多元化研究生課程體系的構建與改革研究

王后能 李自成 田斌

摘 ?要：在網絡和人工智能大環境下，針對控制科學與工程專業碩士研究生多元化的就業方向，對控制科學與工程學科課程體系結構進行研究。課程體系是實現人才培養的最主要途徑和最重要的基礎，是實現人才培養方案的依托。在分析了研究生課程體系和培養方案之間的關系基礎上，面對社會需求的多樣性，給出了控制科學與工程學術型碩士研究生課程體系的構建建議以及專業課程的教學建議，為相關的教師和研究生教學管理工作者提供參考。

關鍵詞：控制科學與工程;課程體系;多元化

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：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

自動化服務于人，將人從單調而繁重的重復性工作中解放出來，進而更多地投入到創造性工作中，極大地拓展了人類認識和改造世界的能力[1-2]。當今世界，以自動控制和信息處理為核心的自動化技術也已經成為推動生產力發展、改善人類生活以及促進社會前進的原動力之一，從航空航天到大規模的工業生產，從醫療儀器到智能家居，自動化程度已經成為國家發展水平和現代化程度的重要指標。

近年來，隨著網絡和數據技術的發展，自動化領域出現了新的發展方向和分支。網絡化和人工智能的普及與深入，推動了智能產業的興起，導致了工程系統社會化、社會系統工程化、簡單系統復雜化的新趨勢[3]。相應的，研究生教育也得到了很好發展。針對新的研究方向和分支，研究生的課程教學方面迫切需要開設新的相關課程，緊跟自動控制的研究前沿，為本學科的研究生在選題過程中更貼近學科研究前沿打下良好的專業基礎。

2014年12月，教育部頒布《教育部關于改進和加強研究生課程建設的意見》，決定加強研究生課程建設，推動研究生培養單位將課程建設落到實處，為全面提高研究生培養質量奠定良好基礎[4]。2019年3月，教育部發布教研廳[2019]1號文件《教育部辦公廳關于進一步規范和加強研究生培養管理的通知》明確要求，要堅持“服務需求，提高質量”的研究生教育發展主線，優化和完善方案設置。構建多元化的研究生課程體系勢在必行。

課程體系是實現人才培養的最主要途徑和最重要的基礎，是實現人才培養方案的依托。依托相關學科知識和實踐環節，按一定比例和邏輯關系選擇并加以組織的課程結構[5]。每個專業的課程體系一般由若干門課程組成，其必須服從人才的專業培養目標的需要，課程之間應有目標的相容性、時序的邏輯性和結構的完備性，從而形成一個完整的課程體系。

一、控制科學與工程學科特點

控制科學與工程是研究系統與控制的理論、方法、技術及其工程應用的學科。從控制理論的角度來看，公認的以1948年N.Wiener發表的《控制論》作為標志，而控制學科實質上是工程學科，其理論產生于工程實踐和科學實驗，反過來控制理論又應用于實際的工程，其理論和實踐的發展歷程是螺旋式上升結構，相互促進、相互發展。縱觀歷史發展進程來看，控制科學與工程學科在理論研究與工程實踐相結合、軍民結合和多學科交叉融合等方面具有較為明顯的特色和優勢。

網絡的出現賦予了控制學科新的內涵，增加了學科涉及范圍的不確定性、多樣性和復雜性，既是機遇也是挑戰。目前，控制科學與工程一級學科下設有但不限于以下七個二級學科：控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置、系統工程、模式識別與智能系統、導航制導與控制、生物信息學、建模仿真理論與技術。

隨著學科評估的開展，評價人才培養質量是關鍵。如何建立適應多樣化人才需求的研究生培養機制，構建與人才培養相匹配的培養模式，是深化研究生教育改革，使之更好地為社會政治、經濟發展服務的重要課題。因此，有必要也迫切需要針對學科發展的前沿，針對碩士研究生畢業后的多元化就業方向對課程體系進行分析和改革。從調研情況來看，一般從研究生的就業方向、區域經濟的發展需求和學校學科發展的需要三個方面來確定培養目標。

從就業方向而言，根據問卷調查的結果，部屬高校和省屬高校的碩士研究生就業的主體方向是不一樣的。盡管控制科學與工程專業都是屬于學術型碩士研究生，但是部屬高校主要作為博士后備人才進行甄選的，很多部屬高校的學術型碩士研究生在讀研期間表現優秀的可以隨時轉為博士研究生繼續深造。相對而言，省屬高校的學術型碩士研究生繼續深造的比例不高。所以部屬高校的課程體系中的專業理論課程設置比例稍微高一些;而省屬高校的碩士畢業生從事的就業崗位以高級應用型為主，所以從課程體系上應多開設實踐性課程，培養和鍛煉學生的動手能力。

從區域經濟的發展需求來看，隨著人工智能技術的廣泛應用，控制科學與工程學科對區域經濟的發展和國家安全發揮著重大的作用。控制科學與工程一級學科對應的本科自動化專業歷來被稱為萬金油專業，可以服務領域涵蓋互聯網、人工智能、IT、智能制造等，已普遍應用在工業、農業、交通、環境、軍事、生物、醫學、經濟、金融、人口和社會各個領域。從應用領域和一級學科下設的二級學科來看，控制科學與工程學科既包括自然科學研究方向，也包括社會科學的研究方向，不管其與哪個領域的結合形成交叉學科研究方向，都能提升該領域的技術水平、管理和決策層次。

武漢工程大學電氣信息學院1995年開始招收碩士研究生，2003年獲檢測技術與自動化裝置碩士授予權，2006年獲模式識別與智能系統碩士授予權，2011年獲批控制科學與工程一級學科碩士點。早期只有檢測技術與自動化裝置的二級學科碩士點的時候，主要開設的研究生課程以檢測類課程為主。隨著一級學科授權點的獲批，課程體系也在多次培養方案的修訂過程中逐步調整，要囊括控制科學與工程一級學科下的幾個主要研究方向的課程。同時，武漢工程大學前身是武漢化工學院，課程設置和研究方向上體現化工特色。電氣信息學院的控制學科經過40多年的發展，在化工過程自動化和導航制導方面形成了特色和優勢。

二、多元化研究生課程體系的構建

（一）研究生課程體系目標

課程體系是研究生培養的主要載體，直接關系到研究生知識結構的構建、創新能力的塑造和綜合素質的提高，在研究生培養環節中具有不可替代的關鍵作用[6]。所以課程設置是每次研究生培養方案中的重要組成部分。研究生課程體系指高校或科研機構為實現研究生培養目標，按照同一專業不同課程門類的順序來排列教育內容及其進程的總和。一般碩士研究生課程體系分為公共學位課、專業學位課、選修課和必修環節四個部分。其中必修環節包括參加學術活動次數、社會實踐、中期考核和學位論文。

我校在2020級碩士研究生培養方案修訂中就明確修訂原則：應加強通識教育，按一級學科或專業類別統一修訂培養方案，提倡多學科的交叉和滲透，注重研究生科研創新能力、實踐動手能力的培養。培養方案的修訂要充分聽取用人單位、教師、研究生等的意見和建議，以調查研究的結果來反推研究生課程體系的設置。課程體系要緊密圍繞人才培養目標，堅持頂層設計、學科交叉，系統規劃，體現科學性、完整性、前沿性、層次性。

（二）控制科學與工程學科課程體系的構建

通過調研國內已經開設控制科學與工程一級學科碩士學位點的高校，碩士研究生的畢業學分一般要求35個左右。課程教學一般要求在28個學分左右，其他的7個學分是必修環節的學分，必修環節包括文獻綜述、開題報告、學術活動、實踐活動和中期考核。其中，三類課程的主要課程如表1所示。

其中，公共學位課部分的數學類課程，有的學校是直接開設高等工程數學課涵蓋矩陣論、數值分析和數理統計三門課程，當然也可以根據需要拆分為三門課程分別開設，方便不同就業方向和不同研究方向的碩士研究生靈活選擇。研究方向中偏控制理論方向的院校課程體系的專業學位課中還增加有泛函分析和隨機過程兩門課，有的高校還增開了控制理論中的數學這門課程，如中國科學技術大學2011級的培養方案中就開設有信息科學的數學理論。專業學位課部分是控制科學與工程一級學科下的幾個二級學科研究方向的核心專業基礎課。而專業選修課部分主要根據各個高校自己的研究方向和學科發展特色來確定。針對我們學校的化工特色，我校控制科學與工程專業開設有化工過程建模與仿真和化工過程控制與優化兩門課程。

結合我校電氣信息學院的特點，電氣信息學院目前設置有6個本科專業，跨控制科學與工程、信息與通信工程、儀器科學與技術和電氣工程四個一級學科專業。學院目前設有控制科學與工程和信息與通信工程的一級學科碩士點。同時，計算機科學與工程學院（人工智能學院）是控制科學與工程專業的共建學院。結合控制學科的多學科交叉的特點，根據自動控制系統包含的幾個基本環節，廣義上的控制系統也可以看做是一個通信系統。這樣，就可以把計算機、信息與通信工程、儀器儀表工程和電氣工程等學科方向和控制科學與工程進行很好的交叉融合。所以學生在選修跨一級學科課程方面有很多便利和可選性。針對控制科學與工程是交叉學科的特點，開設課程以控制類課程為主，含最優控制、自適應控制、魯棒控制、預測控制、模糊控制、非線性控制系統、化工過程控制與優化、現代電機控制技術、先進運動控制技術等。學科交叉的方向類課程如表2所示。

總體而言，課程體系中羅列的課程不能因人設課、而應該是確實從研究生、區域經濟和學校學科發展三方面需求出發充分調研論證下有必要開設的課程。特別需要提出的是，前沿方向類的課程，可以以講座的形式開設，即一門課程，由多名教師主講。同一個項目組的老師申報立項一門課程，每位老師結合自己的研究成果來授課，將最新的研究成果引入課堂，直接帶領學生觸及國內外課題的最新進展。中國科學技術大學2011級培養方案中就把控制科學與工程專題作為所有研究生的必修課程來開設，一共40個課時，最終以讀書報告的形式完成。

（三）控制科學與工程學科專業課程教學建議

研究生階段和本科生階段的課程學習方式是不一樣的，要引導學生自學為主，不能采取滿堂講的方式。碩士研究生至少要學會自己主動解決問題，導師指出方向后，應該能主動搜索文獻，了解課題的國內外研究現狀。專業方向課程的教學以啟發式和任務式為主，在理論學習的基礎上，多增加案例分析來引導研究生發現問題，利用專業基礎知識和專業知識解決問題，培養研究生工程分析和設計能力。

為了調動研究生的學習積極性主動性，鼓勵學生主動參與到教學中來，促進教學效果提高，采取研究性教學。每位研究生在課程的教學過程中，要積極主動地發問，選取自己感興趣的課程內容，查閱文獻，結合自己的研究方向，選取課程的相關模塊來進行選題式報告。這樣既完成了專業理論知識的學習，也能夠有效地將專業理論知識應用到專業領域中。真正實現理論與實踐的融合和螺旋式提升，最終，在實現研究生自己的培養方案目標的同時，也印證和反饋式地給出了培養方案修訂的思路，形成教學相長的良性循環。通過研究生的系列學科競賽來帶動研究生的動手實踐能力[7]，對于控制科學與工程專業的碩士研究生可以參加中國研究生電子設計大賽、“西門子杯”中國智能制造挑戰賽、“臺達杯”高校自動化設計大賽、“AB杯”全國大學生自動化系統應用大賽、中國研究生未來飛行器創新大賽、全國大學生物聯網設計競賽、中國工程機器人大賽暨國際公開賽等系列賽項。通過各種賽項的促進，可以很好地培養研究生的創新思維和創新實踐能力。我校的控制科學與工程專業碩士研究生近五年參加了“西門子杯”中國智能制造挑戰賽，獲得全國總決賽特等獎1項，二等獎6項，獲得這些競賽獎項的研究生都找到了較好的就業單位。

對于選課人數比較多的比較成熟的課程可以嘗試雙語教學。研究生院限定了必修國際學術交流英語課程和綜合英語課程，在此基礎上開設兩門全英文授課的雙語教學課程，可以促進學生加強英語專業詞匯的積累，為研究生閱讀外文文獻打下基礎。華中科技大學的控制科學與工程專業的很多課程都是以國際一流課程的標準來要求的，全英文方式授課，有控制工程數學、人工智能、線性系統理論、模式識別理論、最優控制、網絡控制系統及其應用等。大連理工大學控制科學與工程專業2016版的培養方案中規定智能控制系統和非線性控制系統為雙語教學課程。西安交通大學控制科學與工程2017級培養方案中的現代測控技術與系統是全英文課程。

另外，新冠肺炎疫情的影響給研究生課程的授課方式也帶來很大的變革性影響，經過一個學期的教學嘗試，大部分研究生課程的教學都可以在線上進行，這也帶來了新的教學模式。2017年5月21日在清華大學主辦的首屆全國工程專業學位研究生教育混合式教學研討論壇上包括于歆杰教授介紹的雨課堂等各種教學方法和培養方式，在此契機下得到了很好地應用和創新。同時，也促使各位授課老師更新課程教學內容，反映工程科技成果;改進教學方式手段，積極推進教學創新;加強在線課程建設，豐富優質資源共享。我校控制科學與工程專業的碩士研究生課程在疫情期間的所有課程都實現了線上教學。

三、結束語

研究生的課程體系建設是在培養方案執行過程中不斷調整的教育活動。每次制定了培養方案后，在經過兩屆的研究生培養過程中發現問題，以及跟隨新的學科前沿發展，有必要對課程體系進行適當調整。課程體系的基本架構建設完成后，重點是內涵建設，課程內容建設以及疫情防控體系下的課程開放性建設是當前考慮的重點和難點。學校層面也應制定相關的管理制度和評價體系才能確保課程體系的正常有效運行，最終目的是培養方案的有效達成。

參考文獻：

[1]王飛躍，劉德榮，陸浩，等.控制科學與工程學科發展現狀與趨勢[A].2012-2013控制科學與工程學科發展報告[C].中國自動化學會，2014：47.

[2]韓麗麗，修春波，佟曉宇.控制科學與工程學術型碩士研究生課程監督與評價機制的探索[J].教育現代化，2019，6（87）：31-33.

[3]王飛躍.平行控制與數字孿生：經典控制理論的回顧與重鑄[J].智能科學與技術學報，2020，2（3）：293-300.

[4]教育部.教育部關于改進和加強研究生課程和建設的意見[Z].2014-12-05.

[5]姚金雨.論研究生課程體系的科學構建[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2017，14（9）：128-130.

[6]汪霞，卞清，孫俊華.論學術學位研究生課程體系建設[J].學位與研究生教育，2015（10）：30-34.

[7]趙心恬，汪梅.依托優勢學科先導性構建研究生創新型培養體系——以西安科技大學控制科學與工程為例[J].高教學刊，2016（14）：6-7+10.