多元化研究生课程体系的构建与改革研究

王后能 李自成 田斌

摘  要：在网络和人工智能大环境下，针对控制科学与工程专业硕士研究生多元化的就业方向，对控制科学与工程学科课程体系结构进行研究。课程体系是实现人才培养的最主要途径和最重要的基础，是实现人才培养方案的依托。在分析了研究生课程体系和培养方案之间的关系基础上，面对社会需求的多样性，给出了控制科学与工程学术型硕士研究生课程体系的构建建议以及专业课程的教学建议，为相关的教师和研究生教学管理工作者提供参考。

关键词：控制科学与工程;课程体系;多元化

中圖分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：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

自动化服务于人，将人从单调而繁重的重复性工作中解放出来，进而更多地投入到创造性工作中，极大地拓展了人类认识和改造世界的能力[1-2]。当今世界，以自动控制和信息处理为核心的自动化技术也已经成为推动生产力发展、改善人类生活以及促进社会前进的原动力之一，从航空航天到大规模的工业生产，从医疗仪器到智能家居，自动化程度已经成为国家发展水平和现代化程度的重要指标。

近年来，随着网络和数据技术的发展，自动化领域出现了新的发展方向和分支。网络化和人工智能的普及与深入，推动了智能产业的兴起，导致了工程系统社会化、社会系统工程化、简单系统复杂化的新趋势[3]。相应的，研究生教育也得到了很好发展。针对新的研究方向和分支，研究生的课程教学方面迫切需要开设新的相关课程，紧跟自动控制的研究前沿，为本学科的研究生在选题过程中更贴近学科研究前沿打下良好的专业基础。

2014年12月，教育部颁布《教育部关于改进和加强研究生课程建设的意见》，决定加强研究生课程建设，推动研究生培养单位将课程建设落到实处，为全面提高研究生培养质量奠定良好基础[4]。2019年3月，教育部发布教研厅[2019]1号文件《教育部办公厅关于进一步规范和加强研究生培养管理的通知》明确要求，要坚持“服务需求，提高质量”的研究生教育发展主线，优化和完善方案设置。构建多元化的研究生课程体系势在必行。

课程体系是实现人才培养的最主要途径和最重要的基础，是实现人才培养方案的依托。依托相关学科知识和实践环节，按一定比例和逻辑关系选择并加以组织的课程结构[5]。每个专业的课程体系一般由若干门课程组成，其必须服从人才的专业培养目标的需要，课程之间应有目标的相容性、时序的逻辑性和结构的完备性，从而形成一个完整的课程体系。

一、控制科学与工程学科特点

控制科学与工程是研究系统与控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。从控制理论的角度来看，公认的以1948年N.Wiener发表的《控制论》作为标志，而控制学科实质上是工程学科，其理论产生于工程实践和科学实验，反过来控制理论又应用于实际的工程，其理论和实践的发展历程是螺旋式上升结构，相互促进、相互发展。纵观历史发展进程来看，控制科学与工程学科在理论研究与工程实践相结合、军民结合和多学科交叉融合等方面具有较为明显的特色和优势。

网络的出现赋予了控制学科新的内涵，增加了学科涉及范围的不确定性、多样性和复杂性，既是机遇也是挑战。目前，控制科学与工程一级学科下设有但不限于以下七个二级学科：控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、系统工程、模式识别与智能系统、导航制导与控制、生物信息学、建模仿真理论与技术。

随着学科评估的开展，评价人才培养质量是关键。如何建立适应多样化人才需求的研究生培养机制，构建与人才培养相匹配的培养模式，是深化研究生教育改革，使之更好地为社会政治、经济发展服务的重要课题。因此，有必要也迫切需要针对学科发展的前沿，针对硕士研究生毕业后的多元化就业方向对课程体系进行分析和改革。从调研情况来看，一般从研究生的就业方向、区域经济的发展需求和学校学科发展的需要三个方面来确定培养目标。

从就业方向而言，根据问卷调查的结果，部属高校和省属高校的硕士研究生就业的主体方向是不一样的。尽管控制科学与工程专业都是属于学术型硕士研究生，但是部属高校主要作为博士后备人才进行甄选的，很多部属高校的学术型硕士研究生在读研期间表现优秀的可以随时转为博士研究生继续深造。相对而言，省属高校的学术型硕士研究生继续深造的比例不高。所以部属高校的课程体系中的专业理论课程设置比例稍微高一些;而省属高校的硕士毕业生从事的就业岗位以高级应用型为主，所以从课程体系上应多开设實践性课程，培养和锻炼学生的动手能力。

从区域经济的发展需求来看，随着人工智能技术的广泛应用，控制科学与工程学科对区域经济的发展和国家安全发挥着重大的作用。控制科学与工程一级学科对应的本科自动化专业历来被称为万金油专业，可以服务领域涵盖互联网、人工智能、IT、智能制造等，已普遍应用在工业、农业、交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域。从应用领域和一级学科下设的二级学科来看，控制科学与工程学科既包括自然科学研究方向，也包括社会科学的研究方向，不管其与哪个领域的结合形成交叉学科研究方向，都能提升该领域的技术水平、管理和决策层次。

武汉工程大学电气信息学院1995年开始招收硕士研究生，2003年获检测技术与自动化装置硕士授予权，2006年获模式识别与智能系统硕士授予权，2011年获批控制科学与工程一级学科硕士点。早期只有检测技术与自动化装置的二级学科硕士点的时候，主要开设的研究生课程以检测类课程为主。随着一级学科授权点的获批，课程体系也在多次培养方案的修订过程中逐步调整，要囊括控制科学与工程一级学科下的几个主要研究方向的课程。同时，武汉工程大学前身是武汉化工学院，课程设置和研究方向上体现化工特色。电气信息学院的控制学科经过40多年的发展，在化工过程自动化和导航制导方面形成了特色和优势。

二、多元化研究生课程体系的构建

（一）研究生课程体系目标

课程体系是研究生培养的主要载体，直接关系到研究生知识结构的构建、创新能力的塑造和综合素质的提高，在研究生培养环节中具有不可替代的关键作用[6]。所以课程设置是每次研究生培养方案中的重要组成部分。研究生课程体系指高校或科研机构为实现研究生培养目标，按照同一专业不同课程门类的顺序来排列教育内容及其进程的总和。一般硕士研究生课程体系分为公共学位课、专业学位课、选修课和必修环节四个部分。其中必修环节包括参加学术活动次数、社会实践、中期考核和学位论文。

我校在2020级硕士研究生培养方案修订中就明确修订原则：应加强通识教育，按一级学科或专业类别统一修订培养方案，提倡多学科的交叉和渗透，注重研究生科研创新能力、实践动手能力的培养。培养方案的修订要充分听取用人单位、教师、研究生等的意见和建议，以调查研究的结果来反推研究生课程体系的设置。课程体系要紧密围绕人才培养目标，坚持顶层设计、学科交叉，系统规划，体现科学性、完整性、前沿性、层次性。

（二）控制科学与工程学科课程体系的构建

通过调研国内已经开设控制科学与工程一级学科硕士学位点的高校，硕士研究生的毕业学分一般要求35个左右。课程教学一般要求在28个学分左右，其他的7个学分是必修环节的学分，必修环节包括文献综述、开题报告、学术活动、实践活动和中期考核。其中，三类课程的主要课程如表1所示。

其中，公共学位课部分的数学类课程，有的学校是直接开设高等工程数学课涵盖矩阵论、数值分析和数理统计三门课程，当然也可以根据需要拆分为三门课程分别开设，方便不同就业方向和不同研究方向的硕士研究生灵活选择。研究方向中偏控制理论方向的院校课程体系的专业学位课中还增加有泛函分析和随机过程两门课，有的高校还增开了控制理论中的数学这门课程，如中国科学技术大学2011级的培养方案中就开设有信息科学的数学理论。专业学位课部分是控制科学与工程一级学科下的几个二级学科研究方向的核心专业基础课。而专业选修课部分主要根据各个高校自己的研究方向和学科发展特色来确定。针对我们学校的化工特色，我校控制科学与工程专业开设有化工过程建模与仿真和化工过程控制与优化两门课程。

结合我校电气信息学院的特点，电气信息学院目前设置有6个本科专业，跨控制科学与工程、信息与通信工程、仪器科学与技术和电气工程四个一级学科专业。学院目前设有控制科学与工程和信息与通信工程的一级学科硕士点。同时，计算机科学与工程学院（人工智能学院）是控制科学与工程专业的共建学院。结合控制学科的多学科交叉的特点，根据自动控制系统包含的几个基本环节，广义上的控制系统也可以看做是一个通信系统。这样，就可以把计算机、信息与通信工程、仪器仪表工程和电气工程等学科方向和控制科学与工程进行很好的交叉融合。所以学生在选修跨一级学科课程方面有很多便利和可选性。针对控制科学与工程是交叉学科的特点，开设课程以控制类课程为主，含最优控制、自适应控制、鲁棒控制、预测控制、模糊控制、非线性控制系统、化工过程控制与优化、现代电机控制技术、先进运动控制技术等。学科交叉的方向类课程如表2所示。

总体而言，课程体系中罗列的课程不能因人设课、而应该是确实从研究生、区域经济和学校学科发展三方面需求出发充分调研论证下有必要开设的课程。特别需要提出的是，前沿方向类的课程，可以以讲座的形式开设，即一门课程，由多名教师主讲。同一个项目组的老师申报立项一门课程，每位老师结合自己的研究成果来授课，将最新的研究成果引入课堂，直接带领学生触及国内外课题的最新进展。中国科学技术大学2011级培养方案中就把控制科学与工程专题作为所有研究生的必修课程来开设，一共40个课时，最终以读书报告的形式完成。

（三）控制科学与工程学科专业课程教学建议

研究生阶段和本科生阶段的课程学习方式是不一样的，要引导学生自学为主，不能采取满堂讲的方式。硕士研究生至少要学会自己主动解决问题，导师指出方向后，应该能主动搜索文献，了解课题的国内外研究现状。专业方向课程的教学以启发式和任务式为主，在理论学习的基础上，多增加案例分析来引导研究生发现问题，利用专业基础知识和专业知识解决问题，培养研究生工程分析和设计能力。

为了调动研究生的学习积极性主动性，鼓励学生主动参与到教学中来，促进教学效果提高，采取研究性教学。每位研究生在课程的教学过程中，要积极主动地发问，选取自己感兴趣的课程内容，查阅文献，结合自己的研究方向，选取课程的相关模块来进行选题式报告。这样既完成了专业理论知识的学习，也能够有效地将专业理论知识应用到专业领域中。真正实现理论与实践的融合和螺旋式提升，最终，在实现研究生自己的培养方案目标的同时，也印证和反馈式地给出了培养方案修订的思路，形成教学相长的良性循环。通过研究生的系列学科竞赛来带动研究生的动手实践能力[7]，对于控制科学与工程专业的硕士研究生可以参加中国研究生电子设计大赛、“西门子杯”中国智能制造挑战赛、“台达杯”高校自动化设计大赛、“AB杯”全国大学生自动化系统应用大赛、中国研究生未来飞行器创新大赛、全国大学生物联网设计竞赛、中国工程机器人大赛暨国际公开赛等系列赛项。通过各种赛项的促进，可以很好地培养研究生的创新思维和创新实践能力。我校的控制科学与工程专业硕士研究生近五年参加了“西门子杯”中国智能制造挑戰赛，获得全国总决赛特等奖1项，二等奖6项，获得这些竞赛奖项的研究生都找到了较好的就业单位。

对于选课人数比较多的比较成熟的课程可以尝试双语教学。研究生院限定了必修国际学术交流英语课程和综合英语课程，在此基础上开设两门全英文授课的双语教学课程，可以促进学生加强英语专业词汇的积累，为研究生阅读外文文献打下基础。华中科技大学的控制科学与工程专业的很多课程都是以国际一流课程的标准来要求的，全英文方式授课，有控制工程数学、人工智能、线性系统理论、模式识别理论、最优控制、网络控制系统及其应用等。大连理工大学控制科学与工程专业2016版的培养方案中规定智能控制系统和非线性控制系统为双语教学课程。西安交通大学控制科学与工程2017级培养方案中的现代测控技术与系统是全英文课程。

另外，新冠肺炎疫情的影响给研究生课程的授课方式也带来很大的变革性影响，经过一个学期的教学尝试，大部分研究生课程的教学都可以在线上进行，这也带来了新的教学模式。2017年5月21日在清华大学主办的首届全国工程专业学位研究生教育混合式教学研讨论坛上包括于歆杰教授介绍的雨课堂等各种教学方法和培养方式，在此契机下得到了很好地应用和创新。同时，也促使各位授课老师更新课程教学内容，反映工程科技成果;改进教学方式手段，积极推进教学创新;加强在线课程建设，丰富优质资源共享。我校控制科学与工程专业的硕士研究生课程在疫情期间的所有课程都实现了线上教学。

三、结束语

研究生的课程体系建设是在培养方案执行过程中不断调整的教育活动。每次制定了培养方案后，在经过两届的研究生培养过程中发现问题，以及跟随新的学科前沿发展，有必要对课程体系进行适当调整。课程体系的基本架构建设完成后，重点是内涵建设，课程内容建设以及疫情防控体系下的课程开放性建设是当前考虑的重点和难点。学校层面也应制定相关的管理制度和评价体系才能确保课程体系的正常有效运行，最终目的是培养方案的有效达成。

参考文献：

[1]王飞跃，刘德荣，陆浩，等.控制科学与工程学科发展现状与趋势[A].2012-2013控制科学与工程学科发展报告[C].中国自动化学会，2014：47.

[2]韩丽丽，修春波，佟晓宇.控制科学与工程学术型硕士研究生课程监督与评价机制的探索[J].教育现代化，2019，6（87）：31-33.

[3]王飞跃.平行控制与数字孪生：经典控制理论的回顾与重铸[J].智能科学与技术学报，2020，2（3）：293-300.

[4]教育部.教育部关于改进和加强研究生课程和建设的意见[Z].2014-12-05.

[5]姚金雨.论研究生课程体系的科学构建[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2017，14（9）：128-130.

[6]汪霞，卞清，孙俊华.论学术学位研究生课程体系建设[J].学位与研究生教育，2015（10）：30-34.

[7]赵心恬，汪梅.依托优势学科先导性构建研究生创新型培养体系——以西安科技大学控制科学与工程为例[J].高教学刊，2016（14）：6-7+10.