多學(xué)科融合視域下研究生課程教學(xué)改革與實(shí)踐

楊煒偉　吳丹　楊文東　吳恒　管新榮

[摘 要]通信類(lèi)研究生的專(zhuān)業(yè)課程大多具有多學(xué)科融合的特征，教育教學(xué)模式需要體現(xiàn)多學(xué)科融合理念。鑒于此，文章在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，綜合考慮通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程的多學(xué)科知識(shí)交叉融合、科研實(shí)踐與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合等特征，通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法，構(gòu)建并實(shí)踐了一種多學(xué)科融合視域下通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)新模式，取得了良好的教學(xué)效果，為軍隊(duì)院校通信類(lèi)研究生的能力培養(yǎng)提供了一種可借鑒的方式。

[關(guān)鍵詞]多學(xué)科融合;專(zhuān)業(yè)課程教學(xué);教育教學(xué)模式

[中圖分類(lèi)號(hào)] G643 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2022）04-0205-03

研究生教育作為軍隊(duì)院校教育的最高層次，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)化、創(chuàng)新型人才的重任，是軍隊(duì)高層次人才培養(yǎng)的主陣地。然而，隨著軍校教育轉(zhuǎn)型、編制體制調(diào)整、研究生來(lái)源和培養(yǎng)目標(biāo)定位等諸多方面的改變，部分軍校在研究生教育教學(xué)中也暴露出一些不可忽視的問(wèn)題，如重學(xué)術(shù)輕技能、重理論輕實(shí)踐、重科研輕教學(xué)，以及對(duì)跨學(xué)科知識(shí)和能力的重視不夠等。這在一定程度上造成了部分研究生知識(shí)遷移能力弱、科研實(shí)踐能力不強(qiáng)、創(chuàng)新能力弱等一系列實(shí)際問(wèn)題，而這些問(wèn)題極易導(dǎo)致個(gè)人心態(tài)失衡、人才難以滿(mǎn)足單位用工需求的現(xiàn)象發(fā)生，造成部分研究生步入工作崗位后在部隊(duì)“干不好、用不了、走不了”的尷尬局面。其中原因具體分析如下：首先，軍校研究生畢業(yè)后工作內(nèi)容和就讀期間的研究方向不一定對(duì)口，如果不具備多學(xué)科融合構(gòu)建的知識(shí)體系，知識(shí)遷移能力弱，其將難以快速完成從研究方向?qū)I(yè)能力到工作崗位任職能力的遷移匹配，很難在單位踢好“頭三腳”。其次，部分研究生在學(xué)期間沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的科研素養(yǎng)培訓(xùn)，科研實(shí)踐能力不足，分析、思考和解決實(shí)際問(wèn)題的能力缺乏，工作后很難獲得單位和同事的認(rèn)同。再次，部分研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)較為單一，創(chuàng)新能力弱，在從事學(xué)科交叉領(lǐng)域工作時(shí)捉襟見(jiàn)肘，逐漸淪為平庸。

從通信類(lèi)研究生培養(yǎng)現(xiàn)狀來(lái)看，在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中多學(xué)科融合意識(shí)不足是造成這種不利局面的誘因之一。一方面，通信類(lèi)研究生課程知識(shí)體系構(gòu)建大多需要多學(xué)科交叉融合，常常涉及數(shù)學(xué)、信息工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)（如博弈理論）、計(jì)算機(jī)科學(xué)（如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）等多學(xué)科的知識(shí)，而傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)往往對(duì)多學(xué)科融合重視的力度不夠，學(xué)科壁壘明顯。例如，數(shù)學(xué)類(lèi)課程內(nèi)容只討論了數(shù)學(xué)方法，通信類(lèi)課程或重原理而脫離前沿發(fā)展，或重工程而欠缺數(shù)學(xué)的嚴(yán)密性。另一方面，在課程教學(xué)方法運(yùn)用上很少體現(xiàn)多學(xué)科融合理念，教學(xué)手段本科化，考核方式刻板僵化，既無(wú)法應(yīng)對(duì)軍校研究生來(lái)源廣泛、學(xué)科背景復(fù)雜多樣的現(xiàn)狀，也沒(méi)有達(dá)成引導(dǎo)學(xué)生在科研實(shí)踐中錘煉綜合能力的目標(biāo)。

因此，文章針對(duì)當(dāng)前軍校通信類(lèi)研究生知識(shí)遷移能力、科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)乏力的困境，從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論視角出發(fā)，綜合考慮通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程中多學(xué)科知識(shí)交叉融合、科研實(shí)踐與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的特征，以研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的無(wú)線通信中優(yōu)化理論與應(yīng)用、現(xiàn)代移動(dòng)通信、無(wú)線物理層安全專(zhuān)題等研究生專(zhuān)業(yè)課程為載體，通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法，構(gòu)建并實(shí)踐多學(xué)科融合視域下通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)新模式，促進(jìn)研究生知識(shí)遷移能力、科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效提升。

一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的多學(xué)科融合教育教學(xué)理念

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)建構(gòu)性、情境性和社會(huì)互動(dòng)性，主張教學(xué)應(yīng)為學(xué)生提供真實(shí)、復(fù)雜的問(wèn)題情境，開(kāi)展情境性教學(xué)和探究式學(xué)習(xí)，打破學(xué)科界限和基本結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉與綜合[1]。從構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論的視角來(lái)看，研究生專(zhuān)業(yè)課程不僅在教學(xué)內(nèi)容上大多具有多學(xué)科融合的特征，而且在教學(xué)手段運(yùn)用上需要強(qiáng)調(diào)多種教學(xué)方法的交叉互補(bǔ)，因此在教育教學(xué)模式上體現(xiàn)多學(xué)科融合理念勢(shì)在必行。

多學(xué)科融合視域下跨學(xué)科研究和教育模式改革興起于20世紀(jì)60年代，它強(qiáng)調(diào)多個(gè)學(xué)科間的交流互動(dòng)和整合滲透，提煉課程知識(shí)的研究問(wèn)題和研究方法，創(chuàng)新教學(xué)模式，這對(duì)于提高學(xué)生創(chuàng)新能力及解決復(fù)雜問(wèn)題的能力非常重要。麻省理工學(xué)院將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）進(jìn)行跨學(xué)科整合，形成獨(dú)特的STEM 跨學(xué)科研究生培養(yǎng)模式，成就了“世界理工大學(xué)之最”“全球高科技和高等研究的先驅(qū)領(lǐng)導(dǎo)大學(xué)”等美譽(yù)[2]。李強(qiáng)、季更生、屠潔等研究了地方工科高校多學(xué)科融合研究生培養(yǎng)模式[3]。伍馮潔、黃文愷提出了一種基于多個(gè)學(xué)科融合的跨學(xué)科創(chuàng)新工程實(shí)踐教學(xué)新方法[4]。黃旭、蔣云良、顧永跟結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)實(shí)際，從教學(xué)體系建設(shè)、教師教學(xué)能力建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面，系統(tǒng)地闡述了多學(xué)科融合教學(xué)的具體方法[5]。這些成果為通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革提供了有益的借鑒和參考。

二、多學(xué)科融合視域下專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

借鑒建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和多學(xué)科融合教學(xué)理論，考慮到軍校研究生在來(lái)源、學(xué)時(shí)、培養(yǎng)需求等方面的特殊性，以及在知識(shí)遷移能力、科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)從承擔(dān)的通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程改革建設(shè)入手，突出建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的多學(xué)科融合教育教學(xué)理念，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐。

（一）課程教學(xué)內(nèi)容改革

在構(gòu)建主義知識(shí)觀的指導(dǎo)下，秉承多學(xué)科融合、科研促教的理論，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容是多學(xué)科融合視域下專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革的基礎(chǔ)。其核心思路是，根據(jù)最新國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)態(tài)勢(shì)找準(zhǔn)課程定位，融合科技前沿和教學(xué)團(tuán)隊(duì)最新科研成果充實(shí)講授內(nèi)容，構(gòu)建“理論闡述精選精講、實(shí)例分析緊貼前沿”的教學(xué)內(nèi)容改革方法，體現(xiàn)系統(tǒng)性、實(shí)用性和新穎性的教學(xué)內(nèi)容架構(gòu)，并逐步形成相應(yīng)的教材體系。

以無(wú)線通信中優(yōu)化理論與應(yīng)用課程為例，該課程內(nèi)容涉及應(yīng)用數(shù)學(xué)、通信工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)（博弈理論）、計(jì)算機(jī)科學(xué)（機(jī)器學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）等多學(xué)科知識(shí)。在教學(xué)大綱設(shè)計(jì)及教學(xué)內(nèi)容選擇時(shí)，充分考慮了凸優(yōu)化理論、博弈理論、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等在無(wú)線通信中的應(yīng)用，將最前沿的優(yōu)化理論和方法納入課程教學(xué)中。一方面，緊跟技術(shù)前沿，通過(guò)文獻(xiàn)研讀和專(zhuān)題，及時(shí)把國(guó)內(nèi)外最新成果引入課堂，在保證課程內(nèi)容系統(tǒng)、完整的基礎(chǔ)上，突出研究生專(zhuān)業(yè)課程的前沿性和領(lǐng)先性。另一方面，以教學(xué)團(tuán)隊(duì)最新科研成果充實(shí)講授內(nèi)容，促使課程教學(xué)內(nèi)容能夠體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)科研情境和真實(shí)、復(fù)雜的問(wèn)題情境，具體做法如下。

1.雖然現(xiàn)有的研究生課程并不缺乏相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)理論課程，但其僅涉及一種或一類(lèi)優(yōu)化理論知識(shí)，且主要強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)學(xué)概念、原理的深入理解，不僅受眾面較窄，而且造成了工科研究生在其課題研究中的思維差距和運(yùn)用藩籬。為此，確立該課程的性質(zhì)和地位，通過(guò)理論闡述精選精講、范例分析緊貼實(shí)際，確保教學(xué)內(nèi)容在組織編排上的循序漸進(jìn)，從而引導(dǎo)研究生對(duì)無(wú)線通信的優(yōu)化方法及應(yīng)用形成全局性的把握和深層次的理解。從相關(guān)基礎(chǔ)理論介紹、重要算法設(shè)計(jì)與分析、實(shí)際案例講解與探討等角度依次展開(kāi)，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的原理講授、經(jīng)典問(wèn)題分析、熱點(diǎn)前沿專(zhuān)題討論、仿真再現(xiàn)等多樣靈活的授課方式，以期形成獨(dú)具特色的課程教學(xué)模式，促進(jìn)研究生求實(shí)創(chuàng)新精神的培養(yǎng)以及學(xué)習(xí)自主性和解決問(wèn)題能力的提高。

2.在借鑒國(guó)內(nèi)外信息與通信工程領(lǐng)域研究生課程教學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷改善和優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和系統(tǒng)性。同時(shí)，充分發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員在科研上的優(yōu)勢(shì)作用，時(shí)刻把握無(wú)線通信的熱點(diǎn)問(wèn)題和前沿應(yīng)用，兼顧理論性和新穎性，力求在不犧牲分析深度和數(shù)學(xué)嚴(yán)密性的前提下系統(tǒng)、完整地介紹常用的優(yōu)化理論和方法。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠建立相對(duì)完整的最優(yōu)化理論與方法的知識(shí)框架，把握移動(dòng)通信前沿?zé)狳c(diǎn)與最優(yōu)化應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)規(guī)律，掌握運(yùn)用優(yōu)化理論與方法對(duì)實(shí)際問(wèn)題建模和分析的基本方法和思路，從而為后續(xù)從事無(wú)線通信方面的工作奠定必要的理論基礎(chǔ)和技能。

3.及時(shí)凝練教學(xué)團(tuán)隊(duì)自身的科研成果，融入課堂教學(xué)。尤其注重以下幾個(gè)方面的改進(jìn)：一是從網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師的角度，闡述優(yōu)化方法論在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中的應(yīng)用及效果;二是專(zhuān)注于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與應(yīng)用，闡述提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的方法及實(shí)施中的諸多思考;三是拓展傳統(tǒng)優(yōu)化課程的教學(xué)范疇，對(duì)當(dāng)前的學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)進(jìn)行深入分析。

（二）課程教學(xué)方法改革

教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程多學(xué)科知識(shí)交叉融合、科研實(shí)踐與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的特征，以構(gòu)建主義教學(xué)觀為指導(dǎo)，深入實(shí)施科研問(wèn)題引導(dǎo)下的研討式教學(xué)，拓展合作學(xué)習(xí)模式下案例教學(xué)的寬度和廣度，強(qiáng)化課程教學(xué)和論文研究相結(jié)合，從多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建綜合課程考核方式，在現(xiàn)實(shí)科研情景和合作學(xué)習(xí)模式下實(shí)現(xiàn)研討式教學(xué)、案例式教學(xué)、自主學(xué)習(xí)等多種教學(xué)方法融合。以無(wú)線通信中優(yōu)化理論與應(yīng)用課程為例，具體做法如下。

1.強(qiáng)調(diào)實(shí)際科研問(wèn)題牽引下的研討式教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重講授法、討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、自主學(xué)習(xí)法等教學(xué)方法的相互融合與補(bǔ)充，在合作方式下的研討式教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的能力。具體包括：（1）尋求數(shù)學(xué)科學(xué)與無(wú)線通信技術(shù)兩者之間的契合點(diǎn)。一方面，對(duì)教材中涉及的理論與算法，根據(jù)其抽象與難易的程度進(jìn)行區(qū)別對(duì)待;另一方面，及時(shí)補(bǔ)充最優(yōu)化學(xué)科的最新進(jìn)展和無(wú)線通信領(lǐng)域的前沿應(yīng)用。（2）課題探討與課堂討論相結(jié)合，教員以專(zhuān)題的形式布置探究性的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)員查閱資料，通過(guò)單獨(dú)講解、集中討論等形式對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行完善。（3）激勵(lì)研究生的學(xué)習(xí)自主性，通過(guò)PPT匯報(bào)、仿真再現(xiàn)和報(bào)告撰寫(xiě)等形式，鍛煉其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等實(shí)際運(yùn)用能力。（4）充分采用更多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)等手段，實(shí)現(xiàn)授課方式靈活多樣，營(yíng)造輕松融洽的教學(xué)氛圍。

2.強(qiáng)調(diào)自主探索和合作學(xué)習(xí)結(jié)合的案例式教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以實(shí)際工程和科研案例為基礎(chǔ)，引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，在原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)上構(gòu)建出新的知識(shí)，強(qiáng)化研究生的科學(xué)思維和學(xué)習(xí)方法。在此過(guò)程中，教師實(shí)時(shí)傾聽(tīng)學(xué)生對(duì)優(yōu)化問(wèn)題的理解、對(duì)優(yōu)化方法的思考，以豐富的理論知識(shí)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生的自主探索和合作學(xué)習(xí)沿著正確的方向進(jìn)行。

3.強(qiáng)調(diào)考核方式的多元化，結(jié)合多個(gè)維度評(píng)價(jià)研究生的綜合能力。課程成績(jī)應(yīng)包括文獻(xiàn)閱讀、問(wèn)題研討、筆試考核、論文發(fā)表、工程實(shí)踐等，同時(shí)融入自我評(píng)價(jià)和同伴互評(píng)，力求能夠?qū)W(xué)生的新知識(shí)獲取能力、知識(shí)遷移能力、分析能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和合作能力等進(jìn)行全方位的綜合評(píng)價(jià)。課程考核體系除關(guān)注基礎(chǔ)原理、基礎(chǔ)算法和基本技能外，還要重點(diǎn)考查知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。

（三）教學(xué)實(shí)踐成效

近年來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)以所承擔(dān)的無(wú)線通信中優(yōu)化理論與應(yīng)用、現(xiàn)代移動(dòng)通信、無(wú)線物理層安全專(zhuān)題等研究生專(zhuān)業(yè)課程為載體，實(shí)踐建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的多學(xué)科融合教育教學(xué)理念。特別地，以多學(xué)科融合、科研促教思想為引領(lǐng)，扎實(shí)推進(jìn)“理論闡述精選精講和實(shí)例分析緊貼前沿”的教學(xué)內(nèi)容改革，課程內(nèi)容兼顧系統(tǒng)性和前沿性，突出專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和研究的適用性，形成了符合軍校通信類(lèi)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求的教學(xué)內(nèi)容架構(gòu)。在現(xiàn)實(shí)科研情景和合作學(xué)習(xí)模式下實(shí)現(xiàn)多種教學(xué)方法的融合增效，從多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建綜合課程考核方式，不斷突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)化學(xué)生的自我教育功能，這種方式普遍受到學(xué)生的好評(píng)。許多研究生以課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合最新的前沿動(dòng)態(tài)，凝練形成自己的研究方向，其學(xué)位論文開(kāi)題成功率達(dá)100%;部分研究生通過(guò)課題探討與課堂討論，找到了創(chuàng)新研究?jī)?nèi)容，并在高水平期刊上發(fā)表了10余篇論文。此外，一些研究生將課程所學(xué)應(yīng)用于全國(guó)研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等活動(dòng)中，多人次獲得全國(guó)獎(jiǎng)項(xiàng)。

三、小結(jié)

文章面向高素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)化、創(chuàng)新型軍事通信領(lǐng)域人才培養(yǎng)需求，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和多學(xué)科融合教學(xué)理論為基礎(chǔ)，著力解決當(dāng)前軍隊(duì)院校通信類(lèi)研究生能力培養(yǎng)方面的痛點(diǎn)問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面研究和實(shí)踐了一種多學(xué)科融合視域下通信類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的新模式，這種模式能夠有效提升研究生的知識(shí)遷移能力、科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，教學(xué)實(shí)踐成果豐碩。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：李香蓮]