多元化研究生課程體系的構(gòu)建與改革研究

王后能 李自成 田斌

摘 ?要：在網(wǎng)絡(luò)和人工智能大環(huán)境下，針對控制科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生多元化的就業(yè)方向，對控制科學(xué)與工程學(xué)科課程體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。課程體系是實現(xiàn)人才培養(yǎng)的最主要途徑和最重要的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)方案的依托。在分析了研究生課程體系和培養(yǎng)方案之間的關(guān)系基礎(chǔ)上，面對社會需求的多樣性，給出了控制科學(xué)與工程學(xué)術(shù)型碩士研究生課程體系的構(gòu)建建議以及專業(yè)課程的教學(xué)建議，為相關(guān)的教師和研究生教學(xué)管理工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：控制科學(xué)與工程;課程體系;多元化

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）01-0128-04

Abstract： In the environment of network and artificial intelligence， the curriculum system structure of control science and engineering is studied in view of the diversified employment direction of master students majoring in control science and engineering. The curriculum system is the most important way and the most important foundation to realize the talent training， and it is also the support of the talent training program. Based on the analysis of the relationship between the postgraduate curriculum system and the training program and in the face of the diversity of social needs， this paper puts forward some suggestions on the construction of the academic postgraduate curriculum system of Control Science and Engineering and the teaching of professional courses. The study is to provide reference for the relevant teachers and postgraduate teaching management workers.

Keywords： Control Science and Engineering; curriculum system; diversity

自動化服務(wù)于人，將人從單調(diào)而繁重的重復(fù)性工作中解放出來，進(jìn)而更多地投入到創(chuàng)造性工作中，極大地拓展了人類認(rèn)識和改造世界的能力[1-2]。當(dāng)今世界，以自動控制和信息處理為核心的自動化技術(shù)也已經(jīng)成為推動生產(chǎn)力發(fā)展、改善人類生活以及促進(jìn)社會前進(jìn)的原動力之一，從航空航天到大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，從醫(yī)療儀器到智能家居，自動化程度已經(jīng)成為國家發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度的重要指標(biāo)。

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，自動化領(lǐng)域出現(xiàn)了新的發(fā)展方向和分支。網(wǎng)絡(luò)化和人工智能的普及與深入，推動了智能產(chǎn)業(yè)的興起，導(dǎo)致了工程系統(tǒng)社會化、社會系統(tǒng)工程化、簡單系統(tǒng)復(fù)雜化的新趨勢[3]。相應(yīng)的，研究生教育也得到了很好發(fā)展。針對新的研究方向和分支，研究生的課程教學(xué)方面迫切需要開設(shè)新的相關(guān)課程，緊跟自動控制的研究前沿，為本學(xué)科的研究生在選題過程中更貼近學(xué)科研究前沿打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。

2014年12月，教育部頒布《教育部關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見》，決定加強(qiáng)研究生課程建設(shè)，推動研究生培養(yǎng)單位將課程建設(shè)落到實處，為全面提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)[4]。2019年3月，教育部發(fā)布教研廳[2019]1號文件《教育部辦公廳關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范和加強(qiáng)研究生培養(yǎng)管理的通知》明確要求，要堅持“服務(wù)需求，提高質(zhì)量”的研究生教育發(fā)展主線，優(yōu)化和完善方案設(shè)置。構(gòu)建多元化的研究生課程體系勢在必行。

課程體系是實現(xiàn)人才培養(yǎng)的最主要途徑和最重要的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)方案的依托。依托相關(guān)學(xué)科知識和實踐環(huán)節(jié)，按一定比例和邏輯關(guān)系選擇并加以組織的課程結(jié)構(gòu)[5]。每個專業(yè)的課程體系一般由若干門課程組成，其必須服從人才的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的需要，課程之間應(yīng)有目標(biāo)的相容性、時序的邏輯性和結(jié)構(gòu)的完備性，從而形成一個完整的課程體系。

一、控制科學(xué)與工程學(xué)科特點

控制科學(xué)與工程是研究系統(tǒng)與控制的理論、方法、技術(shù)及其工程應(yīng)用的學(xué)科。從控制理論的角度來看，公認(rèn)的以1948年N.Wiener發(fā)表的《控制論》作為標(biāo)志，而控制學(xué)科實質(zhì)上是工程學(xué)科，其理論產(chǎn)生于工程實踐和科學(xué)實驗，反過來控制理論又應(yīng)用于實際的工程，其理論和實踐的發(fā)展歷程是螺旋式上升結(jié)構(gòu)，相互促進(jìn)、相互發(fā)展。縱觀歷史發(fā)展進(jìn)程來看，控制科學(xué)與工程學(xué)科在理論研究與工程實踐相結(jié)合、軍民結(jié)合和多學(xué)科交叉融合等方面具有較為明顯的特色和優(yōu)勢。

網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)賦予了控制學(xué)科新的內(nèi)涵，增加了學(xué)科涉及范圍的不確定性、多樣性和復(fù)雜性，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。目前，控制科學(xué)與工程一級學(xué)科下設(shè)有但不限于以下七個二級學(xué)科：控制理論與控制工程、檢測技術(shù)與自動化裝置、系統(tǒng)工程、模式識別與智能系統(tǒng)、導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、生物信息學(xué)、建模仿真理論與技術(shù)。

隨著學(xué)科評估的開展，評價人才培養(yǎng)質(zhì)量是關(guān)鍵。如何建立適應(yīng)多樣化人才需求的研究生培養(yǎng)機(jī)制，構(gòu)建與人才培養(yǎng)相匹配的培養(yǎng)模式，是深化研究生教育改革，使之更好地為社會政治、經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)的重要課題。因此，有必要也迫切需要針對學(xué)科發(fā)展的前沿，針對碩士研究生畢業(yè)后的多元化就業(yè)方向?qū)φn程體系進(jìn)行分析和改革。從調(diào)研情況來看，一般從研究生的就業(yè)方向、區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求和學(xué)校學(xué)科發(fā)展的需要三個方面來確定培養(yǎng)目標(biāo)。

從就業(yè)方向而言，根據(jù)問卷調(diào)查的結(jié)果，部屬高校和省屬高校的碩士研究生就業(yè)的主體方向是不一樣的。盡管控制科學(xué)與工程專業(yè)都是屬于學(xué)術(shù)型碩士研究生，但是部屬高校主要作為博士后備人才進(jìn)行甄選的，很多部屬高校的學(xué)術(shù)型碩士研究生在讀研期間表現(xiàn)優(yōu)秀的可以隨時轉(zhuǎn)為博士研究生繼續(xù)深造。相對而言，省屬高校的學(xué)術(shù)型碩士研究生繼續(xù)深造的比例不高。所以部屬高校的課程體系中的專業(yè)理論課程設(shè)置比例稍微高一些;而省屬高校的碩士畢業(yè)生從事的就業(yè)崗位以高級應(yīng)用型為主，所以從課程體系上應(yīng)多開設(shè)實踐性課程，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動手能力。

從區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求來看，隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，控制科學(xué)與工程學(xué)科對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家安全發(fā)揮著重大的作用?？刂瓶茖W(xué)與工程一級學(xué)科對應(yīng)的本科自動化專業(yè)歷來被稱為萬金油專業(yè)，可以服務(wù)領(lǐng)域涵蓋互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、IT、智能制造等，已普遍應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、環(huán)境、軍事、生物、醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、金融、人口和社會各個領(lǐng)域。從應(yīng)用領(lǐng)域和一級學(xué)科下設(shè)的二級學(xué)科來看，控制科學(xué)與工程學(xué)科既包括自然科學(xué)研究方向，也包括社會科學(xué)的研究方向，不管其與哪個領(lǐng)域的結(jié)合形成交叉學(xué)科研究方向，都能提升該領(lǐng)域的技術(shù)水平、管理和決策層次。

武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院1995年開始招收碩士研究生，2003年獲檢測技術(shù)與自動化裝置碩士授予權(quán)，2006年獲模式識別與智能系統(tǒng)碩士授予權(quán)，2011年獲批控制科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士點。早期只有檢測技術(shù)與自動化裝置的二級學(xué)科碩士點的時候，主要開設(shè)的研究生課程以檢測類課程為主。隨著一級學(xué)科授權(quán)點的獲批，課程體系也在多次培養(yǎng)方案的修訂過程中逐步調(diào)整，要囊括控制科學(xué)與工程一級學(xué)科下的幾個主要研究方向的課程。同時，武漢工程大學(xué)前身是武漢化工學(xué)院，課程設(shè)置和研究方向上體現(xiàn)化工特色。電氣信息學(xué)院的控制學(xué)科經(jīng)過40多年的發(fā)展，在化工過程自動化和導(dǎo)航制導(dǎo)方面形成了特色和優(yōu)勢。

二、多元化研究生課程體系的構(gòu)建

（一）研究生課程體系目標(biāo)

課程體系是研究生培養(yǎng)的主要載體，直接關(guān)系到研究生知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、創(chuàng)新能力的塑造和綜合素質(zhì)的提高，在研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中具有不可替代的關(guān)鍵作用[6]。所以課程設(shè)置是每次研究生培養(yǎng)方案中的重要組成部分。研究生課程體系指高校或科研機(jī)構(gòu)為實現(xiàn)研究生培養(yǎng)目標(biāo)，按照同一專業(yè)不同課程門類的順序來排列教育內(nèi)容及其進(jìn)程的總和。一般碩士研究生課程體系分為公共學(xué)位課、專業(yè)學(xué)位課、選修課和必修環(huán)節(jié)四個部分。其中必修環(huán)節(jié)包括參加學(xué)術(shù)活動次數(shù)、社會實踐、中期考核和學(xué)位論文。

我校在2020級碩士研究生培養(yǎng)方案修訂中就明確修訂原則：應(yīng)加強(qiáng)通識教育，按一級學(xué)科或?qū)I(yè)類別統(tǒng)一修訂培養(yǎng)方案，提倡多學(xué)科的交叉和滲透，注重研究生科研創(chuàng)新能力、實踐動手能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)方案的修訂要充分聽取用人單位、教師、研究生等的意見和建議，以調(diào)查研究的結(jié)果來反推研究生課程體系的設(shè)置。課程體系要緊密圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，堅持頂層設(shè)計、學(xué)科交叉，系統(tǒng)規(guī)劃，體現(xiàn)科學(xué)性、完整性、前沿性、層次性。

（二）控制科學(xué)與工程學(xué)科課程體系的構(gòu)建

通過調(diào)研國內(nèi)已經(jīng)開設(shè)控制科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士學(xué)位點的高校，碩士研究生的畢業(yè)學(xué)分一般要求35個左右。課程教學(xué)一般要求在28個學(xué)分左右，其他的7個學(xué)分是必修環(huán)節(jié)的學(xué)分，必修環(huán)節(jié)包括文獻(xiàn)綜述、開題報告、學(xué)術(shù)活動、實踐活動和中期考核。其中，三類課程的主要課程如表1所示。

其中，公共學(xué)位課部分的數(shù)學(xué)類課程，有的學(xué)校是直接開設(shè)高等工程數(shù)學(xué)課涵蓋矩陣論、數(shù)值分析和數(shù)理統(tǒng)計三門課程，當(dāng)然也可以根據(jù)需要拆分為三門課程分別開設(shè)，方便不同就業(yè)方向和不同研究方向的碩士研究生靈活選擇。研究方向中偏控制理論方向的院校課程體系的專業(yè)學(xué)位課中還增加有泛函分析和隨機(jī)過程兩門課，有的高校還增開了控制理論中的數(shù)學(xué)這門課程，如中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2011級的培養(yǎng)方案中就開設(shè)有信息科學(xué)的數(shù)學(xué)理論。專業(yè)學(xué)位課部分是控制科學(xué)與工程一級學(xué)科下的幾個二級學(xué)科研究方向的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。而專業(yè)選修課部分主要根據(jù)各個高校自己的研究方向和學(xué)科發(fā)展特色來確定。針對我們學(xué)校的化工特色，我?？刂瓶茖W(xué)與工程專業(yè)開設(shè)有化工過程建模與仿真和化工過程控制與優(yōu)化兩門課程。

結(jié)合我校電氣信息學(xué)院的特點，電氣信息學(xué)院目前設(shè)置有6個本科專業(yè)，跨控制科學(xué)與工程、信息與通信工程、儀器科學(xué)與技術(shù)和電氣工程四個一級學(xué)科專業(yè)。學(xué)院目前設(shè)有控制科學(xué)與工程和信息與通信工程的一級學(xué)科碩士點。同時，計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院（人工智能學(xué)院）是控制科學(xué)與工程專業(yè)的共建學(xué)院。結(jié)合控制學(xué)科的多學(xué)科交叉的特點，根據(jù)自動控制系統(tǒng)包含的幾個基本環(huán)節(jié)，廣義上的控制系統(tǒng)也可以看做是一個通信系統(tǒng)。這樣，就可以把計算機(jī)、信息與通信工程、儀器儀表工程和電氣工程等學(xué)科方向和控制科學(xué)與工程進(jìn)行很好的交叉融合。所以學(xué)生在選修跨一級學(xué)科課程方面有很多便利和可選性。針對控制科學(xué)與工程是交叉學(xué)科的特點，開設(shè)課程以控制類課程為主，含最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制、預(yù)測控制、模糊控制、非線性控制系統(tǒng)、化工過程控制與優(yōu)化、現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)、先進(jìn)運(yùn)動控制技術(shù)等。學(xué)科交叉的方向類課程如表2所示。

總體而言，課程體系中羅列的課程不能因人設(shè)課、而應(yīng)該是確實從研究生、區(qū)域經(jīng)濟(jì)和學(xué)校學(xué)科發(fā)展三方面需求出發(fā)充分調(diào)研論證下有必要開設(shè)的課程。特別需要提出的是，前沿方向類的課程，可以以講座的形式開設(shè)，即一門課程，由多名教師主講。同一個項目組的老師申報立項一門課程，每位老師結(jié)合自己的研究成果來授課，將最新的研究成果引入課堂，直接帶領(lǐng)學(xué)生觸及國內(nèi)外課題的最新進(jìn)展。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2011級培養(yǎng)方案中就把控制科學(xué)與工程專題作為所有研究生的必修課程來開設(shè)，一共40個課時，最終以讀書報告的形式完成。

（三）控制科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)課程教學(xué)建議

研究生階段和本科生階段的課程學(xué)習(xí)方式是不一樣的，要引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)為主，不能采取滿堂講的方式。碩士研究生至少要學(xué)會自己主動解決問題，導(dǎo)師指出方向后，應(yīng)該能主動搜索文獻(xiàn)，了解課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。專業(yè)方向課程的教學(xué)以啟發(fā)式和任務(wù)式為主，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，多增加案例分析來引導(dǎo)研究生發(fā)現(xiàn)問題，利用專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識解決問題，培養(yǎng)研究生工程分析和設(shè)計能力。

為了調(diào)動研究生的學(xué)習(xí)積極性主動性，鼓勵學(xué)生主動參與到教學(xué)中來，促進(jìn)教學(xué)效果提高，采取研究性教學(xué)。每位研究生在課程的教學(xué)過程中，要積極主動地發(fā)問，選取自己感興趣的課程內(nèi)容，查閱文獻(xiàn)，結(jié)合自己的研究方向，選取課程的相關(guān)模塊來進(jìn)行選題式報告。這樣既完成了專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)，也能夠有效地將專業(yè)理論知識應(yīng)用到專業(yè)領(lǐng)域中。真正實現(xiàn)理論與實踐的融合和螺旋式提升，最終，在實現(xiàn)研究生自己的培養(yǎng)方案目標(biāo)的同時，也印證和反饋式地給出了培養(yǎng)方案修訂的思路，形成教學(xué)相長的良性循環(huán)。通過研究生的系列學(xué)科競賽來帶動研究生的動手實踐能力[7]，對于控制科學(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生可以參加中國研究生電子設(shè)計大賽、“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽、“臺達(dá)杯”高校自動化設(shè)計大賽、“AB杯”全國大學(xué)生自動化系統(tǒng)應(yīng)用大賽、中國研究生未來飛行器創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽、中國工程機(jī)器人大賽暨國際公開賽等系列賽項。通過各種賽項的促進(jìn)，可以很好地培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐能力。我校的控制科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生近五年參加了“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽，獲得全國總決賽特等獎1項，二等獎6項，獲得這些競賽獎項的研究生都找到了較好的就業(yè)單位。

對于選課人數(shù)比較多的比較成熟的課程可以嘗試雙語教學(xué)。研究生院限定了必修國際學(xué)術(shù)交流英語課程和綜合英語課程，在此基礎(chǔ)上開設(shè)兩門全英文授課的雙語教學(xué)課程，可以促進(jìn)學(xué)生加強(qiáng)英語專業(yè)詞匯的積累，為研究生閱讀外文文獻(xiàn)打下基礎(chǔ)。華中科技大學(xué)的控制科學(xué)與工程專業(yè)的很多課程都是以國際一流課程的標(biāo)準(zhǔn)來要求的，全英文方式授課，有控制工程數(shù)學(xué)、人工智能、線性系統(tǒng)理論、模式識別理論、最優(yōu)控制、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用等。大連理工大學(xué)控制科學(xué)與工程專業(yè)2016版的培養(yǎng)方案中規(guī)定智能控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)為雙語教學(xué)課程。西安交通大學(xué)控制科學(xué)與工程2017級培養(yǎng)方案中的現(xiàn)代測控技術(shù)與系統(tǒng)是全英文課程。

另外，新冠肺炎疫情的影響給研究生課程的授課方式也帶來很大的變革性影響，經(jīng)過一個學(xué)期的教學(xué)嘗試，大部分研究生課程的教學(xué)都可以在線上進(jìn)行，這也帶來了新的教學(xué)模式。2017年5月21日在清華大學(xué)主辦的首屆全國工程專業(yè)學(xué)位研究生教育混合式教學(xué)研討論壇上包括于歆杰教授介紹的雨課堂等各種教學(xué)方法和培養(yǎng)方式，在此契機(jī)下得到了很好地應(yīng)用和創(chuàng)新。同時，也促使各位授課老師更新課程教學(xué)內(nèi)容，反映工程科技成果;改進(jìn)教學(xué)方式手段，積極推進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新;加強(qiáng)在線課程建設(shè)，豐富優(yōu)質(zhì)資源共享。我?？刂瓶茖W(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生課程在疫情期間的所有課程都實現(xiàn)了線上教學(xué)。

三、結(jié)束語

研究生的課程體系建設(shè)是在培養(yǎng)方案執(zhí)行過程中不斷調(diào)整的教育活動。每次制定了培養(yǎng)方案后，在經(jīng)過兩屆的研究生培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)問題，以及跟隨新的學(xué)科前沿發(fā)展，有必要對課程體系進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。課程體系的基本架構(gòu)建設(shè)完成后，重點是內(nèi)涵建設(shè)，課程內(nèi)容建設(shè)以及疫情防控體系下的課程開放性建設(shè)是當(dāng)前考慮的重點和難點。學(xué)校層面也應(yīng)制定相關(guān)的管理制度和評價體系才能確保課程體系的正常有效運(yùn)行，最終目的是培養(yǎng)方案的有效達(dá)成。

參考文獻(xiàn)：

[1]王飛躍，劉德榮，陸浩，等.控制科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[A].2012-2013控制科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展報告[C].中國自動化學(xué)會，2014：47.

[2]韓麗麗，修春波，佟曉宇.控制科學(xué)與工程學(xué)術(shù)型碩士研究生課程監(jiān)督與評價機(jī)制的探索[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（87）：31-33.

[3]王飛躍.平行控制與數(shù)字孿生：經(jīng)典控制理論的回顧與重鑄[J].智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2020，2（3）：293-300.

[4]教育部.教育部關(guān)于改進(jìn)和加強(qiáng)研究生課程和建設(shè)的意見[Z].2014-12-05.

[5]姚金雨.論研究生課程體系的科學(xué)構(gòu)建[J].湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報（人文社會科學(xué)版），2017，14（9）：128-130.

[6]汪霞，卞清，孫俊華.論學(xué)術(shù)學(xué)位研究生課程體系建設(shè)[J].學(xué)位與研究生教育，2015（10）：30-34.

[7]趙心恬，汪梅.依托優(yōu)勢學(xué)科先導(dǎo)性構(gòu)建研究生創(chuàng)新型培養(yǎng)體系——以西安科技大學(xué)控制科學(xué)與工程為例[J].高教學(xué)刊，2016（14）：6-7+10.