一流學科建設背景下的研究生課程體系建設探索與實踐

張鵬　欒冬

[摘 要]在一流學科建設背景下，立足海洋工程材料及深加工技術一流材料學科特色交叉方向建設目標，課題組提出一條主線、二元培養、三向交叉、多元融合、方法貫穿的課程體系構建理念，即依據學科關于材料的組織、結構、性能與工藝、應用之間關系的知識主線規劃主干基礎理論課程，按照學術型和應用型研究生的分類培養理念，通過專業課和工藝課建設，分別強化科研訓練與工程實踐培養，通過學科交叉外延，和海洋科學與技術、船舶與海洋工程、新能源科學與工程等學科共建跨學科專業課程群，建立以科教融合、產教融合、政教融合為特色的多元融合課程設計思路，設置基礎方法論、專業方法論、創新方法論課程以貫穿教學全過程。實踐表明，這種課程體系下師生的精力投入明顯增加，授課質量明顯提升。

[關鍵詞]研究生教育;課程體系;一流學科;學科交叉

[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）11-0170-04

國務院印發的《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，對高校及學科建設提出了“雙一流”的任務要求，即到21世紀中葉要實現“一流大學和一流學科的數量和實力進入世界前列，基本建成高等教育強國”[1]。一流學科是建設一流大學的重要支撐，培養高層次復合型優秀人才既是一流學科的重要特征，也是提升學科建設水平的重要途徑。研究生教育是我國高層次人才培養的重要組成部分，是教育強國建設的制高點[2]。課程體系建設是研究生教育的基礎，科學的課程體系能夠幫助研究生構建合理的知識結構，掌握必要的研究及實踐方法，啟迪研究生的創新思維與創新精神，為后續的科學研究與工程實踐奠定良好基礎，促進研究生綜合素質的提升[3]。加強課程體系建設，是深化研究生教育改革的重要任務和提升高層次人才培養的重要保障，更是創建世界一流大學、培養高層次拔尖創新人才的迫切需要。

課程體系是由相互關聯的課程組成的系統，主要涵蓋專業培養目標、知識結構、教學理念、具體課程、學習方式、考核方式等。課程體系建設是研究生教學活動的核心環節之一，需要通過合理的模塊組合和課程設計，構建完善的知識體系，并建立課程間的良好的銜接與配合[4-5]。在一流學科建設背景下，研究生課程體系的構建應當依托于學科特色與優勢，實現人才培養與學科建設的相互促進和協同發展。本文以哈爾濱工業大學（威海）材料科學與工程學科研究生課程體系改革探索為例，立足學校一流材料學科中海洋工程材料及深加工技術特色交叉方向建設目標，介紹了一條主線、二元培養、三向交叉、多元融合、方法貫穿的課程體系構建理念與實踐。

一、研究生課程體系的構建理念

按照《教育部 國家發展改革委 財政部關于深化研究生教育改革的意見》中的要求，高校要加強研究生課程建設，建立完善培養單位課程體系改進、優化機制，規范課程設置審查，加強教學質量評價，增強學術型研究生課程內容前沿性，通過高質量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術素養培養，增強應用型研究生課程體系建設，構建符合專業學位特點的課程體系，改革教學內容和方式，加強案例教學，探索不同形式的實踐教學[6]。因此，研究生課程體系建設要立足學科根本，通過一流學科建設爭取獲得更好的師資、科研、平臺等優勢資源的支持，培養更多為學科建設提供支撐的高層次優秀復合型人才;要強化交叉，實現課程體系的動態化更新完善，保持課程知識的前沿性;要重視方法論課程的教學并貫穿課程學習始終，保證研究生掌握本學科領域和專業方向的常規性研究方法和創新方法，為后續科學研究奠定良好基礎;堅持多元融合理念，建立以科教融合、產教融合、政教融合為特色的課程設計思路，強化專業課程內容前沿性，擴充工程實踐課程教學案例，堅持立德樹人，將思政教育貫穿課程建設全過程。

材料科學與工程學科是從屬于工學門類的一級學科，主要研究對象是材料的組織、結構、性能與工藝、應用之間的關系。哈爾濱工業大學（威海）材料科學與工程學科下設材料學、材料加工工程、材料工程三個研究生專業，包含：材料學、焊接技術與工程、塑性加工技術等主干研究方向。本學科借鑒以成果為導向的教育理念 OBE（Outcome-Based Education）[7]和CDIO（Conceive， Design， Implement， Operate）工程教育模式[8-9]，立足為一流學科建設提供人才支撐的培養目標，形成了一條主線，二元培養、三向交叉、多元融合、方法貫穿的課程體系構建理念，具體來說其包括以下幾方面。

一條主線：立足材料科學與工程學科一級學科關于材料的組織、結構、性能與工藝、應用之間的關系的知識主線，依據材料學、焊接技術與工程、塑性加工技術三大研究方向，分別梳理1～2門學科主干核心基礎理論課程，供不同方向的研究生選擇，以夯實主干理論基礎。

二元培養：按照國家對于學術型研究生和應用型研究生的分類培養要求，重視學術型研究生課程內容前沿性，強化科學方法訓練和學術素養培養，重視應用型研究生課程體系的產教結合，課程內容增加工程案例分析、課程實踐部分、工程管理知識的比重，優化完善實踐教學環節，突出分類培養課程特色。

三向交叉：跨學科交叉學習與研究已成為當前科學發展的重要趨勢，更是推動科學發展的主要動力之一[10]。學科突出海洋工程材料及深加工技術特色優勢，通過學科交叉外延和海洋科學與技術、船舶與海洋工程、新能源科學與工程等學科進行科教合作，共建跨學科專業課程群，供研究生選修，促使其盡可能多地涉獵其他領域的知識，培養研究生跨學科學習和研究的能力。

多元融合：建立以科教融合、產教融合、政教融合為特色的課程設計思路，鼓勵教師將自己的科研工作和領域前沿熱點設計成學術型研究生課程的授課方案;依托校企產學研合題材和教師的橫向科研項目為應用型研究生課程增加教學案例，充分發揮校企聯合實驗室、實踐基地的硬件優勢，豐富和優化實踐教學環節與形式;結合工科課程特點，將大國重器等我國的大科學、大工程研究問題引入課程教學，從立德樹人本質出發，將知識傳授與價值引領相結合，激發研究生追求真理、投身國家建設的熱情與信心，將時代大背景下的國家大勢與個體價值更好地對接[11]。

方法貫穿：方法論是以解決問題為目標獲得的較為一般性的原則理論體系。研究方法是科學研究的必要工具，是保證獲得有效科研成果的重要基礎。學科通過設置基礎方法論、專業方法論、創新方法論等課程，將方法論教學貫穿教學過程始終，保證研究生掌握必要的創新研究方法，為后續科學研究創新與工程實踐創新奠定良好基礎。

二、研究生課程體系的設計

1.基于知識主線的學科基礎課設計

材料科學與工程學科是從屬于工學門類的一級學科，主要涉及材料的組成、結構與性能、應用之間的關系規律，材料的制備、測試分析與加工工藝，材料加工過程中的控制技術等。本學科的主干知識包括：材料制備與改性過程中的基礎理論，如相的形成過程、演變機理、相間平衡理論、典型組織的性能等;材料加工過程中性能與工藝條件之間的基礎關系理論，如材料變形過程中宏觀受力與形變之間的關系（本構關系），材料熔化過程中的物理、化學變化，熔化金屬的結晶凝固及組織變化等。

本學科依據材料學、焊接技術、塑性加工技術三大主干研究方向，立足材料科學與工程學科知識主線，梳理凝練各方向基礎主干理論，針對材料物化反應過程中的熱力學行為、材料本構關系及塑性力學計算、材料焊接過程冶金行為等學科基礎核心問題構建3門核心理論課程，供全體研究生依據自身研究方向進行選擇，如表1所示。

2.基于二元培養的學科專業課設計

由于工科課程的理論與應用的融合性較強，學術型和應用型研究生在未來的研究與實踐中都會涉及一定的理論和工藝研究工作，但目前研究生培養規模有限，還無法完全實現學術型與應用型研究生的分類獨立授課。

本學科針對這一問題建立了多元融合的課程設計理念，在保持原學術型研究生課程體系重視理論基礎和科研素養培養的基礎上，將基礎理論和學術前沿及教師在研科學與技術問題相結合，實現授課內容的動態更新。鼓勵在工程應用領域具有較固定研究方向及研究基礎的教師開設工藝類課程。本學科要求授課教師結合工程項目案例進行課程教學并在課程中設置一定比例的實踐部分，課程由兩名以上教師授課，同時支持邀請具有較豐富工程實踐基礎和授課能力的企業導師參與工程案例教學和實踐部分，以進一步豐富案例教學素材。本學科面向國家對工程技術骨干人才培養的需求，針對加工工藝、控制技術、制品檢測與評價等關鍵工程問題建立了材料加工過程控制、先進連接方法、粉末冶金原理與工藝基礎、控制軋制與控制冷卻工藝等工藝類課程，如表2所示。本學科與管理學科共建管理學原理、工程倫理等工程管理類應用型研究生必修課程，重點介紹基礎管理學理論及工程管理經驗方法。本學科建設了科技部海洋工程材料及深加工技術國際聯合研究中心、山東省特種焊接技術重點實驗室、山東省軍民兩用新材料及制品高校重點實驗室、山東省高性能構件及成形工藝與裝備工程技術研究中心，與中國核工業建設有限公司、歌爾集團有限公司等多家知名企業共建的校企聯合培養基地等科教平臺，為應用型研究生32學時的工程實踐環節培養質量提供良好保障。

3.基于學科交叉的專業選修課程群設計

學科交叉教學與研究是當前科學發展的重要趨勢，是學科發展的重要動力，許多世界一流的大學都很重視發展跨學科聯合研究及人才培養。要使學科交叉人才培養獲得成功，除了需要高水平的專業教育以外，還需要良好的交叉學科基礎。本學科依托海洋工程材料及深加工技術聯合平臺建設及相應一流學科特色交叉方向的共建，已和海洋科學與技術、船舶與海洋工程、新能源科學與工程等學科進行了長期的跨學科合作研究及人才培養，奠定了深入開展交叉學科合作研究及聯合人才培養的良好基礎。

學科通過總結跨學科課程教學經驗和對部分課程進行整合更新，目前建立了海洋工程材料設計與制備、海洋工程材料特種加工工藝、海洋工程材料性能與失效分析3個學科交叉專業課程群，如表3所示。課程內容涉及海洋防污防腐涂層材料設計與制備、海洋服役環境下的表面處理、海工裝備核心構件輕量化成形、海洋環境下的材料連接及修復、海洋工程材料服役性能分析與優化等。課程考核方式以考查為主，鼓勵任課教師通過研討、綜述報告、探究實驗等能夠展現研究生個性化思維的方式完成考核。課程群的設置目的主要是讓研究生盡可能多地涉獵其他領域的知識，嘗試從不同學科的角度綜合分析當前研究對象，發現新的研究問題，鍛煉學科交叉思維，奠定學科交叉基礎。

4.方法論課程設計

研究方法是進行科學研究的必要工具，掌握必要的研究方法對后續研究和實踐工作的開展具有重要的促進作用。本學科梳理整合材料分析測試基礎原理及普適性手段，開設基礎方法論必修課程1門。針對國家復合型創新人才培養需求及目前對研究生創新思維與創新精神培養不足的現狀，開設創新方法論課程1門，由哈爾濱工業大學教學帶頭人主講，重點引導學生建立批判性思維，掌握本領域經典創新思維與方法，使學生掌握本領域開展科學研究和創新研究的必要思維方法，培養學生自主開展和規劃科學研究的能力。本學科還整合分子動力學模擬、有限元分析、建模仿真、透射電鏡分析等各專業方向的常用研究方法，開設專業方法論課程4門，配合考試與實踐結合的考核方式，重點要求研究生熟練掌握本領域常用核心研究方法，如表4所示。

5.基于多元融合的授課模式設計

本學科堅持多元融合培養理念，貫徹夯實基礎、研用并重、注重個性的教學思路，采取多元化授課模式，重視研究生對基礎知識的學習效果和應用能力，其主要思路如下。

理論課程：以報告答辯與閉卷考試相結合的考核模式為主，引導研究生深化理解與思考。例如，工程塑性理論課程會設置一些討論題目，需要研究生選題后在深入理解知識點的同時查閱和整合大量文獻才能完成報告。學生通過課堂討論和答辯的形式綜述調研成果，任課教師對此進行打分并計入最終考試成績。

工藝類、方法論課程：考核模式以考試與實踐相結合為主。工藝類課程突出案例教學，教師會引入自己參與的大型應用研究項目案例，如“蛟龍號”潛航器耐壓結構的焊接工藝、港珠澳大橋水下切割與焊接工藝等，在引導研究生學以致用的同時，樹立追求真理、為國鑄重器的責任感和專業自信力，強化科教融合、產教融合、政教融合教育。方法類課程重在引導研究生將所學方法應用于實際研究，從而更好地理解相關原理與應用條件，提升自我學習和應用貫通的能力，例如材料加工過程數值模擬基礎課程要求研究生運用有限元法解決研究課題中的某個問題，并提交分析報告進行答辯，任課教師對此進行打分并計入最終考試成績。

交叉專業課程：以選修為主，考核方式鼓勵多元化和個性化。課程設計突出學科交叉、科教融合、產教融合理念，任課教師會引入交叉學科專家報告、現場教學、實際操作、案例分析等環節。例如金屬熱態塑性成形基礎課程會從船舶工程、機械工程、海洋工程等學科角度分析某型號高速艦船高溫合金渦輪盤的綜合性能需求，并通過可視化分析技術模擬不同工藝獲得的制件組織，最終確定制件一體化熱鍛工藝，以此擴大研究生的知識面，開闊研究生的學術視野，讓研究生涉獵更多交叉領域知識，體驗實際研究環境，分析實際工程問題，打好學科交叉基礎。

三、結論

課程體系建設是研究生教學活動的核心環節之一，學科交叉融合是當前學科發展的重要動力，是建設一流學科的必經之路。哈爾濱工業大學（威海）材料科學與工程學科立足海洋工程材料及深加工技術一流材料學科特色交叉方向建設目標，提出了一條主線、二元培養、三向交叉、多元融合、方法貫穿的課程體系構建理念并付諸實踐。結果表明：首先，在師資及學生規模有限的情況下，梳理必修知識主線課程，提高授課及考核要求，并圍繞某一特色主題構建交叉專業課程群，更利于優勢科教資源的充分利用和教學效果的提升;其次，依托教師科研方向開設課程，配合多元化考核模式，引導師生自發投入更多精力進行課程建設和學習，是提升課程品質和教學效果的有力手段;最后，方法論課程的重點建設和全過程貫穿能夠高效地提高研究生的科研能力，對復合型創新人才的培養具有重要作用。

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[責任編輯：鐘 嵐]