一、引言工程教育是高等教育體系中的重要部分。工程教育致力于受教育者的科學素養、工程意識及應用技能的培養,高等工程教育追求的目標是培養高水平的工程師。[1]當今世界工程科技突飛猛進,全球科技創新進入空前密集的活躍期,面臨百年未有之大變局,科技創新成為強大的推動力量,大力加強工程領域人才培養、提高國家競爭實力成為迫在眉睫的發展任務。以新技術、新產業、新業態、新模式為特征的新經濟呼喚工科建設的改革創新,2017年,教育部提出了“新工科”理念:問產業需求建專業,問技術發展改內容,問學校主體推改革,問學生志趣變方法,問內外資源創條件,問國際前沿立標準,以期提高未來工程師的專業技能、職業素質和創新能力。[2]“新工科”建設和發展是我國高等工程教育改革的目標和方向,對我國進一步深化工程教育改革、建設工程教育強國、催生新的產業革命、帶動國家經濟轉型升級有重要意義。畢業設計作為高等工程教育中的重要環節,擔負著培養學生解決復雜工程問題能力的重要責任,對提高學生綜合實踐能力與素質、培養創新精神等都具有十分重要的作用。[3]與本科教育階段前期集中課堂教學不同,畢業設計需要學生在指導教師的指導下自己動手查閱文獻,運用專業計算軟件進行計算分析,并撰寫論文、設計說明書或使用專業繪圖軟件繪圖等。畢業設計是對大學生四年習得知識的提升和總結,反映了學生對基礎理論和專業知識的理解、掌握與運用的水平,反映了學生的學習能力、調查能力、協作能力、歸納總結能力及創新能力等,是學生綜合素質和高校教育質量水平的重要體現。學生畢業設計的質量不僅可以直觀衡量學校的教學水平,而且是判別該校學生畢業證和學位證含金量的重要根據,可以作為評判高校人才培養目標達成情況的重要參考因素。然而,當前國內部分高校工科畢業設計的質量不太理想,高校工科畢業設計還需要持續地改進和完善。[4]建筑環境與能源應用工程專業(以下簡稱建環專業)培養從事工業與民用建筑供暖、通風及空氣調節系統的規劃設計、施工安裝、運行管理、研發制造等方面技術工作的高素質應用型人才。基于新工科理念,根據國家新經濟發展形勢需要,很多高校的建環專業針對畢業設計中存在的問題進行了一系列改革,并取得了一些成果。[5]但是,建環專業畢業設計仍然存在一些問題,需要持續改進。本文對相關問題進行梳理和探討,并提出針對性建議,以期為建環專業畢業設計的持續改進提供可操作思路。二、現存問題(一)畢業設計內容陳舊目前,高校工程專業的畢業設計內容往往與專業培養目標偏差較大,結合科研的選題研究內容偏理論化,與企業當前發展實際需求脫鉤,來源于工程實際的題目,設計內容又較為陳舊。當前經濟快速發展,工業與民用建筑結構形式增加,能源需求緊張,新設備、新系統不斷涌現,可再生能源應用更是發展迅猛,行業規范不斷修訂,而高校與企業聯系較少,難以根據專業規范及本行業發展要求及時更新教學內容,無法滿足新工科背景下專業人才訓練與培養的需求。(二)指導教師工程經驗不足我國高等工程教育中出現了工程弱化、工科理科化的現象。有研究指出,這主要是因為高校教師職稱評定制度及高?？蒲锌己嗽u價體制導向重論文、重科研、輕工程,存在著考核評定導向傾斜、評定標準單一等問題,且校企合作不到位,使高等工程教育存在一定的功利化傾向。[6]在這樣的大環境下,高校工科教師為了職稱晉升,達到學校考核標準,不得不將較多精力投入科研工作,與生產一線聯系甚少,導致工科教師和學生的理科化,阻礙了我國工科高端人才的培養和發展。[6]另外,多數高校工科教師是從學校到學校,缺乏設計院、監理、施工等工程單位的工作經歷和相關工程項目管理經驗,有些教師更是跨專業教學,沒有本專業基礎,更沒有企業中的工程實踐經歷。這些皆不利于我國工科高端人才的培養。(三)學生工程素養較弱高校學生在多年的理論學習中,已養成從課堂與教材中獲取知識的習慣,而畢業設計需要查閱大量專業文獻和規范,部分學生懈于篩選或閱讀與自己設計項目相關的資料,習慣于等、靠、要。然而,畢業設計項目是一項復雜的工程任務,需要基于專業軟件的綜合分析和計算完成,這讓很多學生在看到設計任務書時就心生畏懼,感覺無從下手。這主要是因為學生缺乏系統思維和工程實踐能力,在面對復雜工程問題時,不了解實際工程中常用的解決問題的方法,無法聯系工程實踐,缺乏工程思維,對本專業發展的前沿知識也知之甚少,缺少工程素養。(四)學生對畢業設計不夠重視畢業設計一般在第八學期,時值學生就業或考研的關鍵時期,學生難以全身心投入畢業設計。加之部分學生學風浮躁,只想應付差事,導致畢業設計質量不佳。在施工圖方面,較普遍的現象是圖紙表達不符合專業制圖標準,缺乏對新規范、新標準的體現,施工圖紙與工程實用要求相差較大。對一些重要的計算,學生不了解計算原理,只是盲目應用設計軟件進行計算,計算結果往往存在偏差,設備選型停留在設計手冊中的樣本,與實際工程應用脫節。三、改進策略(一)優化畢業設計內容畢業設計是高等工程教育實踐教學中的重要環節,是高校實踐教學的最后環節,其內容應滿足本專業培養要求,要與工程實踐結合起來,且有一定的深度、難度和創新性。石家莊鐵道大學機械工程學院(以下簡稱我院)建環專業在決定設計內容時,會結合學生就業需要及讀研方向,初步將畢業設計題目化為科研類、供暖工程類、空調通風工程類三個大類,并成立對應的三個項目組。其中,科研類題目主要針對讀研的學生,結合本專業的科技前沿方向及學生的需求確定研究內容。供暖和空調通風工程類題目則是結合本專業的工程實際,在與企業導師溝通交流的基礎上,確定設計內容。供暖和空調通風工程類題目引入最新的專業工程設計方案,結合當前專業發展前沿,加入了系統能耗計算、碳排放計算等內容。同時,我院結合科研單位、生產企業的需求,突出軌道交通的專業特色,還會視情況增設地鐵車站通風空調工程設計類題目及機車車輛空調、供暖及通風類設計題目,并結合當前的新能源發展趨勢,增加氫能機車與電力機車能耗計算、碳排放計算,優化系統方案設計。畢業設計完成后會請軌道交通設計院專家把關,確定具體的設計內容。此外,還增加了針對當前設計院普遍使用的設計方案的批判性思考環節,讓學生嘗試尋求替代方案,再進行能耗計算,選擇最優系統。為滿足一些學生在就業單位實習的需求,我院允許學生結合實習內容確定畢業設計內容,使學生既能安心實習鍛煉,又能順利畢業。在整個畢業設計期間,每個項目組都要細化設計的每個環節,逐條征求企業工程師意見,力求設計內容與工程實際應用無縫銜接。(二)提高指導教師實踐能力目前,“重科研、輕工程”是我國高等工科院校普遍存在的問題。為讓教師的科研工作“接地氣”,各地科技部門積極鼓勵和倡導高校教師“走出去”,通過校企聯合,研產結合,讓高校教師的科研項目落戶生產企業,使教師切身體驗科研為工程應用服務的重要性。這樣不僅可以實現科研服務于企業,而且可以讓教師在科研工作中豐富自己的工程經驗,讓企業反哺科研,使科研工作與企業生產之間形成閉環。此外,通過總結工程經驗,還能縮短甚至消除本專業校內人才培養與實際工程需求之間的距離。我院建環專業與設計院、施工單位、供暖空調及通風設備廠家、暖通運行管理公司等企業簽訂合作協議,鼓勵指導教師直接深入工程單位,向企業專家、工程師、工人師傅取經,汲取行業工程一線知識。在校內,指導教師也要通過日常學習,持續跟進更新的專業規范和標準。近年來,建筑及建筑配套行業發展迅速,與建環專業有關的規范、標準更新很快,因此,指導教師需要持續跟進,避免學生的畢業設計中出現滯后于現行規范、標準的內容。當前,節能降耗、碳排放、碳中和理念與建環專業息息相關,因此,與專業相關的新設備、新工藝不斷涌現。指導教師需要時刻關注前沿技術發展。此外,建環系每周三下午固定空出2小時進行集體工程案例學習、交流,定期邀請校外企業專家、工程技術人員開展新技術講座,校企進行深度交流、學習。通過校內教師走出去,企業專家走進來,提高專業教師的工程素養。(三)培養學生的工程素養建設新型工業化、創新型國家、鑄就人才強國等一系列重大戰略部署,迫切要求我國由工程教育大國邁向工程教育強國。[5]走中國特色新型工業化道路,迫切需要培養一大批能夠適應和支撐產業發展的工程人才;建設創新型國家,提升我國工程科技隊伍的創新能力,迫切需要培養一大批創新型工程人才;增強綜合國力,應對經濟全球化的挑戰,迫切需要培養一大批具有國際競爭力的工程人才。[7]這些都指向了學生的工程素養的培養。國際技術與工程教育家協會于2020年發布的《技術與工程素養標準:技術和工程在STEM教育中的作用》闡述了技術與工程素養的要素,包括系統思維、創新能力、制造與制作能力、批判思維、樂觀精神、協作與溝通、倫理責任。[8]這要求工程師具備基本的科學、技術、工程和數學能力,過硬的專業技能、工程倫理及實踐動手能力。根據我國當前的產業布局及經濟發展要求,工程人才應具備工程實踐能力、工程創業能力、數字化能力、跨學科能力、工程倫理能力。[7]我院建環專業基于新工科理念,要求指導教師在畢業設計過程中著重督促、引導學生根據實際情況合理地選擇設計方案,對設計進行先分解、再組合,同項目組學生分別提出自己的設計方案,討論、分析后再在指導教師的引導下確定最優方案。同時,指導教師要指導學生學習現行的行業規范、行業標準,引導學生在設計的每個環節都依據行業規范、行業標準進行,指導學生使用專業計算軟件進行計算,鼓勵學生對計算結果進行分析,學會判斷計算結果,培養學生獨立進行研究的能力。指導教師還要通過嚴肅認真的專業思想教育和科學精神教育,幫助學生充分認識科學研究的嚴謹性,教育學生端正學術態度,培養嚴謹細致的工作作風和勤奮認真的辦事態度。此外,我校建環專業的畢業設計中工程類項目多為供暖系統、中央空調系統、通風系統設計,而供暖、空調系統是建筑中的能耗大戶。因此,指導教師要鼓勵學生在畢業設計融入當前節能降耗新措施、碳排放、碳中和理念,關注工程倫理和社會可持續發展,以此提高學生的工程素養。(四)高標準要求設計成果每所學校都對學生畢業設計成果有自己的具體規定。研究型論文應包括文獻綜述、研究對象、研究方法、研究結果、分析與總結、參考文獻等部分。工程設計類應包括設計說明書、設計圖紙兩大部分。設計說明書包括設計條件、設計方案比選、設計計算分析、參考文獻等,繪圖需要用專業軟件,設計圖紙要符合本專業制圖標準。每所學校對論文和設計說明書都有自己的格式要求。在滿足我校畢業設計基本要求的基礎上,指導教師指導過程要精細化,確保設計成果的規范化和工程化。指導教師要加強管理,強化學生對畢業設計重要性的理解,重視畢業設計的過程,強調不僅憑最后結果確定考核成績。在制定設計方案時,學生要先學習當前設計中的各種設計方案,熟悉每種方案的利弊,再針對自己的設計對象通過比選制定方案;在設計計算中,學生要先學習計算原理,細化每個計算參數的選取,再用軟件計算;在設備選型時,學生要先熟悉當前各種設備的特點,再針對自己的設計對象的特點進行設備選型;在繪制施工圖時,學生要先熟悉專業制圖標準,按照標準繪圖進行樣板圖學習,熟悉繪圖流程、內容、標準,再自己動手。這些環節都要由指導教師和企業導師共同把關,保證設計成果的精細化、規范化和工程化。四、結語新一輪科技