent years. Addressing the multi-dimensional challenges faced by university students in terms of thematic literacy and abilities， the weak sense of responsibility among mentors， and the lack of strategies for topic selection and deep exploration in the graduation design training process， the reform measures are put forward from the aspects of time management and schedule optimization， the construction of comprehensive evaluation system for guiding teachers， the establishment of a diversified topic selection mechanism and the optimization of evaluation system， etc. The aimof the study is to provide useful references and insights for improving the quality of undergraduate graduation design of Energy and Power Engineering under the background of new engineering construction.

Keywords： energy and power engineering; graduation design; teaching mode; reform measures; assessment and evaluation

为响应科技与产业的新一轮变革，并有效支撑“中国制造2025”等国家重大战略的实施[1]，教育部自2017年起积极推进新工科建设，旨在加速培养大批新兴工程科技人才，推动人才培养模式的创新与升级。在此背景下，能源与动力工程专业作为重要的工科专业，本科教育需紧密跟随能源与动力相关技术的快速发展，重点培养学生能够从工程实践中提炼出理论与技术问题，并通过深入研究基础理论与关键技术来提出有效解决方案的能力[2]。同时，新工科建设指南也对教师提出了更高的要求[3]，即加强教师的工程实践背景——培养具有强大工程实践能力的高水平专业教师。因此，在新工科建设的浪潮下，探索工程教育改革的新路径，对工科师生均提出了崭新的时代挑战与发展要求[4]。

一  本科毕业设计培养现状及存在的问题

兰州理工大学的能源与动力工程专业前身是1955年由苏联专家援助，在哈尔滨工业大学创办的我国第一个水力机械专业，2013年更名为能源与动力工程。多年来，专业始终以培养流体机械及系统领域的社会应用型、创新型技术人才为目标，致力于使毕业生能够熟练运用所学理论和方法，有效解决该领域中的复杂工程问题。其中，本科毕业设计作为教学实践的重要环节，不仅是对学生本科学习阶段的全面总结，亦是培养学生综合运用所学知识解决实际问题能力的重要阶段[5-6]。然而，2021—2023届普通班本科生毕业设计答辩成绩显示（表1），优秀占比及其平均成绩均逐年下降，存在课题选择及深度挖掘不足、理论与实践结合不紧密、优秀设计匮乏等问题，影响了毕业设计在提升学生综合素质、培养高素质创新型、实践型人才方面的目标实现。因此，有效提升本科生毕业设计质量，推动能源动力类工程教育改革创新，并提出相应的革新思路已成为当前亟待解决的课题。目前，毕业设计存在以下几方面的问题。

（一）  学生主题素养与能力的多维挑战

毕业设计作为本科教育阶段的核心实践环节，在学生的主题素养与能力培养方面扮演着举足轻重的角色。优秀的本科毕业设计需要学生投入大量的时间与精力开展前期调研[7]，从选题的确立，到关叶轮、吸水室、压水室等关键部件的水力设计，再到装配图的绘制，整体三维设计的构建，以及有限元分析等，每一环节都凝聚着学生的心血与智慧。而后的设计图纸修改、毕业设计报告的反复打磨，更是对学生耐心与毅力的严峻考验。然而，专业毕业设计通常被安排在第八学期开学之初，至学期末结束答辩，时间跨度仅仅15周。在此期间，部分学生还需同时应对考研复试与就业的双重压力，这使得他们难以全身心投入到毕业设计中。时间规划与自我管理方面的欠缺问题愈发凸显，对设计质量造成了不容忽视的影响[8]。更为关键的是，许多学生往往将毕业设计视为一项必须要完成的任务，而非一个提升自我和展现能力的机会。这种心态导致他们在投入和重视程度上有所欠缺，即“内驱力”不足。加之部分学生的基础理论与专业知识掌握不扎实，面对设计过程中的难题时易出现畏难和逃避心理。当遇到需要凭借实践经验来把握的参数时，他们往往不敢深入思考、探究，这可能导致前期的大量设计工作因参数选取不当而付诸东流。此外，能源与动力工程专业具有鲜明的工程应用特色，毕业设计题目通常针对例如水轮机、各类型水泵等工程问题。但学生往往缺乏必要的工程实践能力，这使得毕业设计中装配图与实际工程实践脱节。因此，如何有效应对学生主题素养与能力的多维挑战，成为毕业设计过程中亟待解决的重要问题。

（二）  导师指导效能与责任担当意识薄弱

在本科毕业设计这一重要实践环节中，指导教师作为引路人，承担和扮演着重要的角色[9]，他们的指导方式、形式，以及在整个过程中的态度、投入与反馈机制，都深刻影响着学生毕业设计质量的高低。然而，目前在能源与动力工程专业本科生毕业设计中，指导教师在指导效能与责任担当意识方面存在一些问题：首先，部分教师因教学与科研任务繁重，导致在毕业设计指导上的时间与投入精力受限，在指导过程中可能缺乏多样化和个性化的指导方法，无法有效针对学生的不同需求和能力进行差异化指导。更有甚者，因专业背景与毕业设计选题存在差异，部分青年教师在指导过程中难以做到全面而准确的引导，可能产生“畏惧学生提问”或“逃避指导”的心理，对学生毕业设计过程中遇到的问题及进展反馈不够及时。其次，部分年轻导师可能将毕业设计仅视为一种例行公事，未能充分认识到其在学生能力培养中的核心重要性，这种责任心的缺失在毕业设计的评审环节尤为明显，可能导致把关不严的现象，未能对设计质量进行严格把控。最后，能动专业的毕业选题内容大都基于工程实际需求，例如XXX型多级锅炉给水泵设计、XXX型双吸离心泵设计等。这就要求指导教师具有一定的工程实践经验。然而，目前能动专业具有企业工作背景经历的教师较少，大部分青年教师博士后入职到高校，缺乏相应的工程实践经验，导师在指导过程中可能难以提供具有实践价值的建议和改进方案。

（三）  课题选择与深度挖掘策略不足

在能源与动力工程专业本科生毕业设计过程中，学生通常围绕水轮机、水泵、液力透平等方向开展关键部件的水力设计、强度校核、整机结构设计以及有限元分析等工作。然而，部分教师在拟定毕业设计选题时，因个人偏好或研究方向限制，导致选题范围不够广泛或缺乏多样性。同时，部分课题可能偏向理论，缺乏与实际工程应用的紧密联系，使得学生在设计过程中难以将理论知识与实际工程问题相结合，难以培养其解决复杂工程问题的能力。学生由于缺乏实际工程背景，往往难以深入理解课题的实际意义和应用价值，这无疑会影响他们的研究兴趣和动力。例如，在绘制多级离心泵装配图时，学生在轴径、轴承选择，以及密封方式、间隙大小、粗糙度等关键参数的确定上常常感到困惑，有时只能“跟着感觉走”或“随意选取”。此外，部分课题存在重复研究的现象，未能及时跟上流体机械及工程领域的发展动态和前沿技术，这导致学生的研究缺乏创新性和前瞻性，限制其在该领域的深入探索和发展。在课题的深度挖掘策略方面，学生过于依赖传统的设计方法，缺乏多元化和创新性的设计手段，未能充分利用现代信息技术和数据分析工具进行分析，限制了设计结果的可靠性。因此，课题的选择与深度挖掘策略方面的不足也是毕业设计过程中面临的一个问题。

（四）  评价体系构建与成效评估机制不完善

依据能源与动力工程专业毕业设计与实践教学大纲及任务书，毕业设计过程涵盖了开题、流体机械结构、课题方案论证、中期检查、外文翻译、终期检查与毕业答辩等环节。在成绩构成上，平时成绩占40%，主要考察学生的独立工作和设计能力、图纸质量及报告写作能力等，最终答辩成绩占60%，显示出答辩环节的重要性。然而，当前答辩环节存在一些问题。首先，由于答辩时间有限，答辩组老师与学生之间的交流不够深入，忽视了对学生能力发展、个性培养、分析能力、认知能力，以及实际实践过程中解决问题能力等方面的全面评价。其次，答辩过程中的评价主体构成较为单一，通常只有专业教师参与，缺乏学校或学院分管领导、企业指导教师、相关技术人员以及行业专家的参与，这可能导致评价结果的片面性和主观性。此外，部分教师在答辩时过于关注图纸质量，尤其是叶轮水力图、吸入室/压水室、整机装配图等关键图纸，而忽略了学生在PPT讲解过程中展现的自信程度、讲解的流利度，以及设计报告撰写的规范性、过程的完整性、毕业设计成果的科学性与可行性等多维度评价。这种状况导致部分学生平时更注重参考他人图纸、图纸质量较高但表达能力不强、报告撰写认真规范的学生成绩偏低，无法全面准确地反映学生的综合能力和真实水平。

二  能源与动力工程专业本科毕业设计教学改革对策探索

针对当前能源与动力工程专业本科毕业设计过程中存在的问题，结合新工科建设的时代背景、流体机械装备技术的快速发展新趋势，特此提出以下四点改革策略。

（一）  提升学生重视程度、自主学习能力以及自驱力

1  毕业设计时间管理与进度优化

毕业设计通常被安排在大四下学期的开学阶段，而这一时间安排往往与学生就业和考研的准备时间发生冲突，导致学生难以充分投入到毕业设计过程中，进而影响设计质量。因此，笔者建议调整毕业设计时间安排，将其安排到大四第一学期，减轻第八学期的压力。依据专业2021版本科培养方案及教学大纲，能源与动力工程专业学生已在大三学习流体机械原理、水轮机现代设计方法等专业核心课程，并完成流体机械制造装备、流体机械制造工艺项目训练等均在企业完成的实践性课程环节，而且在大三下学期19—20周又完成了专业课程设计。若将时间调整至大四第一学期，将有助于学生对专业知识形成更深层次的认知和理解，促使学生能将所学的各个知识点进行有效衔接与整合，使得学生有目的地、有计划性地完成毕业设计的选题工作。还可实施灵活的毕业设计进度管理制度，允许学生根据个人实际情况调整设计进度，鼓励他们制订详细且切实可行的设计计划，不仅能保证毕业设计的时间安排，还能更好地提升毕业设计的整体质量，也有助于提升学生的自我管理能力。

2  强化基础理论与专业知识

在专业毕业设计动员会开始后，为巩固学生的流体机械原理、机械原理、水轮机现代设计方法等基础知识增设一系列针对性的预习课程或复习环节。通过每周或每两周将参与毕业设计的学生集中至大教室，采用抽签式分组方式，实施翻转式学习，以实时掌握学生对前期所学知识的掌握情况。根据每位指导教师的专业特长与背景，轮流开设专业知识讲座或复习课，还可邀请外校流体机械专业的资深教师为学生进行深入的理论知识讲解，确保学生在毕业设计阶段拥有坚实的理论基础。此外，学校还提供必要的辅导与支持，帮助学生克服在毕业设计过程中可能遇到的“畏难”和“逃避”心理，增强学生的信心与决心，培养他们积极解决问题的能力。这些措施不仅有助于学生更好地应对毕业设计的挑战，还能提升他们的自我效能感。