基于知識(shí)深度融合的跨學(xué)科通識(shí)教育課程建設(shè)

摘要 為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，高等學(xué)校正著力培養(yǎng)復(fù)合型人才，對(duì)于多科型綜合性大學(xué)，具有跨學(xué)科領(lǐng)域特性的通識(shí)教育課程對(duì)本科教學(xué)計(jì)劃中的課程設(shè)置更具重要參考意義。本文以自修復(fù)控制為例，將其中的功能冗余技術(shù)、故障診斷技術(shù)、主動(dòng)容錯(cuò)/被動(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)等與生產(chǎn)管理、道路交通管理、演唱藝術(shù)等進(jìn)行知識(shí)深度融合研究，將自修復(fù)控制技術(shù)在控制學(xué)科及跨學(xué)科領(lǐng)域推廣，在國(guó)內(nèi)高校首次開(kāi)設(shè)《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程。

關(guān)鍵詞 知識(shí)融合 通識(shí)教育課程 自修復(fù)控制

中圖分類號(hào)：G423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Interdisciplinary General Education Curriculum

Based on Deep Integration of Knowledge

CHEN Fuyang

(College of Automation Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing， Jiangsu 210016)

AbstractIn order to meet market demand， higher education is to cultivate versatile talents， for the type of multidisciplinary comprehensive university， with interdisciplinary characteristics of general education courses for undergraduate teaching programs in the curriculum has more important reference value. This paper takes self-healing control as an example， have a deep integration of knowledge of feature redundancy， fault diagnosis， fault-tolerant active / passive fault tolerant control technology and production management， traffic management， concerts and arts， promote the self-healing control in the control subjects and cross-disciplinary fields， first introduced \"self-healing control and application \" general education courses in colleges and universities.

Key wordsknowledge integration; general education course; self-healing control

當(dāng)代社會(huì)歷史的客觀進(jìn)程、科學(xué)技術(shù)問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、社會(huì)發(fā)展問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題等所具有的高度綜合性質(zhì)，不僅要求自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和社會(huì)的各主要部門(mén)進(jìn)行多方面的廣泛合作，綜合運(yùn)用多學(xué)科、跨學(xué)科的知識(shí)和方法，而且要求把自然科學(xué)、技術(shù)和人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)結(jié)合成為一個(gè)創(chuàng)造性的綜合體。目前人類面臨的問(wèn)題的高度綜合性質(zhì)和跨學(xué)科性質(zhì)，決定了當(dāng)代自然科學(xué)和技術(shù)必須與人文社會(huì)科學(xué)等結(jié)合，這是當(dāng)今科學(xué)發(fā)展的新趨勢(shì)和新特點(diǎn)。

高等學(xué)校為了適應(yīng)目前市場(chǎng)需求，正著力培養(yǎng)復(fù)合型人才，尤其南京航空航天大學(xué)是一所以工科為基礎(chǔ)的多科型綜合性大學(xué)，具有跨學(xué)科領(lǐng)域特性的通識(shí)教育課程對(duì)本科教學(xué)計(jì)劃中的課程設(shè)置更具重要參考意義。

我校以自然科學(xué)類控制學(xué)科近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)自修復(fù)控制為基礎(chǔ)，在控制學(xué)科及跨學(xué)科領(lǐng)域推廣自修復(fù)控制技術(shù)，推動(dòng)自修復(fù)控制技術(shù)的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)高校首次開(kāi)設(shè)了《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程，進(jìn)而在國(guó)內(nèi)率先編輯出版《自修復(fù)控制與應(yīng)用》專著或教材，提高學(xué)校在該領(lǐng)域的知名度，在自修復(fù)控制的應(yīng)用與推廣方面處于領(lǐng)先地位。將通識(shí)教育課程《自修復(fù)控制與應(yīng)用》面向全校本科生開(kāi)課，使工科學(xué)生開(kāi)拓視野，在各個(gè)領(lǐng)域中充分運(yùn)用自修復(fù)控制技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)也可使其他學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)生充分運(yùn)用該通識(shí)教育課程知識(shí)解決各自研究領(lǐng)域中的疑難問(wèn)題。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

通識(shí)教育課程建設(shè)與實(shí)踐是和通識(shí)教育研究的發(fā)展分不開(kāi)的。通識(shí)教育研究發(fā)達(dá)的國(guó)家，在大學(xué)課程教育中通識(shí)教育課程的設(shè)置就相對(duì)較多，也比較合理。這些國(guó)家的大學(xué)課程中25%的課程屬于通識(shí)教育研究領(lǐng)域，而且這個(gè)比例越來(lái)越高，課程設(shè)置基本上遵循單一學(xué)科知識(shí)抓基礎(chǔ)理論，通識(shí)教育知識(shí)抓應(yīng)用的格局，即單一學(xué)科課程知識(shí)要“精”，通識(shí)教育課程知識(shí)要“廣”。

美國(guó)以其優(yōu)越的地理及歷史環(huán)境，從兩次世界大戰(zhàn)到今，科學(xué)一直處于世界領(lǐng)先地位，其通識(shí)教育研究領(lǐng)域也是處于先進(jìn)行列，代表著世界通識(shí)教育研究發(fā)展的趨勢(shì)。戰(zhàn)后的德國(guó)科技發(fā)展后來(lái)居上，其通識(shí)教育研究領(lǐng)域在世界范圍顯示出相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。戰(zhàn)后以科技立國(guó)的日本也顯示出經(jīng)濟(jì)大國(guó)在科研領(lǐng)域的巨大實(shí)力。英、法兩國(guó)分別代表著歐洲文化與科學(xué)的傳統(tǒng)與精華，在科研領(lǐng)域仍然保持穩(wěn)步前進(jìn)的姿態(tài)。

我國(guó)通識(shí)教育研究的特點(diǎn)，第一：是在中外文化碰撞的背景下孕育成長(zhǎng)起來(lái)的；第二：是在經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)換的條件下起步和發(fā)展起來(lái)的；第三：是在科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的進(jìn)程中興旺發(fā)達(dá)起來(lái)的；第四：在我國(guó)的通識(shí)教育研究活動(dòng)中，政府的作用占據(jù)主導(dǎo)地位；第五：我國(guó)通識(shí)教育的專題研究與交叉學(xué)科建設(shè)同步發(fā)展，通識(shí)教育研究與單一學(xué)科研究相輔相成。

由于種種原因，我國(guó)大部分大學(xué)的課程設(shè)置，通識(shí)教育課程比例較低，在教學(xué)計(jì)劃中有的甚至還達(dá)不到10%。而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)越來(lái)越需要復(fù)合型人才，需要大學(xué)培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生具有多學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)。目前，許多大學(xué)越來(lái)越重視通識(shí)教育課程的建設(shè)和實(shí)踐，正逐步將教學(xué)計(jì)劃中通識(shí)教育課程的比例加大。

我國(guó)許多大學(xué)的通識(shí)教育研究水平已經(jīng)接近和達(dá)到國(guó)際水平，但是通識(shí)教育課程設(shè)置離國(guó)際水平還相對(duì)較遠(yuǎn)。南京航空航天大學(xué)教務(wù)處逐年重視通識(shí)教育課程在本科教學(xué)課程表中的設(shè)置，2009年已立項(xiàng)進(jìn)行《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程的建設(shè)與實(shí)踐教改項(xiàng)目研究。

2 主要研究成果

本文主要對(duì)自修復(fù)控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用型研究，跟蹤國(guó)際上自修復(fù)控制技術(shù)的應(yīng)用研究；將自修復(fù)控制技術(shù)的應(yīng)用從自然科學(xué)領(lǐng)域移植到其他領(lǐng)域中。首先將自修復(fù)控制技術(shù)中功能冗余技術(shù)、故障診斷技術(shù)、主動(dòng)容錯(cuò)/被動(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)等應(yīng)用到生產(chǎn)管理控制、道路交通管理控制、演唱藝術(shù)等實(shí)踐中；其次將本課題最新研究出的自修復(fù)控制應(yīng)用成果有針對(duì)性地移植到非自然科學(xué)中去。將通識(shí)教育研究的成果進(jìn)行整理總結(jié)編寫(xiě)教材《自修復(fù)控制與應(yīng)用》；設(shè)計(jì)制作《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程網(wǎng)站；開(kāi)設(shè)全校公共選修課程《自修復(fù)控制與應(yīng)用》。

目前的生產(chǎn)管理、道路交通管理等社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域均采用傳統(tǒng)的、簡(jiǎn)單的反饋控制，本項(xiàng)目采用了適用范圍廣、控制效果好的自修復(fù)控制技術(shù)來(lái)豐富這些領(lǐng)域的控制技術(shù)研究，利用自然科學(xué)成果推動(dòng)社會(huì)科學(xué)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)諸如演唱藝術(shù)這些非自然科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展控制問(wèn)題研究。也拓展了自修復(fù)控制的應(yīng)用范圍，加強(qiáng)了通識(shí)教育研究的知識(shí)深度融合。

《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程的開(kāi)設(shè)不僅使工科專業(yè)學(xué)生開(kāi)拓視野，擴(kuò)大自修復(fù)控制技術(shù)的應(yīng)用范圍；而且還能使其他學(xué)科(諸如人文學(xué)科)的本科生加強(qiáng)對(duì)自然科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)高校首次開(kāi)設(shè)《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程，進(jìn)而在國(guó)內(nèi)率先編輯出版《自修復(fù)控制與應(yīng)用》專著或教材，提高學(xué)校在該領(lǐng)域的知名度，使學(xué)校在自修復(fù)控制技術(shù)的應(yīng)用與推廣方面處于領(lǐng)先地位。

課程建設(shè)初期以自修復(fù)控制應(yīng)用技術(shù)(功能冗余技術(shù)、故障診斷技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)等)作為研究基礎(chǔ)，搭建《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程的自修復(fù)控制技術(shù)框架。中期針對(duì)生產(chǎn)管理、道路交通管理、歌唱藝術(shù)等領(lǐng)域的控制問(wèn)題建模，同時(shí)搭建通識(shí)教育課程的完整框架。中后期進(jìn)行總結(jié)并撰寫(xiě)《自修復(fù)控制與應(yīng)用》專著或教材(學(xué)校自編講義或出版社出版)，同時(shí)配套設(shè)計(jì)制作課程課件(采用PPT軟件)。后期進(jìn)行該通識(shí)教育課程的網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作(采用ASP軟件)，并正式開(kāi)設(shè)全校公共選修課程《自修復(fù)控制與應(yīng)用》，可供航空宇航學(xué)院、動(dòng)力工程學(xué)院、信息與科學(xué)技術(shù)院、機(jī)電學(xué)院、材料學(xué)院、民航學(xué)院、經(jīng)管學(xué)院等等近30個(gè)專業(yè)的本科生選修《自修復(fù)控制與應(yīng)用》課程。

復(fù)合型人才包括知識(shí)復(fù)合、能力復(fù)合、思維復(fù)合等多方面。當(dāng)代社會(huì)歷史的客觀進(jìn)程、科學(xué)技術(shù)問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、社會(huì)發(fā)展問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題等所具有的高度綜合性質(zhì)，不僅要求自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和社會(huì)的各主要部門(mén)進(jìn)行多方面的廣泛合作，綜合運(yùn)用多學(xué)科、跨學(xué)科的知識(shí)和方法，而且要求把自然科學(xué)、技術(shù)和人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)結(jié)合成為一個(gè)創(chuàng)造性的綜合體。《自修復(fù)控制與應(yīng)用》通識(shí)教育課程的開(kāi)設(shè)不僅使工科專業(yè)學(xué)生開(kāi)拓視野，擴(kuò)大自修復(fù)控制技術(shù)的應(yīng)用范圍，而且還能使其他學(xué)科(諸如人文學(xué)科)的本科生加強(qiáng)對(duì)自然科學(xué)方法的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用。是與當(dāng)今科學(xué)發(fā)展的新趨勢(shì)和新特點(diǎn)與時(shí)俱進(jìn)的一項(xiàng)重要研究成果。

南京航空航天大學(xué)2009年第二批教育教學(xué)改革研究立項(xiàng)資助項(xiàng)目(V0951-032)