新时代背景下工科研究生专业课的教学改革与实践

李广强

摘要：研究生教育是培养高技能创新创造人才的主战场。专业课教学是研究生教育的关键组成部分，对学生专业素质乃至其整体水平的培养有着非常重要的影响。为提高教学质量，满足新时代的要求，基于当前研究生专业课教学存在的若干问题，以大连海事大学《现代优化技术及应用》课程为背景，提出以下相关教学改革思路及途径：首先是推进课堂教学转变为具有“师生双主体”特色的混合课堂，注重学生研究型学习能力的培养;其次，基于承担的科研课题，结合学校的学科特色，开展科研实践导向的教学方法;最后，给出多元化课程考核与闭环课程质量控制体系。经过近年的教学实践与检验，可知教改后该课程的整体教学质量令人满意，取得了一定的成效，可激发学生学习能力和研究精神的培养。有关措施适于新时代背景下的研究生专业课教学，对其他相关课程教学也具有启发和借鉴意义。

关键词：研究生教育教学改革专业课工科新时代

中图分类号：G642文献标识码：A        文章編号：1672-3791（2022）01（a）-0000-00

Teaching Reform and Practice of Specialized Courses for Engineering Postgraduates in the New Era

LI Guangqiang

（School of Marine Electrical Engineering， Dalian Maritime University， Dalian， Liaoning Province， 116026 China）

Abstract： Postgraduate educationis the main battlefield forcultivating highly-skilled innovative and creative talents. Specialized course teaching is a key component of graduate education， and it plays a very important role in cultivating professionalism and even overall level of postgraduates. According to the several problems in current teaching practice of specialized courses for postgraduates， in order to improve the teaching quality to meet the requirements in the new era， related idea and approaches for teaching reform are proposed based on the specialized course， Modern Optimization Technology and Its Application， at Dalian Maritime University （DMU）. First of all， the transformation of classroom teaching is advanced to mixed classroom with the characteristicof doublesubjects of instructors and students， featuring emphasis oncultivation of research-oriented learning ability for graduates. In addition， based on undertaken scientific research projects and combined with the characteristics of disciplines at DMU， the research practice oriented teaching method is carried out. And finally， the diversified course assessments and closed-loop quality control system are presented. Through teaching practice and evaluation for recent years， it is shown that the total teaching quality of the course is satisfactory and certain results are achieved， after the teaching reform is implemented. And the cultivation of study ability as well as research spirit of postgraduates is inspired. Relevant measures and approaches are suitable for teaching practice of graduate specialized courses in the new era. They are also expected to provide inspiration and reference for other related course teaching.

Key Words： Postgraduate education; Teaching reform; Specialized courses; Engineering; New Era

随着我国经济和社会的快速发展，对高质量创新创造型人才的需求量也日益提高。这同时意味着对研究生教育的发展提出了更高的要求。习近平总书记对我国研究生教育工作做出了重要指示，他指出“中国特色社会主义进入新时代”[1]“要高度重视研究生教育，推动研究生教育适应党和国家事业发展需要”“加快培养国家急需的高层次人才，为坚持和发展中国特色社会主义、实现中华民族伟大复兴的中国梦做出贡献”[2]。研究生教育直接担负着高层次人才培养的前沿目标。如何保质保量地培育新时代适应我国经济社会需求的创新型人才，已然成为当下研究生教育迫在眉睫的任务[3]。

当前，我国已经成为高校在校生人数居世界首位的高等教育大国，但近年来逐渐扩大的研究生规模与新时代对高层次人才需求之间的矛盾也更加突出[4]。新时代使命需要研究生教育质量的全面提升，特别注重研究生创新、学习和实践能力的培养。这需要在学位论文、实验实践和课程教育等多环节共同的协作培养。课程教育是研究生教育的基础，特别是相关专业课程，对研究生的专业素養乃至其整体培养质量，有着至为重要的影响。探索与新时代创新型高层次人才需求相适应的研究生专业课教学模式，具有相当的现实意义和应用价值。

1 当前研究生专业课教学存在的相关问题

对比当前研究生专业课教学与新时代发展的要求，两者之间存在着不同层次与方面的诸多矛盾与问题，以下仅阐述教学实践中常见的几个。

1.1传统课堂存在的“满堂灌”现状

随着相关领域科技的迅猛发展，研究生培养方案内体现新技术和新方法的专业课日益涌现，诸如本人所在的控制学科，近年来针对硕士研究生就增列了机器学习、大数据等有关课程。与此同时，很多专业课的学时数也进行了削减，这就意味着许多课程要在一节时间内讲授更多的内容。很多老师为了提高授课效率，采取了传统课堂常用的“满堂灌”授课方式。但其弊端显而易见，教师在课堂上是绝对的“主角”，老师讲学生听，满堂去喂给和灌输专业知识，虽然可保证教学进度，但形式单一枯燥，学生能在课堂上学多少是“未知数”，难以调动学生的积极性和主动性，且易使学生缺乏学科知识的广度，也不利于培养其批判性的专业思维能力，以及学习和实践的主动性。而研究生专业课程教育恰恰要培养学生本专业的创造性思维，积极地学习和深入的实践能力。这就需要我们摒弃过去传统的灌输式教育，真正把学生请进来，将课堂转变为启发式的讲授，批判式的研讨，以及师生间、学生相互间交流与提高的平台。

1.2课程理论知识与科研实践相结合不理想

工科研究生专业课普遍都有其深刻的工程背景与较强的应用价值，但同时课程的理论性较强，且课堂学时所限，往往偏于理论知识的讲授，使得学生往往缺乏理论与科研实践的联系，这不利于深层次和系统地对相关理论与专业知识的理解与掌握，更不利于研究生科研实践能力的培养。过去专业课提及理论联系实际，往往仅是增加习题课和实验教学，但这对于工科研究生来说是不够的。要着眼于工科研究生是科研实践的主力军和最活跃的群体，着眼于其未来从事专门领域的科学研究和挑战性技术工作的事实，必须在更深层次去改善这方面的教学内容，才能学以致用，夯实学生研究型学习能力的培养，提高其从事科研实践的能力。

1.3课程考核方式简单化及评价标准不科学

以往对于研究生专业课的考核与成绩评定，多是撰写课程结业论文，或者是期末试卷考试，平时成绩的评定也基本是根据课后作业及课堂提问等，较为简单化，评价标准也不系统科学。而教学方式的多样化改革，必然导致课程考核与评价方式的多样化。采用多元化考核评价模式，可使得研究生更加积极而充分地参与各个教学环节，摒弃“一考定终身”，尽可能系统地、客观地、公正地给出该生此门课程的成绩评价，并可更多地关注其研究型学习，创新意识和团队合作精神等多种品质的培养。由此，多元化、系统化的课程考核方式，值得进一步地探索与实践。

2 新时代背景下研究生专业课教学改革途径

面向新时代的研究生专业课教学改革，重要的是教学方式、理念的改革，重在研究生学习能力、创新能力和实践能力的培养，把课堂讲授和讨论、学生课下查阅资料和自学、专业知识和科研实践有机地结合在一起。针对上节给出的若干问题，基于笔者为大连海事大学控制科学与工程学科硕士研究生讲授专业课《现代优化技术及应用》的教学实践，提出如下教学改革思想及路径。

2.1 具有“师生双主体”特色的混合课堂模式

为适应新时代背景下对于研究生教育的创新性和学习能力培养的要求，摒弃“满堂灌”的弊端，应以学生主动性学习，带动课堂教学由教师“独角戏”向“师生双主体”的突破，将“指导学习”与“自主学习”相结合，构建新型的教师与学生的关系[5]，形成新的课堂教学模式，以有效培养学生独立学习及团队合作学习的能力。

鉴于研究生已有一定的专业理论基础，并且教授的《现代优化技术及应用》课程，其主要内容，既有同类算法的共性又有个体算法的差异，因此特别适合学生分组学习与讨论，让其在自我学习、团队协作学习，以及师生间相互讨论学习中主动地掌握课程知识，融会贯通，从而真正把课堂主角变为教师和学生的“共同体”。

具体而言，采用此种新型混合课堂的教学模式[6]，对于入门知识和某些有难度的部分，即最优化的数学基础和各类最基本算法等内容，主要仍以传统课堂的教师讲授为主，以夯实课程基础。当学生具备了基本优化理论，掌握了最基本的算法思想与实现之后，在同类其他优化算法及工程应用部分采用“双主体”的现代课堂教学模式。教师先抛砖引玉，给定提示要点和参考资料，然后学生自愿组建学习小组，要求学生结合给定资料，广泛查阅文献，开展自我及小组合作学习，利用课外时间，通过集中面对面讨论，或各种网络群和会议平台进行交流，并制作相关内容PPT，在课堂上演示汇报这些算法的原理、实现技术和典型工程应用等内容。汇报结束后开展学生间及师生间的讨论，教师把握全局，做方向性指导，并回答学生无法自己解决的问题。最后，采取“同行评议”策略，让学生对每个学习小组，以及各小组对组内各位同学的表现给予评价和打分。以此来各取所长，优势互补，充分发挥传统课堂与现代课堂相结合的混合教学模式的优越性，体现“师生双主体”特色，既保障了坚固课程基础知识，又可调动学生的积极性，培养其研究型学习，以及自主和团队协作学习的能力。

2.2基于科研實践导向的教学方法

针对研究生身处科研前线的实质，为强化专业课的理论知识与相关科学研究的联系，以此为导向，尝试将专业课教学与科研实践结合起来。笔者多年来一直从事智能系统与优化，自动化码头等领域的研究。结合该研究方向和承担的国家自然科学基金、交通部应用基础研究项目等科研工作，开展基于“导—学—研—做”的，面向科研实践导向的教学方法。强化算法在船舶与港口等学科特色领域的复杂工程问题中的应用，以提高研究生的学术兴趣和在课堂教学及科研实践中的参与度，同时也便于学生从科学研究的角度加深对专业课理论知识的进一步理解和掌握。

《现代优化技术及应用》课程在理论上探讨各种经典的数学规划法和群智能优化算法的原理即实现，实践上有着众多工程领域的应用。由此，基于笔者学校和学科的港航特色，结合笔者的科研实践，构建了实际工程优化问题的设计资料库，包含自动化集装箱码头综合调度与优化，机器人运动控制与路径规划等若干主题。组织学生选择自己感兴趣的主题，并在其中选取工程实际问题，自主查阅资料，运用课堂所学的优化理论，讨论相关算法在这些工程实践问题中的应用，建立问题的数学模型，选择适合的算法，进行编码和算子的设计，然后利用各种软件平台，对设计资料库中的这些实际问题进行程序设计与优化仿真，处理结果数据，并据此完成和提交软件程序设计报告，记为该生课程考核的一部分。进一步地鼓励研究生在设计报告的基础上，深入研究和充实提高，资助其发表学术论文及申请专利。

以上这些，不但有助于学生把抽象的“飘在空中的理论和算法”“落地”在工程实处，而且进一步地提高了学生掌握科研方法，撰写科技报告，学术论文及专利的能力。把学生从课堂引入科研实践第一线，激发学生自主学习和科学研究的兴趣，强化其创造精神与科研实践能力的培养。反过来，也有助于教师的教学和科研工作统筹平衡，相互促进与提高。

2.3 多元化课程考核方式及闭环质量控制系统

前述混合课堂模式和科研实践导向教学方法的具体效果，需要有客观公正的多元化课程考核方式和科学的评价体系来进行检验，尽量让学生把“功夫”花在平时，不搞期末突击。这里，通过文献阅读与综述的质量（约占总成绩30%），课堂算法PPT汇报与讨论（约占总成绩30%），基于求解资料库中实际工程问题的软件系统及程序设计报告（约占总成绩40%）这3个方面，来综合评价学生的学习成绩，杜绝死记硬背，鼓励自由探索，提倡运用所掌握的专业理论知识，分析和解决实际的工程优化问题。

具体而言，文献阅读与综述部分，在课程开始时给定若干题目，学生自主选择，并在课程结束后提交，其质量主要从文献阅读的广度和深度、总结及创新性、内容逻辑性、写作态度与格式等方面，按照给定评分标准进行评定;课堂PPT汇报与讨论的效果采用德尔菲法（Delphi Method）[7]，形成教师评价（权重50%）、学生自评（权重20%）与同学互评（权重30%）相结合的方式进行评价;软件系统与程序设计报告不限实现语言及平台，主要从系统构架、数据结构、可读性和操作性、计算效率及计算结果正确性、报告撰写的逻辑性及规范性等方面给予评分，进行综合评价。

由此，多元化给定学生的课程成绩。同时，在每次课程结束后，通过直接在网络群或Email等平台上推送问卷的方式进行课程满意度调查，并邀请学生进行课程谈（也可利用网络会议形式），上述问卷调查和回访结果，连同学生课程成绩，一起构成反馈信息，交由任课教师计算与统计，完成该次教学的分析与总结报告，形成资料文档，并与期望的课程教学质量目标对比，从而构成负反馈的闭环教学质量控制系统，可历年追溯，可反馈修正提高，促使整体教学质量不断改进（见图1）。

3相关结果

基于上述教改思想和途径，对《现代优化技术及应用》课程的教学大纲进行了修订，明确了期望的课程教学目标，完善了课程多元化考核方式及评价体系的具体内容和标准。近3年来的教改实践中，共有30位控制学科的硕士研究生选修了该课程。其中，成绩优秀（90分及以上）的9人，占30%，良好（80-90分）18人，占60%，中等（70-80分）3人，占10%，没有及格及以下的，整体成绩较好。其次，通过近3年的问卷调查可知，学生对该课程“非常满意”和“满意”的比例分别为80.5%，81.8%和88.9%，有逐年提高的趋势，其余选择为“比较满意”，没有选择“不满意”的学生。具有代表意义的1名学生，基于其求解资料库中实例的研究和程序设计报告，进一步深入探索，发表学术论文3篇，均被EI数据库检索，并在此基础上完成了硕士学位论文“基于改进果蝇优化算法的机器人路径规划问题研究”，获得2018年度硕士研究生国家奖学金。此外，通过该校研究生院组织专家组现场听课和课后检查文献综述及程序设计报告等文档，学院教师同行评议，以及选课学生评教等方式，最终评定该课程的教学获得2020年度大连海事大学研究生优质教学奖。上述期末成绩分布，调查问卷结果和获奖情况，说明此次教学改革在实践中取得了一定的效果。

4 结语

在我国的社会和经济发展进入新时代，对研究生教育提出更高要求的背景下，针对工科研究生专业课教学存在的若干问题，提出了相应的教学改革措施和途径，主要有体现“师生双主体”特色的混合课堂教学、基于科研实践导向的教学方法，以及多元化课程考核方式及闭环教学质量控制系统的建立等。近年来的教改实践和成果表明，相关措施可激发学生的兴趣和创造力，使课堂理论知识面向科研实践，增强研究生自主性学习、研究性学习与合作学习的能力，有利于新时代所需复合型高素质人才的培养。所给的教改途径和方法也可推广应用于工程其他学科有关课程的教学之中，并对新时代以“创新和实践”为特征的研究生教学方法改革，提供一些探索和尝试。

参考文献

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[3] 卫灵，张桐珲.固本培元，推进研究生教育高质量发展[J].思想教育研究， 2021（1）： 147-150.

[4] 王战军，于妍，王晴.中国研究生教育发展：历史经验与战略选择[J].研究生教育研究， 2020（1）： 1-7.

[5] 张菲菲，邹光平.“权利”视域下传统高校课堂师生关系的破解与重构[J].黑龙江高教研究， 2020（3）： 152-155.

[6] 邢丽丽.基于精准教学的混合式教学模式构建与实证研究[J].中国电化教育，2020（9）： 135-141.

[7] Kim R.Fowler，Stephen A.Dyer. Crowdsourcing versus Delphi method[J].IEEE Systems Journal， 2019，13（4）： 4093-4100.