多學科融合視域下研究生課程教學改革與實踐

楊煒偉　吳丹　楊文東　吳恒　管新榮

[摘 要]通信類研究生的專業課程大多具有多學科融合的特征，教育教學模式需要體現多學科融合理念。鑒于此，文章在建構主義學習理論指導下，綜合考慮通信類研究生專業課程的多學科知識交叉融合、科研實踐與教學內容緊密結合等特征，通過優化教學內容、創新教學方法，構建并實踐了一種多學科融合視域下通信類研究生專業課程教學新模式，取得了良好的教學效果，為軍隊院校通信類研究生的能力培養提供了一種可借鑒的方式。

[關鍵詞]多學科融合;專業課程教學;教育教學模式

[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0205-03

研究生教育作為軍隊院校教育的最高層次，擔負著培養高素質、專業化、創新型人才的重任，是軍隊高層次人才培養的主陣地。然而，隨著軍校教育轉型、編制體制調整、研究生來源和培養目標定位等諸多方面的改變，部分軍校在研究生教育教學中也暴露出一些不可忽視的問題，如重學術輕技能、重理論輕實踐、重科研輕教學，以及對跨學科知識和能力的重視不夠等。這在一定程度上造成了部分研究生知識遷移能力弱、科研實踐能力不強、創新能力弱等一系列實際問題，而這些問題極易導致個人心態失衡、人才難以滿足單位用工需求的現象發生，造成部分研究生步入工作崗位后在部隊“干不好、用不了、走不了”的尷尬局面。其中原因具體分析如下：首先，軍校研究生畢業后工作內容和就讀期間的研究方向不一定對口，如果不具備多學科融合構建的知識體系，知識遷移能力弱，其將難以快速完成從研究方向專業能力到工作崗位任職能力的遷移匹配，很難在單位踢好“頭三腳”。其次，部分研究生在學期間沒有經過嚴格的科研素養培訓，科研實踐能力不足，分析、思考和解決實際問題的能力缺乏，工作后很難獲得單位和同事的認同。再次，部分研究生知識結構較為單一，創新能力弱，在從事學科交叉領域工作時捉襟見肘，逐漸淪為平庸。

從通信類研究生培養現狀來看，在專業課程教學中多學科融合意識不足是造成這種不利局面的誘因之一。一方面，通信類研究生課程知識體系構建大多需要多學科交叉融合，常常涉及數學、信息工程、經濟學（如博弈理論）、計算機科學（如機器學習、深度神經網絡）等多學科的知識，而傳統課程教學內容設計往往對多學科融合重視的力度不夠，學科壁壘明顯。例如，數學類課程內容只討論了數學方法，通信類課程或重原理而脫離前沿發展，或重工程而欠缺數學的嚴密性。另一方面，在課程教學方法運用上很少體現多學科融合理念，教學手段本科化，考核方式刻板僵化，既無法應對軍校研究生來源廣泛、學科背景復雜多樣的現狀，也沒有達成引導學生在科研實踐中錘煉綜合能力的目標。

因此，文章針對當前軍校通信類研究生知識遷移能力、科研實踐能力和創新能力培養乏力的困境，從建構主義學習理論視角出發，綜合考慮通信類研究生專業課程中多學科知識交叉融合、科研實踐與教學內容緊密結合的特征，以研究團隊承擔的無線通信中優化理論與應用、現代移動通信、無線物理層安全專題等研究生專業課程為載體，通過優化教學內容、創新教學方法，構建并實踐多學科融合視域下通信類研究生專業課程教學新模式，促進研究生知識遷移能力、科研實踐能力和創新能力的有效提升。

一、建構主義學習理論指導下的多學科融合教育教學理念

建構主義學習理論強調學生學習的主動建構性、情境性和社會互動性，主張教學應為學生提供真實、復雜的問題情境，開展情境性教學和探究式學習，打破學科界限和基本結構，強調學科交叉與綜合[1]。從構建主義學習理論的視角來看，研究生專業課程不僅在教學內容上大多具有多學科融合的特征，而且在教學手段運用上需要強調多種教學方法的交叉互補，因此在教育教學模式上體現多學科融合理念勢在必行。

多學科融合視域下跨學科研究和教育模式改革興起于20世紀60年代，它強調多個學科間的交流互動和整合滲透，提煉課程知識的研究問題和研究方法，創新教學模式，這對于提高學生創新能力及解決復雜問題的能力非常重要。麻省理工學院將科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）進行跨學科整合，形成獨特的STEM 跨學科研究生培養模式，成就了“世界理工大學之最”“全球高科技和高等研究的先驅領導大學”等美譽[2]。李強、季更生、屠潔等研究了地方工科高校多學科融合研究生培養模式[3]。伍馮潔、黃文愷提出了一種基于多個學科融合的跨學科創新工程實踐教學新方法[4]。黃旭、蔣云良、顧永跟結合物聯網工程專業建設實際，從教學體系建設、教師教學能力建設、實驗室建設等方面，系統地闡述了多學科融合教學的具體方法[5]。這些成果為通信類研究生專業課程教學改革提供了有益的借鑒和參考。

二、多學科融合視域下專業課程教學改革與實踐

借鑒建構主義學習理論和多學科融合教學理論，考慮到軍校研究生在來源、學時、培養需求等方面的特殊性，以及在知識遷移能力、科研實踐能力和創新能力培養方面存在的現實問題，研究團隊從承擔的通信類研究生專業課程改革建設入手，突出建構主義學習理論指導下的多學科融合教育教學理念，在教學內容和教學方法等方面進行了深入研究和實踐。

（一）課程教學內容改革

在構建主義知識觀的指導下，秉承多學科融合、科研促教的理論，優化課程教學內容是多學科融合視域下專業課程教學改革的基礎。其核心思路是，根據最新國內外專業態勢找準課程定位，融合科技前沿和教學團隊最新科研成果充實講授內容，構建“理論闡述精選精講、實例分析緊貼前沿”的教學內容改革方法，體現系統性、實用性和新穎性的教學內容架構，并逐步形成相應的教材體系。

以無線通信中優化理論與應用課程為例，該課程內容涉及應用數學、通信工程、經濟學（博弈理論）、計算機科學（機器學習、深度神經網絡）等多學科知識。在教學大綱設計及教學內容選擇時，充分考慮了凸優化理論、博弈理論、機器學習和深度神經網絡等在無線通信中的應用，將最前沿的優化理論和方法納入課程教學中。一方面，緊跟技術前沿，通過文獻研讀和專題，及時把國內外最新成果引入課堂，在保證課程內容系統、完整的基礎上，突出研究生專業課程的前沿性和領先性。另一方面，以教學團隊最新科研成果充實講授內容，促使課程教學內容能夠體現現實科研情境和真實、復雜的問題情境，具體做法如下。

1.雖然現有的研究生課程并不缺乏相對應的數學理論課程，但其僅涉及一種或一類優化理論知識，且主要強調對數學概念、原理的深入理解，不僅受眾面較窄，而且造成了工科研究生在其課題研究中的思維差距和運用藩籬。為此，確立該課程的性質和地位，通過理論闡述精選精講、范例分析緊貼實際，確保教學內容在組織編排上的循序漸進，從而引導研究生對無線通信的優化方法及應用形成全局性的把握和深層次的理解。從相關基礎理論介紹、重要算法設計與分析、實際案例講解與探討等角度依次展開，通過問題驅動的原理講授、經典問題分析、熱點前沿專題討論、仿真再現等多樣靈活的授課方式，以期形成獨具特色的課程教學模式，促進研究生求實創新精神的培養以及學習自主性和解決問題能力的提高。

2.在借鑒國內外信息與通信工程領域研究生課程教學的成功經驗的基礎上，通過不斷改善和優化知識結構，以實現教學內容的實用性和系統性。同時，充分發揮教學團隊成員在科研上的優勢作用，時刻把握無線通信的熱點問題和前沿應用，兼顧理論性和新穎性，力求在不犧牲分析深度和數學嚴密性的前提下系統、完整地介紹常用的優化理論和方法。通過該課程的學習，學生能夠建立相對完整的最優化理論與方法的知識框架，把握移動通信前沿熱點與最優化應用領域的關聯規律，掌握運用優化理論與方法對實際問題建模和分析的基本方法和思路，從而為后續從事無線通信方面的工作奠定必要的理論基礎和技能。

3.及時凝練教學團隊自身的科研成果，融入課堂教學。尤其注重以下幾個方面的改進：一是從網絡優化工程師的角度，闡述優化方法論在實際網絡優化過程中的應用及效果;二是專注于移動通信網絡的優化與應用，闡述提升網絡質量的方法及實施中的諸多思考;三是拓展傳統優化課程的教學范疇，對當前的學術研究熱點進行深入分析。

（二）課程教學方法改革

教學團隊針對通信類研究生專業課程多學科知識交叉融合、科研實踐與教學內容緊密結合的特征，以構建主義教學觀為指導，深入實施科研問題引導下的研討式教學，拓展合作學習模式下案例教學的寬度和廣度，強化課程教學和論文研究相結合，從多個環節構建綜合課程考核方式，在現實科研情景和合作學習模式下實現研討式教學、案例式教學、自主學習等多種教學方法融合。以無線通信中優化理論與應用課程為例，具體做法如下。

1.強調實際科研問題牽引下的研討式教學。教學團隊注重講授法、討論法、任務驅動法、自主學習法等教學方法的相互融合與補充，在合作方式下的研討式教學中培養學生的能力。具體包括：（1）尋求數學科學與無線通信技術兩者之間的契合點。一方面，對教材中涉及的理論與算法，根據其抽象與難易的程度進行區別對待;另一方面，及時補充最優化學科的最新進展和無線通信領域的前沿應用。（2）課題探討與課堂討論相結合，教員以專題的形式布置探究性的學習任務，學員查閱資料，通過單獨講解、集中討論等形式對知識體系進行完善。（3）激勵研究生的學習自主性，通過PPT匯報、仿真再現和報告撰寫等形式，鍛煉其分析問題、解決問題等實際運用能力。（4）充分采用更多的網絡協作教學、多媒體輔助教學等手段，實現授課方式靈活多樣，營造輕松融洽的教學氛圍。

2.強調自主探索和合作學習結合的案例式教學。教學團隊以實際工程和科研案例為基礎，引導和激勵學生通過自主學習、合作學習，在原有的知識經驗上構建出新的知識，強化研究生的科學思維和學習方法。在此過程中，教師實時傾聽學生對優化問題的理解、對優化方法的思考，以豐富的理論知識和工程實踐經驗，引導學生的自主探索和合作學習沿著正確的方向進行。

3.強調考核方式的多元化，結合多個維度評價研究生的綜合能力。課程成績應包括文獻閱讀、問題研討、筆試考核、論文發表、工程實踐等，同時融入自我評價和同伴互評，力求能夠對學生的新知識獲取能力、知識遷移能力、分析能力、實踐能力、創新能力和合作能力等進行全方位的綜合評價。課程考核體系除關注基礎原理、基礎算法和基本技能外，還要重點考查知識的綜合運用能力和創新能力。

（三）教學實踐成效

近年來，研究團隊以所承擔的無線通信中優化理論與應用、現代移動通信、無線物理層安全專題等研究生專業課程為載體，實踐建構主義學習理論指導下的多學科融合教育教學理念。特別地，以多學科融合、科研促教思想為引領，扎實推進“理論闡述精選精講和實例分析緊貼前沿”的教學內容改革，課程內容兼顧系統性和前沿性，突出專業學習和研究的適用性，形成了符合軍校通信類研究生創新能力培養要求的教學內容架構。在現實科研情景和合作學習模式下實現多種教學方法的融合增效，從多個環節構建綜合課程考核方式，不斷突出學生的主體地位，強化學生的自我教育功能，這種方式普遍受到學生的好評。許多研究生以課程內容為基礎，結合最新的前沿動態，凝練形成自己的研究方向，其學位論文開題成功率達100%;部分研究生通過課題探討與課堂討論，找到了創新研究內容，并在高水平期刊上發表了10余篇論文。此外，一些研究生將課程所學應用于全國研究生數學建模競賽等活動中，多人次獲得全國獎項。

三、小結

文章面向高素質、專業化、創新型軍事通信領域人才培養需求，以建構主義學習理論和多學科融合教學理論為基礎，著力解決當前軍隊院校通信類研究生能力培養方面的痛點問題，從教學內容和教學方法等方面研究和實踐了一種多學科融合視域下通信類研究生專業課程教學的新模式，這種模式能夠有效提升研究生的知識遷移能力、科研實踐能力和創新能力，教學實踐成果豐碩。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 全國十二所重點師范大學.教育學基礎[M].北京： 教育科學出版社，2008.

[2] 劉瀟濛. 美國麻省理工學院STEM研究生培養模式研究[D]. 保定：河北大學，2018.

[3] 李強，季更生，屠潔，等. 地方工科高校多學科融合研究生培養模式初探[J]. 輕工科技，2014（10）：139.

[4] 伍馮潔，黃文愷. 基于多學科融合進行創新工程實踐教學改革初探[J]. 教育教學論壇，2015（40）：106-107.

[5] 黃旭，蔣云良，顧永跟. 物聯網工程專業建設中多學科融合的探索與實踐[J]. 高等工程教育研究，2016（2）： 86-90.

[責任編輯：李香蓮]